Rogowski線圈結構和電磁參數的影響研究

國網湖北省電力公司檢修公司 肖旭光 常聚忠 黃 穎

1 不同骨架截面的Rogowski線圈

1.1 矩形截面線圈

Rogowski線圈矩形截面結構圖如圖1所示。b、a和h為Rogowski線圈的外、內半徑和高度。

圖1 矩形截面線圈

矩形截面線圈互感系數為：

式中MJ值的相對誤差為：

1.2 圓形截面線圈

Rogowski線圈圓形截面結構圖如圖2所示：d為線圈截面直徑。

圖2 圓形截面線圈

圓形截面線圈互感系數為：

MY的相對誤差為：

2 互感與結構參數的仿真研究

當羅氏線圈的截面形狀為矩形時：b, a,rc分別為線圈的外徑、內徑和中心半徑。h,c分別為線圈的寬度和厚度，該線圈互感MJ：

MJ的相對誤差為：

當羅氏線圈的截面形狀為圓形時，D為中心直徑（D=2rc），圓形截面線圈的互感為MY：

MY的相對誤差為：

仿真圖如圖3所示：

圖3 互感誤差與d/D的關系曲線圖

由圖可知：在x相同的前提下，圓形截面要比矩形更有利于減小互感的相對誤差。

3 線圈內阻與結構參數的仿真研究

根據2.2中所推導的公式知：在使用羅氏線圈測量時被測電流和采樣電壓之間的關系與羅氏線圈的內阻有著密不可分的關系，而內阻與線圈的結構也有著密切關系，所以我們需要對線圈內阻與結構參數進行仿真研究。矩形、圓形內阻與結構參數關系如下。設 x = b/a，則：

當a=35mm，D=0.5mm，h=20mm時，R0J、R0Y與x的關系曲線見圖4：

圖4 電阻與b/a的關系曲線圖

當a=35mm，b=42mm，h=10mm時，R0J、R0Y與D的關系曲線如圖5所示：

圖5 內阻與D的關系曲線圖

當a=35mm，D=0.5mm，b=42mm時R0J、R0Y與h的曲線關系圖3-4所示：

由圖4，5，6三個圖中可以看出當x ≈ 1-1.5時，R0與x近似成線性關系。若希望R0減小，則可以在D和h一定時減小x(即b/a)，在x(即b/a)一定時則可以適當增加D和減小h。

圖6 內阻與h的關系曲線圖

4 總結

本文主要分析了線圈的結構參數對電磁參數的影響，主要分析了圓形截面線圈和矩形截面線圈相對誤差系數與電磁結構的關系。其次還分析了不同截面形狀的線圈內阻與結構參數的關系。當D，h越大時線圈的內阻也就越大。這為我們優選羅氏線圈在考慮內阻大小時提供了依據。

引文

①張可畏,王寧,段雄英,等.用于電子式電流互感器的數字積分器[J].中國電機工程學報,2004,12:108-111.

②李維波,毛承雄,陸繼明,等.Rogowski線圈的結構、電磁參數對其性能影響的研究.高壓電器,2004,40(2):94-97.

③陳慶,李紅斌,張明明.采用主副印制電路板構造的Rogowski線圈性能分析及設計[J].電力系統自動化,2004,28(16):79-82.

④李維波,毛承雄,等.陡脈沖大電流的Rogowski測量線圈仿真研究[J].高電壓技術,2003,28(8):11-13.

⑤高迎霞,畢衛紅,劉豐,等.基于Rogowski線圈的電流互感器信號處理中積分算法的研究[J].電測與儀表,2006,11:1-5.