CN1820341A - 用于利用液态金属限流器限制电流的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于限流的方法和装置以及一种具有这样的装置(1)的开关设备。按照本发明，液态金属(3)沿一个用于限流路径(31)的电阻元件(5)被导引，以便达到无电弧的，用于电网造成的断路电流(I(t))的限流。实施例涉及：一个沿液态金属(3)的方向X非线性升高的，用于柔和的限流特性的电阻抗(RX)，一个以一个介电矩阵用于液态金属(3)的通道(3a)的矩阵(5)的形式出现的电阻元件(5)和一个联合的限流器断路器(1)。优点是：无电弧的，可逆的限流和断流，也适于高的电压和电流，快的反应时间，少的磨损和便于维护。

Description

用于利用液态金属限流器限制电流的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于电气开关设备，特别是用于限制高压、中压或低压开关设备中的故障电流的主要技术领域，本发明出自一种独立权利要求的前叙部分讲述的，用于限流的方法和装置以及具有该装置的开关设备。

背景技术

DE19903939A1公开了一种具有液态金属的白恢复的限流装置。在两个固态金属电极之间设有一个耐压的绝缘箱，在该绝缘箱中，液态金属设在压缩机室和位于其间的连接这些压缩机室的连接通道中，使固态电极之间有了一个用于额定电流的电流路径。在这些连接通道的电流路径比压缩机室中的电流路径狭窄。在有短路电流时，这些连接通道被强烈加热并发出气体。液态金属通过连接通道中雪崩式的气泡形成汽化到压缩机室中，使一个限流的电弧在现被排空了液态金属的连接通道中被点燃。在过电流衰减后，液态金属可重新冷凝并且电流路径重新准备工作。

在WO00/77811中公开了一种白恢复的限流装置的进展形式。连接通道是向上锥形地扩宽的，使液态金属的液面高度可被改变并且额定电流承受能力可大范围地被改变。此外，一个曲折形的电流路径通过连接通道的错位布局被形成，使一系列限流的电弧在液态金属的过电流造成的汽化时被点燃。这种收缩效应限流器需要在压力和温度方面有很稳定的设计，这在设计上是很费事的。通过借助电弧限流，在限流器内出现大的磨损，并且燃烧残余可能污染液态金属。通过液态金属在短路过后马上再冷凝，又建立一个导电的状态，使断路状态不存在。

在DE4012385A1中公开了一种电流控制的断路装置，其工作原理基于具有液态金属的收缩效应。在两个固态金属电极之间设有一个单个的、窄的、充有液态金属的通道。在有过电流时，液态金属由于电磁力通过收缩效应被收缩，使电流本身收缩和断开液态的导体。被排挤的液态金属被收集在一个贮备容器中并在过电流事件之后重新流回。触点的断开是在没有电弧的情况下进行的。但该装置仅适用较小的电流，低的电压和慢的关断时间，并且不提供永久的断路状态。

DER2652506公开了一种电气的具有液态金属的强电流开关。一方面，一种用于润湿固态金属电极和用于减少接触阻抗的液态金属混合物被使用。其中，液态金属通过机械的排挤，譬如通过活动的触点或气动的浸液活塞逆向重力地被驱入接触间隙中。通过按其一个导电的导体通过流过该导体的电流径向紧缩的收缩效应，液态金属可附加地被稳定和固定在接触间隙中。外磁场和漏磁通量(譬如由电引起)可在液态金属中造成流动的不稳定性并被屏蔽，并且根据情况在关断时被允许，以便支持在液态金属中对电弧的熄灭。这样做的缺点是，分层次的限流是不可能的并且固态电极之间的电弧在液态金属中造成氧化。该强电流开关的结构包括用于液态金属，惰性气体或真空的密封并且是相当昂贵的。

GB1206786公开了一种按照独立权利要求的前叙部分所述的基于液态金属的强电流电气开关。液态金属在一个第一位置中形成一个用于工作电流的电流路径并且在开关电流时沿电阻元件被导向并被置入一个第二位置，液态金属在该第二位置中与电阻元件串列并把电流减少到很小一部份上。该强电流开关是为了生成高强度的，兆安和亚毫秒范围中的电流脉冲和用于生成等离子设计的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种用于改进的和最简单的限流的方法，装置和具有一个这样的装置的电气开关设备。按照本发明，以上任务通过独立权利要求的特征被解决。

一方面，本发明包括一种用于用一个限流装置限流的方法，该限流装置包括固定的电极和一个具有至少一个用于液态金属的通道的容器，其中，在第一工作状态中，工作电流在固态电极之间，在一个通过限流装置的第一电流路径上被导向并且该第一电流路径至少部分地通过处在一个第一位置中的液态金属被通过，其中，液态金属在第二工作状态中沿移动方向被移动到至少一个第二位置中，在从第一位置向第二工作位置的过渡时，沿一个电阻元件被导向并在至少一个第二位置中与该电阻元件串联并且一个通过限流装置限流的第二电流路径据此被形成，该限流的第二电流路径具有一个可预先给定的电阻抗，其中，该电阻抗是作为第二位置的函数被选择的，并且液态金属沿移动方向的距离/时间特性这样选择，使得液态金属在每个第二位置中，电阻抗与电流的乘积小于液态金属和固态电极及中间电极之间的电弧点燃电压，并且获得足够的限流梯度来对付随网络变化而变化的短路电流。本发明的限流方法适于限制网络造成的短路。根据本发明，液态金属滞留在液态的聚合状态中，并通过强制的移动有的放矢地在不同的位置之间移动。在该情况下，不使用收缩效应。可以时限很快的，低至1毫秒以下的限流反应时间。该方法指出了用于优化设计限流过程的动力学的规格设定准则。由于在限流的情况下，不是绝缘子，而是一个被相宜地设定的阻抗被液态金属润湿和接触，所以没有电弧点燃。因此，该限流方法也可在很高的电压电平时被采用。届时，通过烧损或液态金属的腐蚀造成的磨损几乎不出现。限流是可逆地进行的并因此是便于维护的和费用合理的。

在第一实施例中，选择第二电流路径的电阻元件以实现柔和的断路特性，该电阻元件的电阻沿液态金属的移动方向非线性增加。

在其它实施例中，所述电阻元件是纯阻性的，且电阻抗随第二位置连续增加和/或电阻抗作为第二位置的函数先是超比例地随第二位置增加，然后在其间存储在电网电感中的能量须被吸收的阶段中线性地随第二位置升高，然后在其间短路电流已被限制并且更大的、电阻抗变得可容忍的范围中，又过渡到第二位置的一个更陡的，即超比例增加的函数中。据此，柔和的用于渐进限流的限流特性被实现。

权利要求4所述的实施例具有如下优点：即相对于待切换的电流路径紧凑地配置液态金属。

权利要求5所述的实施例具有如下优点：即通过液态金属体交替地与电介质串联，高的电压和高的电流也可有效地和可靠地被使用。

权利要求6和8指出用于限流的开关或具有液态金属的集成的开关的限流器的特别简单的布局。

权利要求7示出了一种有利的，因为是自发的和同时是自恢复的限流。

另一方面，本发展涉及一种用于限流的，特别是用于实施所述方法的装置，包括固态电极和一个具有至少一个用于液态金属的通道的容器，其中，在第一工作状态中，在固态电极之间存在一个用于通过限流装置的工作电流的第一电流路径并且该第一电流路径至少部分地通过处在一个第一位置中的液态金属被通过，其中，存在具有可预先给定的电阻抗的电阻装置，存在用于把液态金属沿移动方向沿电阻装置移动和空间定位到至少一个第二位置中的定位装置，并且液态金属在第二工作状态中至少部分地与电阻装置串列并与这些电阻装置一起形成一个在其上工作电流是可限制到一个待限制的电流上的第二电流路径，其中，电阻抗设计为第二位置的函数，并且定位装置具有液态金属沿移动方向的一个行程/时间特性，使得在液态金属的每个第二位置中，电阻抗和电流的乘积小于液态金属和固态电极及中间电极之间的电弧点燃电压，并且获得足够的限流梯度来对付电网造成的短路电流。

从从属权利要求中以及从如下的描述和附图中得出本发明的其它实施形式，优点和应用。

附图说明

图1a，1b示出了本发明的，具有液态金属的，在额定电流运用和在限流情况中的限流装置，

图2示出的液态金属型限流器和开关的串联形式的限流开关，

图3，4示出在额定电流操作时具有用于液态金属的收集机构的限流开关，

图5示出限流器作为液态金属体位置的函数的阻抗变化的曲线图，

图6示出联合的，具有用于液态金属的气体驱动装置的液态金属型限流器和液态金属型断路器。

在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a，1b示出了液态金属型限流器1的一个实施例。限流器1包括固态金属电极2a，2b和用于电流引线20的中间电极2C和一个用于液态金属3的容器4。容器4有一个由绝缘材料构成的底6和盖6，在底和盖之间设有一种具有至少一个用于液态金属3的通道3a的电阻抗装置5。在液态金属体3以上可譬如设有一种保护气体，一种绝缘液体(具有图中未示出的逃逸体积)或真空。

在第一工作状态中(见图1a)，工作电流或额定电流I₁，在一个额定电流路径30上由输入电极2a经由液态金属3并根据情况经由中间电极2c流往引出电极2b。在该情况下，液态金属3处在第一位置X₁中，至少部分地润湿固态电极2a，2b，2c并且导电地桥接通道3a。在第二工作状态中(图1b)，液态金属3沿通过通道3a的高向伸展给出的移动方向X被移动到一个第二位置X₂中，在那里与电阻抗装置5串列并与阻抗介质一起形成一个用于待限制的电流I₂的第二电流路径或限流路径31。为了特别紧凑的布局，额定电流路径30和限流的第二电流路径31是相互平行设置的并且两者是垂直于通道3a的高向伸展在一个可变的，可通过液态金属3的第二位置X₁₂，X₂预先给定的高度上设置的。为了无电弧地从固态电极2a，2b，2c向阻抗元件5切换电流I(t)，一个典型的，与触点材料有关的最小为10伏至20伏的电弧点燃电压应不被超过。

阴抗装置5优选地包括一个介电矩阵5，该矩阵具有壁式的，用于介电分离多个用于液态金属3的通道3a的隔片5a，其中，隔片5a具有一种介电的，具有沿移动方向x非线性增长的阻抗Rx的材料。隔片5a应在液态金属3的第一位置X₁的高度上具有用于导电地连接通道3a的中间电极2c。通道3a优选地基本上相互平行地设置。壁式的隔片5a表示电阻元件5的单个电阻5a，使的限流的第二电流路径31通过通道3a和单个电阻5a的交替串联被形成。

用于把液态金属3沿移动方向x移动和空间地定位到至少一个第二位置X₁₂、X₂的定位装置3a，20，B，12包括通道3a和一个用于液态金属3的运输装置或驱动装置20，B，12，特别是还有一个驱动的控制装置11(如在图6中所示)。优选地存在一个电磁的驱动装置20，B或是有一个机械的，具有一种介电流体的驱动装置12，通过该机械的驱动装置，液态金属3是可在额定电流路径30和限流路径31之间移动的。

在从第一位置X₁向第二位置X₁₂，X₂，特别是向极值的第二位置X₂过渡时，液态金属3沿电阻元件5被导向。为了得到柔和的断路特性，电阻元件5具有一个沿液态金属3的移动方向X非线性增加的用于第二电流路径31的电阻抗Rx。电阻元件5应具有一个纯电阻性的分量并且优选地是纯纯电阻性的，具有一个电阻抗Rx，该阻抗Rx连续地随第二位置X₁₂，X₂增长。

第二工作状态典型地通过一个过电流被触发。限制电流最好是白发地，特别是通过作用到被电流流过的液态金属3上的电磁力F_mag被激活，其中，液态金属3设在一个外部的磁场B中或在一个内部的，通过一个电流引入装置2a，2b；20产生的磁场B中。

图2示出了本发明与一个电开关7，特别是断路器7串联的限流器1。一个限流的开关1，7在该布局中被实现，其中，限流主要按常规通过本发明的方法利用液态金属3实现，随后进行电流断开。在电磁驱动液态金属3时，两个限流器1也能以对液态金属移动的反相有效的触发相继地切换的，以便在每个电流半波中达到限流和根据情况达到断流。

图3示出了限流器1的一种派生形式，在该派生形式中，存在一个用于容纳液态金属3和用于提供一个用于断流的绝缘段32的收集容器3b。此外，如图所示，可存在一个用于用液态金属3充填通道3a和用于重新接通装置1的液态金属3供应装置3c。此外，除了额定电流路径30和限流路径31，还可有一个绝缘段32，在该绝缘段32上，用于限流的隔片50过渡到用于电流绝缘的隔片8a中。绝缘隔片8a基本上由绝缘材料组成，优选地设在收集容器3b的范围中并与排空了被收集的液态金属3的通道一起形成绝缘段32。

图4示出了另一派生形式，在该派生形式中，绝缘段32是在没有收集容器3b的情况下实现的。在这里，用于液态金属3的驱动机构是通过一个用于限流器1的旋转驱动装置11实现的。在第二工作状态中，装置1以一个可预先给定的旋转速度旋转，使液态金属3通过摩擦力和毛细力为一方和离心力为另一方之间的平衡占据电阻元件5的范围中的第二位置X₁₂并形成一个限流路径31。液态金属3通过旋转速度和离心力的提高被推动到绝缘隔片8a的范围中并与这些绝缘隔片8a一起形成绝缘段32。由于液态金属是导电的，所以对绝缘隔片8a的介电强度的要求在这里有所提高，这譬如通过加宽绝缘隔片8a和/或通过适宜的材料选择被达到。

就是说，在这两个派生形式中，液态金属3是可在额定电流路径30，限流路径31和用于断流的绝缘路径30，限流路径31和用于断流的绝缘段32之间移动的，使一个集成的，基于液态金属的，限流开关1实现了。用于额定电流I₁的第一电流路径30，用于限流的第二路径31和特别是绝缘段32是基本上垂直于移动方向X和/或基本上相互平行地设置的。这产生一个特别简单的，用于一个集成的，唯一地用液态金属工作的限流器断路器的布局。

图5示出作为用于限流器1或限流的开关1的液态金属3的第二位置X₁₂的函数的电阻抗Rx的设计。阻抗Rx在优选在极值的第二位置X₂非线性地升高到最大值Rx(X₂)。阻抗Rx的最大值Rx(X₂)也应根据电流I₂将被限制到一个有限值或断开操作电流I₁所需的断开隔离值，来针对一个给定的电压电平设计。

作为第二位置X₁₂的函数Rx(X₂)以及液态金属3沿移动方向X的行程/时间特性X₁₂(t)的电阻抗Rx如此地选择，使得在液态金属3的每个第二位置X₁₂，X₂中，阻抗Rx和电流I₁的乘积小于在液态金属3和固态电极2a，2b及中间电极2C之间的电弧点燃电压U_b，和/或获得足够的限流梯度来对付电网造成的短路电路I(t)。

为了对付短路，与电网参数和待断开的触点2a，2b的击穿响应有关的限流阻抗Rx是必要的。短路电流I(t)的梯度越大，则Rx须被选择得越低。在最不利的情况下，最大的短路电流幅度和最大的短路电流电感必须被假设。在该情况下：

R_x(t)·i(t)＜U_b(t)            (方程式1)

Rx(t)·i(t)+L·di/dt(t)＝U_N(t)    (方程式2)

其中，t＝时间变量，L＝短路情况时的电网电感，U_N＝工作电压或电网电压，d/dt等于一阶时间导数，d²/dt²等于二阶时间导数。在方程式2中曾假设，电网的阻抗R_network＜＜L并且短路时电网电压U_N被维持。此外，移动方程式3适用于具有质量m、位置或偏转X₁₂(t)，摩擦系数α和驱动力F的液态金属3：

m·d²X₁₂/dt²+α·dx₁₂/dt(t)＝F-F_r    (方程式3)

其中，F_r＝恢复力，特别是等于重力F₁＝m·g，其中的g＝重力加速度。在图5中，譬如电磁力F＝F_mag曾被假设，该电磁力通过流过的电流I(t)的自动互作用被作用到液态金属3上。此外：

F＝K·I²(t)                            (方程式4)

其中，K＝与几何形状有关的比例常数。对外磁场B，适用的是F＝K’·I(t)，其中K’＝另一个比例常数。在机械驱动中，F＝机械产生的作用到液态金属3上的压力，该压力可根据待关断的电流I(t)或过电流I(t)针对开环或闭环控制目的选择。

图5基于以下假设：短路造成的电流梯度di/dt＝15千安/毫秒，U_N＝1千伏，I_t＝1千安，最大的短路电流I₂＝50千安，以及用于K·M和d的似然参数值。通过在边界条件解方程式2至4，遂得出阻抗R_x(t)和液态金属3的行程/时间特性X₁₂(t)并最后通过抵消与时间的关系得出作为第二位置X₁₂的函数的阻抗R_x(X₁₂)，就如在图5中对数示出的那样。从第一位置出发，即在液态金属3脱离因定电极2a，2b，2c时，R_x先随第二位置X₁₂超比例增大，然后在其间存储在电网电感L中的能量须被吸收的阶段线性地增大并随后在一个其间电流已经是被限制了并且更大的R_x变得可容忍的范围中重新过渡到一个更陡的，即超比例增大R_x(X₁₂)中。

一个这样的，随行程段X非线性增大的阻抗R_x可譬如通过具有不同阻抗的材料被实现。一个非线性增大的总阻抗R_x也可通过电流路径的适当几何形状，在一个具有均匀阻抗的电阻元件中实现。阻抗R_x的非线性等级也可通过综合两个措施来实现，即通过在具有可变阻抗的电阻元件中适当几何形状的电流导向来实现。

图6示出具有用于液态金属3的气体驱动装置12的联合液态金属型限流器/和液态金属型功率开关1。在液态金属3沿正的移动方向+X移动时，电流I在限流路径31上被导向并如上所述被限制。液态金属3可替代地在第三工作状态中沿相反的移动方向-X被移动到至少一个第三位置X₁₃，X₃，其中，液态金属3在所述的至少一个第三位置X₁₃，X₃与一个绝缘子8串列并且一个用于断路的，通过装置1的绝缘段32据此被形成。如图所示，该绝缘段8可以由多个绝缘隔片8a形成，该绝缘隔片8a在断路情况下与被向下移动的液态金属体3交替串联。第三工作状态特别是通过一个关断指令被触发的，其中，液态金属3通过一个电磁的，具有可切换的外磁场B的驱动装置或通过一个机械的，具有一种介电流体的驱动装置12被移动。在图6中，譬如指出了一个气体驱动装置12，其中，一个具有气体(V₁，P₁)的第一气体压力容器121和一个具有气体(V₂，P₂)的第二气体压力容器122各经由一个可控的气体压力阀门13与具有工作容积V₃和工作压力P₃的工作压力容器123通气。也可提供一个联合的阀门，譬如一个三通阀，替代两个独立的阀门13。通过适当的压力选择，如P₁＜P₂，和激活阀门13，在第一，第二和第三工作状态之间可有的放矢地被往复切换。对于限流31，出自121的具有压力P₁的气体譬如流入工作容积V₃中并且液态金属体3升到X₁₂或X₂上。对于额定电流运作30，出自122的气体有时流入其中并且液态金属液面被降到X＝0。对于断路32，具有压力P2的容器122被打开并且液态金属3下降到第三位置X₁₃或极值的第三位置X₃上。纳入容器124中的气体造成一个反向驱动的弹力。气体驱动装置12的其它的细节和派生形式，如三个具有不同的、分别为三个工作状态之一和特别是为把容器124连接到一个压力容器上的压力的容器是可能的，并一并包括在内。替代或补充压力容器121，122液态金属驱动装置也可为具有外磁场的结构。替代和附加于气体，另一种介电工作流体，如油也可被采用。作为液态金属3，譬如水银、金色、锶(GaInSn)或类似的流体是适宜的。

用于断流的绝缘段32有利地设在第二电流路径31的上方和/或第一电流路径30的上方。液态金属3和其驱动机构12相对于待通断的电流，特别是相对于额定电流路径30，限流路径31和根据情况相对于断流路径32的紧凑的设置据此被实现。如上所述，图6中的限流器，也可以是设计为限流的开关1的。

装置1的应用涉及作为限流器，限流的开关和/或断路器，作为自恢复的安全装置或作为电机起动器的使用。本发明还包括电气开关设备，特别其特征在于具有上述装置1的高压开关设备和中压开关设备。

部件列表：

1：液态金属限流器

2a，2b：固态金属电极，金属盘

2c：中间电极

3：液态金属

3a：液态金属通道

3b：液态金属收集容器

3c：液态金属源

30：操作电流的电流路径，第一电流路径

31：限制电流的电流路径，第二电流路径

32：电流中断路径，隔离路径

4：液态金属容器

5：限制电流的电阻元件

5a：单个电阻

6：绝缘子

7：开关，断路器

8：电流中断绝缘子

8a：单个绝缘子

9：柔性薄膜

10：液态金属供应阀

11：驱动控制器，磁场控制器

11’：旋转运动

12：液态金属的气体驱动

121-124：其它压力容器

13：其它压力阀

α：摩擦系数

B：磁场

F_mag：磁力

F_r：恢复力

I：电流

I₁：操作电流

I₂：限制的过电流

K：比例常数

L：电网电感

P₁、P₂、P₃：气体压力

R_x：限流器电阻

t：时间变量

U_b：电弧点燃电压

U_N：电网电压，操作电压

V₁、V₂、V₃：气体体积

x、x₁、x₂、x₁₂、x₃、x₁₃：液态金属体的位置。

Claims (15)

1、一种用于电流限制的方法，特别是在电力网中，该电力网具有一个限流装置(1)，该限流装置(1)具有固态电极(2a、2b)和一个具有至少一个用于液态金属(3)的通道(3a)的容器(4)，其中，在第一工作状态中，工作电流(I₁)在固态电极(2a、2b)之间通过限流装置(1)的第一电流路径(30)上被导引，并且该第一电流路径(30)至少部分地通过第一位置(X₁)的液态金属(3)，其中，液态金属(3)在第二工作状态中沿移动方向(X)被移动到至少一个第二位置(X₁₂、X₂)，并且在从第一位置(X₁)向第二位置(X₁₂、X₂)过渡时，沿一个电阻元件(5)被导引，并在所述至少一个第二位置(X₁₂、X₂)与所述电阻元件(5)串列，从而形成一个通过限流装置(1)的限流的第二电流路径(31)，该第二电流路径具有一个可预先设定的电阻抗(R_x)，其特征在于，电阻抗(R_x)作为第二位置(X₁₂)的函数(R_x(X₁₂))被选择，并且选择液态金属(3)沿移动方向(X)的行程/时间特性，使得：

a)在液态金属(3)的每个第二位置(X₁₂，X₂)，电阻抗(R_x)和电流(I₂)的乘积小于液体金属(3)和固态电极(2a，2b)以及中间电极(2c)之间的电弧点燃电压(U_b)；

b)获得足够的限流梯度来对付电网造成的短路电流(I(t))。

2、按照权利要求1所述的方法，为了获得柔和的关断特性，选择具有电阻抗(R_x)的电阻元件(5)用于第二电流路径(31)，该电阻抗(R_x)沿液态金属(3)的移动方向(X)非线性升高。

3、按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

a)所述电阻元件(5)是纯电阻性的，并且所述电阻(R_x)随第二位置(X₁₂，X₂)连续升高；和/或

b)电阻抗(R_x)作为第二位置(X₁₂，X₂)的函数(R_x(X₁₂))首先超比例地随第二位置(X₁₂)升高，随后在一个其间存储在电网电感中的能量须被吸收的阶段中线性地随第二位置(X₁₂)升高，并且随后在一个其间短路电流(I(t))已被限制，并且更大的电阻抗(R_x)变得可容忍的范围中重新过度到第二位置(X₁₂)的超比例升高函数(R_x(X₁₂))。

4、按照以上权利要求之一所述的方法，其特征在于

a)液态金属(3)的移动方向通过至少一个通道(3a)的高度伸展被预先给定，和/或

b)限流的第二电流路径(31)基本上垂直于至少一个通道(3a)的高度伸展走向，并且在一个可变的，可通过液态金属(3)的第二位置(X₁₂，X₂)预先给定的高度上伸展。

5、按照以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，

a)多个通道(3a)是基本上相互平行地设置的，并且通过壁式的隔片(5a)被相互隔离，

b)其中，隔片(5a)形成电阻元件(5)的单个电阻(5a)，并且限流的第二电流路径(31)通过通道(3a)和单个电阻(5a)的交替串联被形成，并且

c)所述的隔片(5a)在固态电极(2a，2b)的相同高度上具有用于导通工作电流(I₁)的中间电极(2C)。

6、按照以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，

a)电阻抗(R_x)在极值的第二位置(X₂)升高到一个最大值R_x(X₂)，和/或

b)对于一个给定的电压电平，电阻抗(R_x)的最大值R_x(X₂)根据待限制的电流(I₂)被设计为一个有限值，或设计为具有一个电绝缘值，以关断工作电流(I₁)。

7、按照以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，

a)第二工作状态通过一个过电流(I₂)被触发，和/或

b)限流自发地被激活，特别是通过作用到电流流过的液态金属(3)上的电磁力(F_mag)被触发，其中，液态金属(3)被设在一个外磁场(B)中或被设在一个由电流供给装置(2a，2b，20)产生的内部磁场(B)中。

8、按照以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在一个第三工作状态中

a)液态金属(3)沿相反的移动方向(-X)移动到至少一个第三位置(X₁₃，X₃)，并且

b)液态金属(3)在所述至少一个第三位置(X₁₃，X₃)中与一个绝缘子(8)串联，从而形成一个用于通过装置(1)断路的绝缘段(32)，并且

c)特别是第三工作状态通过一个关断指令被触发，并且液态金属(3)通过一个具有可切换的外磁场(B)的电磁驱动或通过一个机械的，具有一种介电流体的驱动装置(12)，特别是通过一个气体驱动装置(12)被移动。

9、一种用于电流限制的装置(1)，特别是用于执行按照前述任一项权利要求所述的方法，该限流装置(1)具有固态电极(2a、2b)和一个具有至少一个用于液态金属(3)的通道(3a)的容器(4)，其中，在第一工作状态中，在固态电极(2a、2b)之间存在一个用于通过限流装置(1)的工作电流(I₁)的第一电流路径(30)，并且该第一电流路径(30)至少部分地通过第一位置(X₁)的液态金属(3)，其中，存在具有可预先设定的电阻抗(R_x)的电阻装置(5)，存在用于把液态金属(3)沿电阻装置(5)的移动方向(X)移动和定位到至少一个第二位置(X₁₂、X₂)的定位装置(3a，20，B，12，11)，并且在第二操作状态，所述液态金属至少部分地与电阻装置(5)串联，并与电阻装置(5)一起形成一个第二电流路径(31)，在该第二电流路径上，工作电流(I₁)可被限制到待限制的电流(I₂)，其特征在于，电阻抗(R_x)设计为第二位置(X₁₂)的函数(R_x(X₁₂))，并且定位装置(3a，20，B，12，11)具有液态金属(3)沿移动方向(X)的行程/时间特性，使得：

a)在液态金属(3)的每个第二位置(X₁₂，X₂)，电阻抗(R_x)和电流(I₂)的乘积小于液体金属(3)和固态电极(2a，2b)以及中间电极(2c)之间的电弧点燃电压(U_b)；

b)获得足够的限流梯度来对付电网造成的短路电流(I(t))。

10、按照权利要求9所述的设置，其特征在于，为了获得柔和的关断特性，电阻装置(5)具有用于第二电流路径(31)的电阻抗(R_x)，该电阻抗(R_x)沿液态金属(3)的移动方向(X)非线性升高。

11、按照权利要求9或10所述的设置，其特征在于，

a)所述电阻装置(5)是纯电阻性的，并且所述电阻(R_x)随第二位置(X₁₂，X₂)连续升高；和/或

b)电阻抗(R_x)作为第二位置(X₁₂，X₂)的函数(R_x(X₁₂))首先超比例地随第二位置(X₁₂)升高，随后在一个其间存储在电网电感中的能量须被吸收的阶段中线性地随第二位置(X₁₂)升高，并且随后在一个其间短路电流(I(t))已被限制，并且更大的电阻抗(R_x)变得可容忍的范围中重新过度到第二位置(X₁₂)的超比例升高函数(R_x(X₁₂))。

12、按照权利要求9-11任一项所述的设置，其特征在于：

a)电阻装置(5)包括一个介电矩阵(5)，该矩阵具有壁式的，用于介电地隔离用于液态金属(3)的通道(3a)的隔片(5a)，并且这些隔片(5a)具有一种介电材料，该材料具有沿移动方向(X)非线性升高的阻抗(R_x)，并且这些隔片(5a)在液态金属(3)的第一位置(X₁)的高度上具有用于导电地连接通道(3a)的中间电极(2c)，和/或

b)存在一个用于容纳液态金属(3)和用于提供一个用于关断电流的绝缘段(32)的收集容器(3b)，和/或

c)存在一个用于把液态金属(3)充填到通道(3a)中并用于重新接通装置(1)的液态金属输送装置(3c)。

13、按照权利要求9-12任一项所述的设置，其特征在于：

定位装置(3a，20，B，12，11)包括通道(3a)和一个用于液态金属(3)的驱动装置(20，B，12，11)，特别是一个电磁驱动装置(20，B，11)或一个机械的，具有一种介电流体的驱动装置(12，11)，通过该机械的驱动装置，液态金属(3)可在用于工作电流(I₁)的第一电流路径(30)和用于限流的第二电流路径(31)及特别是一个用于断流的绝缘段(32)之间移动。

14、按照权利要求9至13之一所述的装置，其特征在于，

a)用于工作电流(I₁)的第一电流路径(30)、用于限流的第二电流路径(31)、和特别是一个用于断流的绝缘段(32)是基本上垂直于移动方向(X)和/或基本上相互平行地设置的，和/或

b)至少一个用于断流的绝缘段(32)设在第二电流路径(31)的上方和/或第一电流路径(30)的下方。

15、一种电气开关设备，特别是高压开关设备或中压开关设备，其特征在于权利要求9至14任一项所述的装置(1)。

Images