[发明专利]一种液态金属故障电流限制器及其限流方法

说明书

本公开揭示了一种液态金属故障电流限制器，包括：液态金属、上铜电极、下铜电极、上绝缘隔板、下绝缘隔板、辅助起弧小孔、主通流孔和限流器主体。本公开还揭示了一种故障电流限流方法，包括：1、起弧小孔起弧；2、主通流孔起弧；3、起弧小孔熄弧，主通流孔持续燃弧。本公开通过选取较大直径的主通流孔，保证额定通流能力；通过小孔起弧诱发主通流孔起弧，实现快速限流响应。

技术领域

本公开属于电力技术领域，具体涉及一种液态金属故障电流限制器及其限流方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，对直流供电系统容量的要求越来越高，而直流电网短路容量与短路电流水平也在不断增长。目前，中压直流断路器的遮断容量仍不能满足中压直流电网短路容量需求。因此，需要研究有效的直流故障电流限制器，限制直流电力系统的短路容量，从而降低直流断路器的设计要求，提高电力系统的运行可靠性。目前为止，应用于直流故障限流方面的自恢复型液态金属限流技术主要有：磁收缩型液态金属限流与自能式液态金属限流。

然而上述两种限流技术均存在一定的额定通流问题：为确保较短的限流响应时间，限流主通流孔孔径保持较小，导致无法承载额定通流。因此，现有限流器只能采用并联高速机构承载通流，在故障电流出现时通过电流转移对故障电流进行限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种液态金属故障电流限制器及其限流方法，通过选择较大孔径的主通流孔以保证额定通流，并通过主通流孔周围的小孔回路通流诱发主通流孔快速起弧限流，以保障短路故障发生时电流限制器能够快速响应及高效限流。

本公开通过以下技术方案实现上述目的：

一种液态金属故障电流限制器，包括：液态金属、上铜电极、下铜电极、上绝缘隔板、下绝缘隔板、起弧小孔、主通流孔和限流器主体；其中，

所述液态金属置于所述限流器主体内；

所述上绝缘隔板的一侧固定于所述限流器主体的顶部，另一侧向所述限流器主体的底部方向延伸；

所述下绝缘隔板的一侧固定于所述限流器主体的底部，另一侧向所述限流器主体的顶部延伸；

所述上绝缘隔板与所述下绝缘隔板之间留有空隙，形成所述主通流孔；

所述上绝缘隔板向所述限流器主体底部延伸一侧开有小孔，形成所述起弧小孔；

所述上铜电极贯穿所述上绝缘隔板至所述起弧小孔的顶端位置；

所述下铜电极与所述上绝缘隔板、下绝缘隔板的方向垂直并贯穿于所述限流器主体。

优选的，所述液态金属为镓铟锡合金。

优选的，所述主通流孔的直径为φ15-20mm。

优选的，所述起弧小孔的直径为φ1-3mm。

优选的，所述起弧小孔与上铜电极、下铜电极构成小孔放电回路，用于产生脉冲放电电流辅助所述起弧小孔起弧。

优选的，所述小孔放电回路还包括外接的预充电电容、电感和晶闸管。

本公开还提供一种故障电流限流方法，包括如下步骤：

S100：起弧小孔起弧：当产生短路电流，小孔放电回路导通，辅助起弧小孔起弧；

S200：主通流孔起弧：起弧小孔起弧后对主通流孔周围液态金属进行挤压至截断，诱发主通流孔起弧；

S300：起弧小孔熄弧，主通流孔持续燃弧：主通流孔起弧后建立反向电弧电压对短路电流进行限制。

优选的，步骤S100中，所述小孔放电回路包括起弧小孔、预充电电容、电感和晶闸管。