[實用新型]一種Rogowski線圈

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920097331.6
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN201514831U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉翠青;劉佳峰;方兵;文濤;華琴;范林濤;崔新友;劉文
• 申請（專利權）人: 武漢烽火富華電氣有限責任公司
• 主分類號: H01F5/02
• 分類號: H01F5/02;H01F5/04;H01F41/04;G01R15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本實用新型涉及一種測量磁場或者電流的傳感器的線圈，尤其涉及一種應用于電力系統(tǒng)電流測量的電流傳感器，屬于電力領域。

背景技術

目前，在電力系統(tǒng)中使用的電力互感器主要是電磁式電流互感器。為了滿足電力系統(tǒng)發(fā)展和電力系統(tǒng)自動化、數(shù)字化的需要，國內外也研制出了利用其它感應原理的電流互感器。根據(jù)選用傳感頭的不同，重要分為兩種：基于法拉第磁光效應原理的純光學電流互感器和基于Rogowski(空心)線圈的電子式電流互感器。

電磁式電流互感器是由鐵心和一、二次繞組構成的，其主要缺點有：1、絕緣技術要求復雜，易燃易爆。2、動態(tài)范圍小，頻帶窄，誤差大。3、成本高昂。對于超高壓的電磁式電流互感器，由于其絕緣方式和材料的消耗，導致其體積龐大、生產成本大幅增加，也給運輸和安裝帶來了困難。4、增加了對二次側的要求嚴格。主要有①二次側負荷不能開路，否則會導致高電壓，對設備或者人員造成傷害；②對負荷要求嚴格，如若二次側負荷過大，數(shù)值和相位誤差就會增大。5、增加了中間轉換環(huán)節(jié)。二次輸出的電流一般為1A或者5A的電流信號，需要經過電流變換器轉化成小電流信號，再輸入到微機測量或者保護裝置。6、電磁式電流互感器還有易受電磁干擾、維護工作量大、漏油污染環(huán)境等缺點。電磁式電流互感器的這些缺點嚴重制約了電力系統(tǒng)智能化、設備小型化、功能多樣化、保護可靠性高的要求。

基于法拉第磁光效應原理的電流互感器屬于純光學電流互感器。由于它受溫度、機械振動等因素的影響較大，國內雖然已經有產品掛網試運行，但穩(wěn)定性、可靠性不高，而且價格昂貴，有許多關鍵問題沒有得到解決，因此未能形成產品在電力系統(tǒng)應用。

基于Rogowski(空心)線圈的電子式電流互感器具有體積小、重量輕、造價低、無鐵芯、動態(tài)響應范圍大、頻率響應寬的優(yōu)點，不存在磁飽和和鐵磁振蕩問題；也避免了純光學傳感頭中存在的溫度和振動問題。但是，目前所研制的用于電子式電流互感器的空心線圈電流傳感頭，都是將一次直導體直接通過用導線繞制的二次線圈的非磁性環(huán)形骨架的中心，或將二次繞組制作在中間空心的印刷電路板(PCB)上，一次直導體通過PCB的中心。

基于繞線式Rogowski線圈，主要有以下缺點：整個線圈的膨脹是骨架的膨脹和導線的膨脹的總和，其中導線的膨脹約占整個膨脹的80％，特別是當線圈受熱嚴重時，導線有脫離骨架的束縛而凸出來的趨勢；限于繞線機械和工藝的限制，以及線圈骨架帶來的偏差，繞線不可能做到真正的均勻緊密。基于繞線工藝的專利主要有200610019929.4，200620098280.5，US7227441B2。

基于印刷電路板(PCB)式Rogowsk線圈，主要有以下缺點：每一個過孔的存在都會帶來一定的分布電感和分布電容，對最終的測量精度會帶來不可預料的影響；平面型的結構給線圈的屏蔽帶來了不小的困難，如果采用整體敷銅的方式來進行屏蔽又會帶來很大的渦流。基于印刷電路板(PCB)工藝的專利主要有200710053143.9，2007100553143.9，US5414400，US5442280，US5461309，US6313623B1，US007227442B2，US7227442B2。

實用新型內容

本實用新型的目的是在克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于電流互感器的低膨脹系數(shù)高精度螺旋管型空心Rogowski線圈，該利用該種空心線圈作為電流互感器，相對傳統(tǒng)的電磁式互感器能夠明顯改善電流互感器的暫態(tài)特性、線性度以及抗電磁干擾能力；相對現(xiàn)有的空心線圈電流互感器，其線性度更好、抗電磁干擾能力更強。

本實用新型采用如下的技術方案：

一種Rogowski線圈，該線圈包括骨架和二次繞組，其特征在于：所述骨架由含磁萬分之二以內的非磁性材料制成，所述二次繞組直接黏附在骨架上，由覆蓋在骨架表面的金屬層經處理掉不需要的部分以后而形成的螺旋線圈構成，在所述螺旋線圈的兩端引出感應電勢的端子。

作為優(yōu)選實施方式，本實用新型的Rogowski線圈，螺旋線圈均勻一致；所述骨架為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形或矩形環(huán)形；在所述骨架上開設有中空通道，所述中空通道為環(huán)形，其形狀與骨架的外環(huán)或內環(huán)相似，從所述螺旋線圈的一端經過中空通道引出的回線形成線圈的兩個端子中的一個；所述回線的方向與線圈繞組形成的大線匝的方向相反；所述非磁性材料為陶瓷或者玻璃纖維；所述的金屬層為金、銀或者銅。