[发明专利]基于快速转换开关和液态金属限流装置及限流方法

权利要求书

1.一种基于快速转换开关的液态金属限流装置，其特征在于：包括并联后与断路器(CB)串联的快速转换开关(FTS)和液态金属限流装置(LMCL)，快速转换开关(FTS)包括桥式触头和斥力机构，所说的桥式触头包括动触头(6)以及与断路器(CB)相连接的静触头(7)，斥力机构包括金属盘(8)和盘式线圈(9)，盘式线圈(9)上还电连接有充电电路(11)，桥式触头与斥力机构通过连杆(10)连接，所说的液态金属限流装置(LMCL)包括封装外壳(5)以及设置在该外壳(5)两侧的固态电极端子(1a，1b)，在外壳(5)与固态电极端子(1a，1b)形成的密闭空腔内设置有若干组带有通孔(2)的隔板(4)，且在该密闭空腔内填充有未充满密闭空腔的液态金属(3)。

2.根据权利要求1所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置，其特征在于：所说的充电电路(11)包括电容C以及串联在电容C与盘式线圈(9)之间的晶闸管SCR，且在盘式线圈(9)的一侧还并联有二极管D。

3.根据权利要求1所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置，其特征在于：所说的液态金属(3)为镓铟锡合金。

4.根据权利要求1所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置，其特征在于：所说的隔板(4)上的通孔(2)为一个或多个。

5.一种基于权利要求1所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置的限流方法，其特征在于：将液态金属限流装置(LMCL)和快速转换开关(FTS)并联，当短路故障发生时，快速转换开关(FTS)的斥力机构迅速动作，在转换开关触头分断瞬间形成很短电弧，使故障电流转移至液态金属限流装置(LMCL)，最后通过液态金属限流装置(LMCL)的起弧实现限流。

6.根据权利要求5所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置的限流方法，其特征在于：所说的液态金属限流装置(LMCL)可恢复性仅能起到限制短路电流峰值的作用而无法将其切断，故短路电流最终由串联在线路中的断路器(CB)切断，但是由于液态金属限流装置(LMCL)的限流作用，降低对断路器本身的开断容量的要求。

7.根据权利要求5所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置的限流方法，其特征在于：所说的快速转换开关(FTS)斥力机构中的盘式线圈(9)由预充电的电容C向其充电，电容C的预充电电流由晶闸管SCR的导通或关断控制，二极管D在晶闸管SCR关断时对盘式线圈(9)起续流作用，在脉冲电流的作用下，金属盘(8)中感应出涡流并使盘式线圈(9)与金属盘(8)之间产生强大的电磁斥力，从而带动连杆(10)运动，实现动、静触头的快速分断。

8.根据权利要求5所述的基于快速转换开关的液态金属限流装置的限流方法，其特征在于：所说的液态金属(3)被填充在由隔板(4)与封闭外壳(5)所构成的一系列收缩-扩展结构中，但是未充满整个封闭的空间，当线路电流增大时，由于这种收缩-扩展的隔层结构，通孔(2)截面的电流密度、磁通密度和径向压力加强，使通孔(2)截面处的液态金属(3)快速收缩和气化，从而导致通孔中的燃弧，由于液态金属限流装置(LMCL)由多个隔板(4)组成，故形成多个电弧的串联，致使总的电弧电压升高，达到限制电流的目的。