羅氏線(xiàn)圈在有源濾波中的應(yīng)用

在使用有源濾波器中，負(fù)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(shè)備不方便、測(cè)量規(guī)模變化精度差等問(wèn)題。

非線(xiàn)性負(fù)荷在電網(wǎng)中的大量應(yīng)用，帶來(lái)了一系列的諧波問(wèn)題。

諧波主要危害包括：

增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費(fèi)、線(xiàn)路浪費(fèi)和電能損失；

引起無(wú)功補(bǔ)償電容器諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過(guò)電流或過(guò)電壓而損壞或無(wú)法投入運(yùn)行；

諧波會(huì)改變保護(hù)繼電器的動(dòng)作特性，引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動(dòng)作，造成繼電保護(hù)等自動(dòng)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(wú)源濾波和有源濾波的解決方案。無(wú)源濾波（FC）主要是利用阻容元器件的LC諧振特性，對(duì)系統(tǒng)中的某一特定頻率形成一個(gè)低阻通道，這個(gè)低阻通道與系統(tǒng)阻抗形成并聯(lián)分流關(guān)系，讓諧波成份從濾波系統(tǒng)中流過(guò)，達(dá)到對(duì)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(dòng)產(chǎn)生一個(gè)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(cè)量負(fù)載電流并輸入到電流跟蹤控制電路是有源濾波的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，測(cè)量的精度和響應(yīng)時(shí)間會(huì)直接影響濾波的效果。

1、工程難題

有源濾波的應(yīng)用行業(yè)包括電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場(chǎng)/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。負(fù)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(duì)負(fù)載電流進(jìn)行測(cè)量，但是由于現(xiàn)場(chǎng)情況的不同，面臨著不同的困難。

在改造項(xiàng)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(jìn)行大量的拆卸和安裝工作；

有的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部空間狹窄，母排之間的距離剛剛滿(mǎn)足絕緣需求，CT尺寸大于間隙，難以進(jìn)行安裝。或者CT尺寸適合，但是工程人員現(xiàn)場(chǎng)施工難度非常大；

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

有的項(xiàng)目在最初啟用時(shí)負(fù)載很小，隨著時(shí)間的發(fā)展，負(fù)載逐漸增加。這樣的項(xiàng)目中，如果選擇小量程的CT，后期由于飽和問(wèn)題需要更換CT，如果一開(kāi)始就選擇大量程的CT，在開(kāi)始階段電流很小，會(huì)影響測(cè)量精度和濾波效果。

2、羅氏線(xiàn)圈簡(jiǎn)介

羅氏線(xiàn)圈（Rogowski Coil），全稱(chēng)羅哥夫斯基線(xiàn)圈，由于羅氏線(xiàn)圈不含鐵芯，也稱(chēng)空心線(xiàn)圈。

羅氏線(xiàn)圈是一個(gè)均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線(xiàn)圈。輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過(guò)一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。

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

羅氏線(xiàn)圈可應(yīng)用于繼電保護(hù)，可控硅整流，變頻調(diào)速，電阻焊等信號(hào)嚴(yán)重畸變以及電爐、短路測(cè)試、雷電信號(hào)采集等大電流的場(chǎng)合。

3、工程應(yīng)用

羅氏線(xiàn)圈產(chǎn)品是一個(gè)開(kāi)口型的柔性線(xiàn)圈，線(xiàn)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(cè)量低至1mA的小電流及大于1MA的大電流

線(xiàn)圈可套在被測(cè)導(dǎo)體上并在接頭處進(jìn)行對(duì)接。接頭處可以是“拔插式”連接或“螺紋型”對(duì)接。螺紋型連接適用于長(zhǎng)期性的安裝。拔插式更為適合于移動(dòng)式應(yīng)用，因?yàn)槠浒惭b連接更為快速。不推薦在導(dǎo)體帶電情況下進(jìn)行安裝或移除線(xiàn)圈，因?yàn)閷?dǎo)體上可能附帶危險(xiǎn)的高壓。

線(xiàn)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(dǎo)體或密閉空間內(nèi)的導(dǎo)體上移動(dòng)對(duì)接。配備拔插式的插頭，線(xiàn)圈的連接插頭僅為13mm直徑，其尺寸足已允許線(xiàn)圈安裝于緊密的空間內(nèi)。

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

羅氏線(xiàn)圈沒(méi)有磁芯，二次輸出是一個(gè)很小的電壓信號(hào)，容易轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，十分符合未來(lái)產(chǎn)品環(huán)?；瑪?shù)字化的技術(shù)趨勢(shì)，將來(lái)會(huì)在越來(lái)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