罗氏线圈在大电流测量中的应用.pdf

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1、2015年第7期冶金动力总第185期METALLURGICALPOWER15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)07-0015-03TheApplicationofRogowski-CoilinHighCurrentMeasurementJIPing(TheBiddingCenterofMaansha

2、nIronandSteelGroup,Maanshan,Anhui243000,China)【Abstract】Theprinciple,structureofthemeasurementsystemandmeasurementprocedureofRogowski-coilareintroducedandthefunctionalcharacteristicsofRogowski-coilaredescribed.Electromagneticanti-interferencemeasuresforpracticalapplicationarealsoputforward.【Keyword

3、s】Rogoswski-coil;highcurrent;measure1概述电流、暂态电流、稳定交流大电流以及继电保护用电一直以来，具有铁芯的电磁感应式电流互感器流监测等方面。（CT）是继电保护和电力测量的基本设备之一，随着2罗氏线圈的测量原理高压电气设备和超高压电网的不断更新和建设，被罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套测电流幅值越来越大，电压等级也越来越高，传统的在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导电流互感器因为体积、重量大，防爆绝缘困难等已不体周围产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感能满足现代测量的要求。例如额定容量为40MVA应出一个与电流变比成比例的交流电压信号，用

4、此的电弧炉变压器，在炼钢过程中，二次侧电流通常在电压信号来描述被测电流。它的理论依据是电磁感63kA，峰值可能会达到100kA甚至更高，另外电应定律和安培环路定律。当被测电流沿中心线通过弧炉电流的稳定性控制是保证电弧炉能效比的重要线圈时，在环形绕组所包围的空间内产生相应变化手段，因此电流的准确、可靠测量具有重要作用。显的磁场H。由安培环路定则得：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，矣H·dl=（It）（1）而罗氏线圈（Rogowski-coil）由于其结构和测量原理d渍由B=滋H，E＝得：方面的特点，不失为一个很好的选择。罗氏线圈是一dt

5、种测量大电流极为有效而准确的测量工具，由漆包d（N乙B·dS）Md（It）线均匀地绕制在一个非磁性骨架上而制成，由于骨E（t）==（2）dtdt架为非铁磁材料，几乎不受被测电流大小的限制，并当检测线圈为环形、其截面为矩形时，见图1。其具有极佳的瞬态跟踪能力，可以用于测量尺寸很Nh滋ln（b/a）大或形状不规则的导体电流，测量时也不需要断开互感系数：M=（3）2仔被测电路。前面说到电弧炉功率较大，其变压器输出自感系数：L=NM（4）的电流较大，且测量的动态范围宽，罗氏线圈正好符式中，H———线圈内部的磁场强度；合它的测量特性。将罗氏线圈与集成电路相结合组B———线圈内部的磁感应强度；成的电流互

6、感器因此罗氏线圈广泛应用于测量脉冲冶金动力2015年第7期16METALLURGICALPOWER总第185期N———线圈匝数；罗氏线圈与积分器组合的系统进行电流测量有E———线圈两端感应电压；以下优点：滋———骨架材料磁导率；（1）罗氏线圈由于不含铁芯，所以不存在磁饱和b———骨架外径；问题，功率损耗极低，准确度和稳定性大大改善。a———骨架内径。（2）具有良好的线性度，在量程范围内，系统的输出信号与待测电流信号一直是线性的，线性度好使得罗氏线圈非常容易标定。（3）待测电流量程大，可从1mA到1MA。待测电流频率范围宽，从0.1Hz到1MHz，可用于测量谐波。（4）其输出为弱电压信号，无二

7、次开路危险，测量系统与待测电流完全隔离，为人身与设备的安全提供了保障。图1罗氏线圈结构示意图（5）制造成本低，尺寸极小，易于安装，维护简单由公式（2）和（3）可知，当线圈骨架材料一定，尺方便。寸一定，绕制线圈所用的导线尺寸一定，N为恒定3罗氏线圈的测量系统构成与测量方法值，感应电压E（t）就正比于被测电流I的微分值，相现场实际中，往往被测电流的范围很宽。现拿电位相差90°。炉变压器举例，其为专门用于电弧炉冶炼