[发明专利]基于磁场触发的液态金属限流器及其限流方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场触发的液态金属限流器及其限流方法，液态金属限流器中，绝缘腔体设有水平通道和竖直通道，所述竖直通道向下连通水平通道的中部，所述水平通道内填充液态金属，左电极和右电极分别设在所述水平通道的两侧，左电极、水平通道内的液态金属和右电极形成通路，串接于电力线路中。当电路发生故障使得电流超出预定阈值时，液态金属经由磁场产生安培力作用以向上进入竖直通道，液态金属液柱发生截断产生电弧以限流。

技术领域

本发明属于中低压电力系统故障电流限制领域，特别是一种基于磁场触发的液态金属限流器及其限流方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的不断发展，供配电系统的容量迅速增加，互联程度越来越深，导致系统短路电流水平不断增加，对系统的安全稳定运行带来了巨大威胁与挑战。传统中低压断路器的开断速度较慢，难以有效限制短路电流。因此，研究结构相对简单的故障电流限制器，以限制电力系统的短路水平，从而保护其它设备与负载，是提高供配电系统可靠性与经济性的有效途径。

液态金属限流是一种颇具潜力的限流技术，它借助液态金属电弧来限制故障电流，具有结构简单、自恢复、可多次使用、无可动部件、响应速度快、限流特性好的特点。DE10018563 B4公开了一种典型的液态金属限流器的结构形式。两个金属电极位于装有液态金属的绝缘腔体两侧，腔体内部放置多个带有窄孔的绝缘隔板，当短路电流流过时，液态金属基于磁收缩效应在窄孔处起弧，建立电弧电压，从而限制短路电流。对于这种结构的液态金属限流器，若想获得更快的故障响应速度，也就是更快起弧，需要减小窄孔的截面积，但是这样会导致限流器的额定通流能力下降。为此，CN 101394085 A公开了一种基于快速转换开关和液态金属结合的限流器。将快速转换开关与液体金属限流器并联，正常工作情况下，电流流过机械开关支路，损耗小，额定通流能力强；故障情况下，分断快速转换开关，电流转移到液体金属限流器支路，实现限流功能。这种结构形式可以显著提高限流器的额定通流能力，但是因为引入了机械开关，环节变多，结构复杂。CN 106356237 A公开了一种液态金属断路器。通过操作机构拉动绝缘板运动，使通流孔截面积发生改变，从而平衡额定通流与故障限流的矛盾。但是同样因为操作机构的引入，整体结构变得较复杂，而且这种结构难以实现多个单元的串联。CN 107507746 A公开了一种液态金属限流装置。在填充液态金属的绝缘腔体中放置了一个带有凸台的金属挡板。故障情况下，通过斥力线圈推动金属挡板运动，使液态金属流入通孔而收缩起弧。这种方式需要先推开金属板然后液态金属再收缩起弧，响应速度不够快。其次是金属挡板如何在故障结束后准确复位是个难题。CN109995006 A公开了一种液态金属故障电流限制器，通过小孔起弧触发主通流孔快速起弧，故障响应速度快，额定通流能力强。但是控制回路与主电路直接连通，无法做到电气隔离，所以只能应用于电压较低的系统中。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于磁场触发的液态金属限流器及其限流方法，采用截面积较大的导电通道，可以无障碍地提高限流器的额定通流能力，在故障情况下，利用自励磁场或外加磁场产生安培力作用使液态金属起弧，显著提高故障响应速度，改善限流性能。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于磁场触发的液态金属限流器包括，

绝缘腔体，其设有水平通道和竖直通道，所述竖直通道向下连通水平通道的中部，所述水平通道内填充液态金属，

左电极和右电极，其分别设在所述水平通道的两侧，左电极、水平通道内的液态金属和右电极形成电路，当电路故障使得电流超出预定阈值时，液态金属经由磁场产生安培力以向上进入竖直通道，液态金属发生截断产生电弧以限流。

所述的液态金属限流器中，所述磁场包括可以由电路故障电流产生的自励磁场提供。