在有源濾波器的應用中，負載電流的采集是影響濾波效果的重要環(huán)節。在工程應用中，傳統CT面臨著(zhù)體積大，安裝不便，測量范圍變更帶來(lái)的精度變差等問(wèn)題。萊姆電子的柔性開(kāi)口羅氏線(xiàn)圈由于精度高，容易安裝，測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)完美解決了以上工程問(wèn)題。

 

 

非線(xiàn)性負荷在電網(wǎng)中的大量應用，帶來(lái)了一系列的諧波問(wèn)題。諧波主要危害包括：

 

（1）增加電力設施負荷，降低系統功率因數，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(xiàn)路浪費和電能損失；

 

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

 

（3）諧波會(huì )改變保護繼電器的動(dòng)作特性，引起繼電保護設施的誤動(dòng)作，造成繼電保護等自動(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，對系統中的某一特定頻率形成一個(gè)低阻通道，這個(gè)低阻通道與系統阻抗形成并聯(lián)分流關(guān)系，讓諧波成份從濾波系統中流過(guò)，達到對系統濾波的作用。有源濾波（APF）則是利用現代電力電子器件主動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)與系統諧波大小相等相位相反的諧波，以“抵消”系統產(chǎn)生的諧波。

 

圖1有源濾波原理圖

 

在圖1的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(guān)鍵環(huán)節，測量的精度和響應時(shí)間會(huì )直接影響濾波的效果。

 

 

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(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場(chǎng)/港口的供電系統、醫療機構等。負載電流從幾百安到幾千安不等。通常濾波器廠(chǎng)家采用傳統的CT對負載電流進(jìn)行測量，但是由于現場(chǎng)情況的不同，面臨著(zhù)不同的困難。

 

（1）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(jìn)行大量的拆卸和安裝工作。

 

（2）有的開(kāi)關(guān)柜內部空間狹窄，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?；蛘逤T尺寸適合，但是工程人員現場(chǎng)施工難度非常大。

 

（3）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(lái)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。

 

（4）有的項目在最初啟用時(shí)負載很小，隨著(zhù)時(shí)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(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 )影響測量精度和濾波效果。

 

 

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。輸出信號是電流對時(shí)間的微分。通過(guò)一個(gè)對輸出的電壓信號進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。

 

圖2 羅氏線(xiàn)圈原理圖

 

羅氏線(xiàn)圈不含鐵磁性材料，無(wú)磁滯效應，幾乎為零的相位誤差；無(wú)磁飽和現象，因而測量范圍可從數安培到數百千安的電流；結構簡(jiǎn)單，并且和被測電流之間沒(méi)有直接的電路聯(lián)系；響應頻帶寬0.1Hz-1MHz。與帶鐵芯的傳統互感器相比，羅氏線(xiàn)圈具有測量范圍寬，精度高，穩定可靠，響應頻帶寬，同時(shí)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(xiàn)圈可應用于繼電保護，可控硅整流，變頻調速，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(chǎng)合。

 

 

萊姆電子生產(chǎn)的羅氏線(xiàn)圈產(chǎn)品ART是一個(gè)開(kāi)口型的柔性線(xiàn)圈，線(xiàn)徑只有6.1mm，孔徑有70mm、125mm、175mm、300mm多種選擇。在接口處采用旋轉鎖緊式卡扣，安裝非常方便。

 

圖3萊姆電子的ART產(chǎn)品

 

ART的精度可達0.5級。同時(shí)，萊姆公司的“磁套筒”專(zhuān)利技術(shù)大大減少了位置誤差，使得一次導線(xiàn)在線(xiàn)圈內部不同位置時(shí)導致的位置誤差非常小，解決了羅氏線(xiàn)圈這類(lèi)產(chǎn)品共同面對的難題。

 

ART的測量范圍非常寬，從幾安培到幾萬(wàn)安培，幾乎沒(méi)有線(xiàn)性誤差。

 

由于萊姆公司的ART的這些優(yōu)點(diǎn)完美解決了有源濾波工程中的所有難題，因此在有源濾波項目中得到了大量應用。

 

某公司需要在船上安裝大量有源濾波器，由于船上空間有限，因此終端客戶(hù)給濾波器廠(chǎng)家提出了很多尺寸和空間方面的要求，濾波器廠(chǎng)家采用ART作為負載電流采集元件，滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求，同時(shí)ART的高精度也帶來(lái)了很好的濾波效果，獲得最終用戶(hù)的高度評價(jià)。

 

 

在有源濾波器的工程應用中，安裝問(wèn)題是濾波器廠(chǎng)家最大的痛點(diǎn)。萊姆公司的羅氏線(xiàn)圈產(chǎn)品ART由于開(kāi)口，柔性，精度高，測量范圍廣，位置誤差小等優(yōu)點(diǎn)解決了濾波器廠(chǎng)家的痛點(diǎn)。

 

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，容易轉變成數字信號，非常符合未來(lái)產(chǎn)品環(huán)?；?，數字化的技術(shù)趨勢，將來(lái)會(huì )在越來(lái)越多的應用中取代傳統的CT產(chǎn)品。