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罗氏线圈在大电流测量中的应用

冶金动力

2015年第7期总第期

罗氏线圈在大电流测量中的应用

罗氏线圈在大电流测量中的应用

季萍

(马钢招标中心,安徽马鞍山

243000)

【摘要】介绍了罗氏线圈(Rogowski-coil )的工作原理、测量系统构成、测量方法,描述了罗氏线圈的功能

特性,提出了实际应用中的电磁抗干扰措施。

【关键词】罗氏线圈;大电流;测量【中图分类号】TM45

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764(2015)07-0015-03

The Application of Rogowski-Coil in High Current Measurement

JI Ping

(The Bidding Center of Maanshan Iron and Steel Group,Maanshan,Anhui 243000,China)

【Abstract 】The principle,structure of the measurement system and measurement procedure of

Rogowski-coil are introduced and the functional characteristics of Rogowski-coil are described.Electromagnetic anti-interference measures for practical application are also put forward.

【Keywords 】Rogoswski-coil;high current;measure

1概述

一直以来,具有铁芯的电磁感应式电流互感器(CT )是继电保护和电力测量的基本设备之一,随着高压电气设备和超高压电网的不断更新和建设,被测电流幅值越来越大,电压等级也越来越高,传统的电流互感器因为体积、重量大,防爆绝缘困难等已不能满足现代测量的要求。例如额定容量为40MVA 的电弧炉变压器,在炼钢过程中,二次侧电流通常在63kA,峰值可能会达到100kA 甚至更高,另外电弧炉电流的稳定性控制是保证电弧炉能效比的重要手段,因此电流的准确、可靠测量具有重要作用。显然若使用传统的CT 肯定行不通,我们需要一种具有测量、保护、通讯能力集一体的新型电流传感器,而罗氏线圈(Rogowski-coil )由于其结构和测量原理方面的特点,不失为一个很好的选择。罗氏线圈是一种测量大电流极为有效而准确的测量工具,由漆包线均匀地绕制在一个非磁性骨架上而制成,由于骨架为非铁磁材料,几乎不受被测电流大小的限制,并其具有极佳的瞬态跟踪能力,可以用于测量尺寸很大或形状不规则的导体电流,测量时也不需要断开被测电路。前面说到电弧炉功率较大,其变压器输出的电流较大,且测量的动态范围宽,罗氏线圈正好符合它的测量特性。将罗氏线圈与集成电路相结合组成的电流互感器因此罗氏线圈广泛应用于测量脉冲

电流、暂态电流、稳定交流大电流以及继电保护用电流监测等方面。

2罗氏线圈的测量原理

罗氏线圈是一种空心环形的线圈,可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场,从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号,用此电压信号来描述被测电流。它的理论依据是电磁感应定律和安培环路定律。当被测电流沿中心线通过线圈时,在环形绕组所包围的空间内产生相应变化的磁场H 。由安培环路定则得:

∮H ·d l =I (

t )(1)

由B =μH ,E =d φd t

得:E

(t )=d (N ∫

B ·d S )=M d I (t )(2)当检测线圈为环形、其截面为矩形时,见图1。

互感系数:M =Nhμln (b /a )2π

(3)自感系数:L=NM (4)式中,H ——

—线圈内部的磁场强度;B ——

—线圈内部的磁感应强度;