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罗氏线圈变送器在大电流测量中的应用

朱大卫

(江苏安科瑞电器制造有限公司,江苏 江阴 214405)

  摘 要:分析罗氏线圈变送器的原理,结合实例分析罗氏线圈在大电流测量中的应用,为用户解决大电流生产设备的实时监测与监控问题。

  关键词:罗氏线圈变送器 电流监测 工作原理 应用

  近年来,随着现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展,而用于电流测量的传统的电磁式电流互感器已无法满足其要求,在大电流下铁心磁路下易饱和,对测量结果产生较大的误差。而罗氏线圈互感器,具有测量范围宽、精度高、无磁饱和、体积小等优点,正逐步取代传统的电磁式电流互感器,在电力系统中具有广阔的应用前景。

  一、产品原理

  罗氏线圈(Rogowski线圈)是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈,是一种空心环形线圈,也称为微分电流传感器,其输出信号是电流对时间的微分,罗氏线圈输出电压信号通过后级积分电路,可真实还原积分电流。

  二、产品特点

  罗氏线圈,与试验回路不存在直接的电联系,而且对被测电流的大小几乎不受限制,被广泛用于测量暂态、脉冲和直流大电流。

  与传统互感器相比,罗氏线圈变送器具有以下特点:

  1、测量范围宽,测量范围可以在100A~10kA以内;

  2、安全稳定可靠,不会产生对设备和运行人员的安全造成危害的开路电压;

  3、体积小、重量轻,安装方便;

  4、线圈尺寸可定制,可满足不同场合应用,特别是电流大、尺寸大传统互感器无法安装使用的现场。

  三、产品应用

  罗氏线圈变送器在测量大电流方面具有广阔的前景:测量大电流交流信号(如锅炉电流检测、短路电流检测);测量峰值较高的脉冲信号(如雷击电流检测);电焊机的电流测量(如电阻焊);不规则导体电流的测量(如铁轨电流测量等)。

  以国内大型电石炉电流监测为例,需检测电石炉电流:0-70kA AC(50HZ),铜管直径80mm,如采用常规传统互感器,不仅体积大,且在大电流下铁芯磁路易饱和,不适合现场安装使用,因此选择通过罗氏线圈变送器方案检测一次电流,能够更直观的检测电流的运行状况,以此达到检测锅炉电流的目的,详见图1所示。

图1

  每根铜管的电流用一只线圈进行测量方式。测量出的信号接后续的测量系统。测量系统包含一路积分器、一路电压电流转换器。整体装配在一只标准35mm导轨式安装积分盒中,此积分盒可安装于控制柜的导轨上。积分器输出4-20mA接入一进二出变送器,输出两路4-20mA的电流信号,其中一路通过端子连接能够满足电力仪表或DCS控制系统,与DCS系统进行信号传输采用安全栅进行隔离处理。另一路与现场低压无功补偿装置传输信号,能够满足低压无功补偿装置稳定,准确有效运行。

  测量线圈设计为柔性开合式结构。线圈直径能满足电石炉一次测量范围,并有良好的绝缘性能和良好耐高温措施(80℃以上),线圈安装时简洁、方便。

  四、产品外形

  五、主要技术指标

  A、输入信号范围:100A-100kA ;

  B、输出信号:DC 4-20mA 辅助电源:DC 24V;

  C、准确度:≤0.5%;

  D、使用环境温度:-25℃~+80℃;

  E、线圈周长可根据实际应用定制。

  本文所设计的罗氏线圈变送器结构紧凑、性能稳定、测量精度高、安装方便、产品一致性好。基于以上特点,这种应用电流环变送技术的罗氏线圈变送器在冶金、电镀、焊接等领域具有非常广泛的前景,将大电流转换为小电流,减小了操作人员工作的危险性;它能够有效解决生产设备的实时监测与监控问题,提高生产设备运行的智能性,减少电力改造的成本。

  1]江苏安科瑞电器制造有限公司.电量传感器选型手册,201407版.