羅氏線圈在有源濾波中的應用

在使用有源濾波器中，負載電流的收集是影響濾波效果的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的工程使用CT面臨體積大、設備不方便、測量規(guī)模變化精度差等問題。

非線性負荷在電網(wǎng)中的大量應用，帶來了一系列的諧波問題。

諧波主要危害包括：

增加電力設施負荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設備的有效容量和效率，造成設備浪費、線路浪費和電能損失；

引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大，導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行；

諧波會改變保護繼電器的動作特性，引起繼電保護設施的誤動作，造成繼電保護等自動裝置工作紊亂。

為了消除或減少電網(wǎng)中的諧波，人們提出了無源濾波和有源濾波的解決方案。無源濾波（FC）主要是利用阻容元器件的LC諧振特性，對系統(tǒng)中的某一特定頻率形成一個低阻通道，這個低阻通道與系統(tǒng)阻抗形成并聯(lián)分流關系，讓諧波成份從濾波系統(tǒng)中流過，達到對系統(tǒng)濾波的作用。有源濾波（APF）則是利用現(xiàn)代電力電子器件主動產(chǎn)生一個與系統(tǒng)諧波大小相等相位相反的諧波，以“抵消”系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。

在有源濾波原理圖中可以看到，測量負載電流并輸入到電流跟蹤控制電路是有源濾波的關鍵環(huán)節(jié)，測量的精度和響應時間會直接影響濾波的效果。

1、工程難題

有源濾波的應用行業(yè)包括電解電鍍企業(yè)、水處理設備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構等。負載電流從幾百安到幾千安不等。通常濾波器廠家采用傳統(tǒng)的CT對負載電流進行測量，但是由于現(xiàn)場情況的不同，面臨著不同的困難。

在改造項目中，由于母排或電纜已經(jīng)安裝好，采用穿心式CT必須要進行大量的拆卸和安裝工作；

有的開關柜內(nèi)部空間狹窄，母排之間的距離剛剛滿足絕緣需求，CT尺寸大于間隙，難以進行安裝?；蛘逤T尺寸適合，但是工程人員現(xiàn)場施工難度非常大；

母排的尺寸和形狀差別很大，不同工程項目需要采購不同尺寸的CT，給采購工作帶來很多難題。有的項目甚至要定制CT，不僅成本高，還有可能影響工期；

有的項目在最初啟用時負載很小，隨著時間的發(fā)展，負載逐漸增加。這樣的項目中，如果選擇小量程的CT，后期由于飽和問題需要更換CT，如果一開始就選擇大量程的CT，在開始階段電流很小，會影響測量精度和濾波效果。

2、羅氏線圈簡介

羅氏線圈（Rogowski Coil），全稱羅哥夫斯基線圈，由于羅氏線圈不含鐵芯，也稱空心線圈。

羅氏線圈是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號是電流對時間的微分。通過一個對輸出的電壓信號進行積分的電路，就可以真實還原輸入電流。

羅氏線圈不含鐵磁性材料，無磁滯效應，幾乎為零的相位誤差；無磁飽和現(xiàn)象，因而測量范圍可從數(shù)安培到數(shù)百千安的電流；結構簡單，并且和被測電流之間沒有直接的電路聯(lián)系；響應頻帶寬0.1Hz-1MHz。與帶鐵芯的傳統(tǒng)互感器相比，羅氏線圈具有測量范圍寬，精度高，穩(wěn)定可靠，響應頻帶寬，同時具有測量和繼電保護功能，體積小、重量輕、安全且符合環(huán)保要求。

羅氏線圈可應用于繼電保護，可控硅整流，變頻調(diào)速，電阻焊等信號嚴重畸變以及電爐、短路測試、雷電信號采集等大電流的場合。

3、工程應用

羅氏線圈產(chǎn)品是一個開口型的柔性線圈，線徑只有6-13mm，孔徑有多種選擇。在接口處采用旋轉(zhuǎn)鎖緊式卡扣，安裝非常方便。

可測量低至1mA的小電流及大于1MA的大電流

線圈可套在被測導體上并在接頭處進行對接。接頭處可以是“拔插式”連接或“螺紋型”對接。螺紋型連接適用于長期性的安裝。拔插式更為適合于移動式應用，因為其安裝連接更為快速。不推薦在導體帶電情況下進行安裝或移除線圈，因為導體上可能附帶危險的高壓。

線圈的電連接僅連接至插頭一端。另一端可自由地在不規(guī)則的導體或密閉空間內(nèi)的導體上移動對接。配備拔插式的插頭，線圈的連接插頭僅為13mm直徑，其尺寸足已允許線圈安裝于緊密的空間內(nèi)。

導體并非一定要處于線圈的中心位置。但若導體偏離中心位置通常會導致1-2%的誤差。若線圈足夠大，可將其多次纏繞包裹于導體外部再進行正確對接。其輸出與纏繞的圈數(shù)成正比。柔性線圈可應用于大型或有限空間內(nèi)的不規(guī)則導體上，并可用于測量非常大的電流（MA級以上）。

羅氏線圈沒有磁芯，二次輸出是一個很小的電壓信號，容易轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，十分符合未來產(chǎn)品環(huán)保化，數(shù)字化的技術趨勢，將來會在越來越多的使用中替代傳統(tǒng)的CT產(chǎn)品。

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審核編輯：湯梓紅