电力系统的稳定运行对经济社会发展具有重要意义。随着我国国民经济的发展，电网短路电流水平也随之迅速增长，很多线路目前或预期的短路水平已接近甚至超过现有断路器遮断容量。这严重威胁了电网的安全稳定运行，同时也造成了新建发电厂接入电力系统能力不足等问题，限制了电力系统的发展。

故障限流器（FCL）可以快速地限制短路电流，以保证系统安全稳定运行。国内外已对故障限流器进行了深入的研究，先后涌现出多种类型的故障限流器，例如超导限流器、固态限流器、混合式限流器、液态金属限流器等。其中较为新颖的液态金属限流器（LMCL）具有能够自动检测限流、导电体无需接触压力、没有可动部件及自恢复性等独特优点，成为一种发展潜力巨大的新型限流技术。

目前，液态金属限流器受到了广泛的关注和研究，并取得了很多优秀的成果。到目前为止，针对绝缘隔板液态金属限流器已经做了深入的研究。然而，还未有针对阻性材料作为液态金属限流器隔板的液态金属自收缩原理的研究，也没有研究关注阻性隔板液态金属限流器的限流特性。

基于液态金属自收缩效应，大连理工大学电气工程学院的段雄英、李金金、谢为赢、黄智慧、廖敏夫，设计了一种阻性隔板液态金属限流器（RWLMCL）。阻性隔板可以被连接到限流回路中。

图1 阻性隔板液态金属限流器实验模型与样机

研究者首先从液态金属限流器内部的电流分布角度，分析绝缘隔板液态金属限流器与阻性隔板液态金属限流器的电弧强度不同的原因；然后，为了探究阻性隔板液态金属限流器中液态金属自收缩效应的产生机理，他们分别通过实验与仿真分析了在电流作用下液态金属的自收缩过程，证明了阻性隔板材料液态金属限流器的有效性，揭示了阻性隔板液态金属限流器的限流机理；最后，利用LC振荡回路为电源，分别对亚克力（模拟现有的绝缘隔板液态金属限流器）、氧化锌、铁钴镍三种隔板液态金属限流器进行实验，详细地比较了三个液态金属限流器的限流特性及电弧烧蚀情况。

图2 阻性隔板液态金属限流器仿真模型

图3 三种液态金属限流器液态金属表面烧蚀对比

研究者发现：

1）因为阻性隔板液态金属限流器的通流孔结构，位于通流孔两端的液态金属的电流密度会突变。凹槽与通流孔的四个拐角处的液态金属洛伦兹力变化最大。在洛伦兹力和气流的共同作用下，四个拐角处会率先出现凹陷。随着电流的增加，凹陷处的液态金属洛伦兹力进一步增大，使该处液面的凹陷继续加深扩大。直至凹陷达到通流孔的底端，液态金属通道发生断裂。仿真与实验的结果具有很好的一致性，证明了理论模型的合理性。同时也证明了将液态金属限流器的隔板由绝缘替换成阻性，液态金属自收缩效应仍然有效。

2）与亚克力隔板液态金属限流器对比，铁钴镍隔板液态金属限流器的电流峰值、电弧电压峰值、弧前时间、燃弧时间分别减小了2.68%、95.0%、23.9%、68.8%。在此实验中，铁钴镍隔板液态金属限流器相较于亚克力隔板液态金属限流器，具有较好的限流特性。

3）相较于亚克力隔板液态金属限流器，阻性隔板的氧化锌隔板液态金属限流器与铁钴镍隔板液态金属限流器的烧蚀减弱。液态金属烧蚀与隔板材料有关，隔板材料电导率越大，流过电弧支路的电流越小，电弧的能量越低，导致烧蚀越轻微。因此，阻性隔板液态金属限流器可以减少腔体的烧蚀，延长液态金属限流器的使用寿命。

本工作成果发表在2023年第17期《电工技术学报》，论文标题为“阻性隔板液态金属限流器设计与限流特性分析”。本课题得到国家自然科学基金和武汉强磁场学科交叉基金的支持。