技术摘要：
本发明属于输配电网络故障电流限流技术领域，涉及一种新型自驱动模块化限流装置。一种新型自驱动模块化限流装置，包括电抗器L、断路器CB，高压变阻器R，高压变阻器R与电抗器L并联后，与断路器CB串联。所述的陶瓷电阻为门字形，内侧设有滑轨，陶瓷电阻的下端分别与L形电  全部
背景技术：
电力系统短路电流产生的根源是阻抗的突降，造成系统阻抗过低，从而造成短路 电流超标或者快速上升。限制短路电流的原理主要是防止系统阻抗过低，及时补偿阻抗的 突降。因此需要采用故障电流限流(Fault  Current  Limiter,FCL)装置限制故障电流的上 升率或稳定值，确保可靠地切断故障电流。 目前的FCL主要是通过改变已经串入线路的元件的阻抗(电抗型、电阻型、超导型 FCL)达到限流目的，或者改变线路结构来串联引入大阻抗。要求元件具有较好的阻抗变化 特性，并在线路开断前耐受短路电流，开断后快速恢复低阻抗。目前的超导体、正温度系数 电阻等都具备变阻抗特性，但很难满足实际应用的要求。
技术实现要素：
针对目前限流装置存在的问题，本发明提供了一种能够同时满足有效性、快速性、 兼容性、经济性、平稳性和灵活性等指标的新型自驱动模块化限流装置。 本发明的技术方案如下： 一种新型自驱动模块化限流装置，包括电抗器L、断路器CB，高压变阻器R，高压变 阻器R与电抗器L并联后，与断路器CB串联。 新型自驱动模块化限流装置其运行方式为： (1)正常运行时，断路器CB合闸，高压变阻器R的阻值最小，接近零电阻，承担系统 电流，限流装置损耗很小； (2)发生故障时，高压变阻器阻值迅速升高，将电流逐渐转移至电抗器L支路，从而 限制故障电流上升率和峰值，同时断路器分闸，开断限流后的故障电流。 所述的高压变阻器R采用自驱动变阻抗模块，自驱动变阻抗模块包括：陶瓷电阻、 液态金属滑块、电极和绝缘件。 所述的陶瓷电阻为门字形，内侧设有滑轨，陶瓷电阻的下端分别与L形电极相连， 陶瓷电阻的两侧电极平行，且与液态金属滑块垂直，液态金属滑块置于电极之间，液态金属 滑块的下端设有绝缘件。两侧电极分别与电抗器L的两端相连，实现高压变电阻器R与电抗 器L并联。在正常工作时，液态金属滑块位于最下方，直接导通两侧电极。 所述的液态金属滑块结构如图3所示。液态金属滑块包括金属导体容器和液态金 属，所述的金属导体容器作为滑块骨架，液态金属滑块内部腔体填充液态金属，液态金属滑 块宽度不大于滑轨缝隙宽度，液态金属滑块与滑轨由液态金属作为润滑剂。液态金属滑块 与滑轨的接触面上开孔，使得内外液态金属连通，以便在滑动过程中内部液态金属能够补 充润滑剂的损失。当液态金属滑块复位后，液态金属会重新回流。 3 CN 111600285 A 说　明　书 2/6 页 滑动过程中，在接触面上滞留的液态金属薄层会在大电流的作用下发生自收缩效 应，回到液态金属滑块或底部。 工作原理： (1)当通过的电流较小时，液态金属滑块受到的电磁力小于滑块的重力，滑块静 止，导通两侧电极； (2)当发生短路故障时，电流迅速增大，液态金属滑块受到B1产生的电磁力也迅速 增大，远大于滑块本身重力，使液态金属滑块迅速向上运动，此时电流转移路线为：电极-- 陶瓷电阻滑轨--液态金属滑块--陶瓷电阻滑轨--电极，即利用线路短路电流产生的电磁 力，将陶瓷电阻串联进入线路中，实现限流电阻从0开始的增大变化。无需外力和检测控制 单元，实现自驱动。 (3)当变阻器电阻增大时，电流被限制，液态金属滑块所受B1产生的电磁力变小； 同时部分短路电流转移至电抗器支路，电抗器产生的磁场B2作用于液态金属滑块上，产生 的电磁力会加速液态金属滑块的上升。当液态金属滑块受到的电磁力与重力相等时，进入 稳态。 (4)当故障处理后，电流变小或消失，液态金属滑块在重力作用下回到原位。 如图2所示，电流通过电极流入，流经液态金属滑块，再通过另一侧电极流出。两侧 电极平行，且与液态金属滑块垂直。两侧电极连接电抗器L的两端，使高压变电阻器R与电抗 器L并联。在正常工作时，液态金属滑块位于最下方，直接导通两侧电极。两侧电极在滑块处 产生的磁场为： B ＝μI/4πl＝10-71 0 I/l   (1) 液态金属滑块受到的电磁力为： F＝B Il＝10-71 I2   (2) 可见液态金属滑块受到的电磁力与通过的电流密切相关。 液态金属滑块的运动方程如公式(3)所示： 其中F(t)为滑块受到的向上的电磁力，I(t)为流经变阻器的电流，If(t)为故障电 流，IL(t)为电抗器中电流，Ud(t)为变阻器两端电压，a(t)为滑块加速度，m为滑块质量，g为 4 CN 111600285 A 说　明　书 3/6 页 重力加速度，θ为相对水平方向的滑轨倾斜角度，σ(t)为液态金属与电阻表面接触张力，R (t)为插入线路的电阻，s(t)为滑块位移，v(t)为滑块运动速度。 进一步的，金属导体容器优选铜制导体容器。 进一步的，液态金属滑块与滑轨的接触面上开有若干圆形孔。 若全部使用液态金属作为滑块，由于液态金属与轨道之间的粘滞力，以及电磁力 的不均匀分部，在滑块运动的过程中，纯液态金属滑块变形较大，插入有效电阻慢，形状恢 复慢；若只使用固态金属滑块，则滑块与轨道之间的摩擦力很大，在大短路电流下，会造成 严重的烧蚀。 而本发明的技术方案克服了这些困难，利用液态金属良好的接触性和润滑性能， 减少了滑动的摩擦力和烧蚀，同时利用固态金属骨架，避免了滑块的形变。 本发明的有益效果： 新型自驱动模块化限流装置的优点是： (1)发生故障时，无需检测和控制(满足快速性)，就能够及时限制故障电流上升 率，和故障电流峰值(满足有效性)； (2)正常运行时接近零损耗，对系统运行无影响(满足经济性和兼容性)； (3)由于自驱动变阻抗模块为阻性负载，限流和换流过程中不会产生过电压和涌 流(满足稳定性)； (4)自驱动变阻抗模块和限流电抗器便于模块化设计，可以根据应用场合灵活串 并联(满足灵活性)。 附图说明 图1为新型自驱动限流装置拓扑结构。 图2为高压变阻器模块原理图。 图3为液态金属滑块。 图4为高压变阻器模块串联图。 图中：R为高压变阻器；CB为断路器；L为限流电抗器；1液态金属滑块；2滑轨；3液态 金属；4金属导体容器；5陶瓷电阻；6电极；7绝缘件；8电抗器L。