罗氏线圈雷电流传感器研究探讨.pdf

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1、筮鲞筮塑湖北电力VJo1．33№32009年6月un．2009罗氏线圈雷电流传感器研究陈启明，喻莹(1．武汉大学，武汉43o072；2．湖北超高压输变电公司，武汉430050)【摘要]通过对大电流测量传感器的分析，提出罗氏线圈设计原则，设计出雷电流传感器线圈，并对线圈的输出特性的实际测量，验证设计结果的正确性。[关键词]雷电流；罗氏线圈；电阻采样法[中图分类号]TM642[文献标识码]A【文章编号]1006-3986{2009)03-0016-03StudyonLightningCurrentSensorofRogowskiCoilCHENQi

2、-ming．YUYing(1．WuhanUniversity，Wuhan430072，China；2．HubeiEHVTransmission&SubstationCompany，Wuhan430050，China)[Abstract]ThedesignprincipleofRogowskicoilisproposedthroughtheanalysisofhighcurrentmeasure-mentsensorandthecorrespondinglightningcurentsensorcoilisdesigned．Thedesignca

3、lculationaccuracywastestedbythemeasurementofcoilgfactualoutputcharacteristics．[Keywords]lightningcurrent；Rogowskicoil；resistancesamplingmethod1引言’是传感器件的首选对象。2线圈的分布参数对测量的影响雷电流传感器作为变电站雷击在线监测的重要组成部分，它的性能的好坏将直接影响着系统的测罗氏线圈是基于电磁感应定律实现对电流的测量精度，甚至决定着系统功能能否实现。量的，电阻采样的线圈等效电路如图l所示。图中以被

4、测电流所建立的磁场为基础的罗氏线圈是为线圈与置于线圈中间的载流导体之间的互感，一种特殊结构的空心线圈，不含铁芯，与电阻分流器R。、、C。分别为线圈的自感、内阻和杂散电容，R为．相比，罗氏线圈它具有以下显著优点1J：采样电阻。测量线圈本身与被测电流回路没有直接的电的联系，而是通过电磁场耦合，因此与主回路有着良好的电气绝缘；由于没有铁芯饱和问题，测量范围宽，同样的绕组，电流测量范围可以从几A到数百kA；频率范围宽，一般可设计到0．1～100MHz以图1电阻采样的罗氏线圈等效电路图上，特殊的可设计到2000MHz的带宽，线圈自身的由等效电路得罗氏线圈

5、的传递函数为：上升时间可做得很小(如ns数量级)；易于以数字量输出，实现测量数字化、网络化和)=自动化。在现代测量、控制与保护装置中，以计算机为核心的传感设备不断淘汰那些不容易与电脑通信的传Ls2+(去+蒜)s+R百L+1)(1)感器，已是不可逆转的趋势；作为大电流现场测量用工作在自积分状态下的罗氏线圈的幅频特性曲传感器的罗氏线圈，具有低功率输出、结构简单、线线如图2所示。性良好等优良特性，在许多大电流测量场合下，它都考虑到嵩>>RC。，对传递函数进行近视化[收稿日期]2008．10-18简。从图2可见，曲线的截止频率为∞。墨与[作者简介]陈启

6、明(1978一)，男，湖北武汉人，工程师。·16·Vo1．33№3湖北电力笠2009鲞年笠6三月Jun．2009根据以上对口，b的选择，线匝截面上的磁场强度可近似于处处相等。这时由安培环路定理可得线圈的互感和自感N~or2：(2)图2罗氏线圈的幅频特性曲线N2~or2￡：：NM(3)，它们之间存在一段与频率无关的区域。／ILL,0线圈的内阻p÷=p=R、和C。越小，越大，系统的下限截止频率越小，．上限截止频率越大，此工作频带区域越宽。因此，如何减小线圈的内阻和杂散电容C。、增大线圈的互罗氏线圈其杂散电容的集中参数可近似按下式感，是设计积分器的关

7、键。进行计算：c。=丽2,n．ZNr6(5)3罗氏线圈的设计雷电流波形按现行标准规定取2．6／50的斜角式中——非导磁材料(真空)中的磁导率，取波。对变电站直击雷造成的“反击”情况和绕击情4,rr×10～H／m；况进行ATP—EMTP仿真计算。经计算表明：考虑rn——线圈骨架的平均半径；到系统遭受大电流雷击的概率较小(超过200kA的Ⅱ，b，r——线圈骨架内外半径和截面半径；概率为0．5％)，雷击时各监测支路电流幅值在1—Ⅳ——线圈绕线匝数；100之间变化；电流的波头、波尾时间分别在1～20P——铜的电阻率，1．75×10Q·m；s、10～50

8、0Ixs范围内变化，通过对1／10s和20／d——绕线直径；500Ixs两种电流波形进行快速傅立叶变换得出被8——绝缘层的介电常数。‘测电流的高频分量