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罗科夫斯基线圈在电力系统中的应用

摘要：在现代电力系统中，传统的电磁式电流测量装置，因其结构上得缺点无

法满足目前电力系统发展要求。而罗科夫斯基线圈与其相比具有显著的优点，本

文介绍了几种罗科夫斯基的应用，并进行了简单的诉述。目前罗科夫斯基线圈电

流互感器研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一，而事实证明现今

罗科夫斯基已被广泛的应用于电力系统中的电流测量。

关键词：罗科夫斯基线圈；在线监测；领域的应用

0、引言

近年来，伴随着现代高压、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，这就对电流测量装置提出了更高的要求。传统的电磁式电

流测量装置不仅体积大，频带宽，防爆绝缘困难且在大电流下铁芯磁路易饱和，

对测量结果产生较大的误差。因此要必须寻求基于其他传感器的电流测量装置来

取代。而罗科夫斯基线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种，罗科夫斯基

测量线圈本身与被测电流回路没有直接的点的联系，而是通过电磁场耦合，因此

与主回路有着良好的电气绝缘并且由于没有铁芯饱和的问题，电流测量范围宽、

测量精度高、无磁饱和、频率范围宽、线性度好、体积小、生产制造成本低、易

于数字化输出等一系列优点。目前，罗科夫斯基线圈电流互感器主要应用于高压

输电线路雷电绕击、反击的识别；真空电弧伏安特性的测量；输电线路绝缘子的

在线监测；GIS保护和监控等。

1、应用于高压输电线路雷击绕击、反击的识别

雷击跳闸分为由于雷电绕击输电线路、雷击杆塔引起反击而引起的跳闸。对

于不同的事故原因其原理是不一样的，解决方法也不同。

由于我国幅员辽阔，山地、平原、盆地、丘陵，地形差别很大，再加上各地

气候不同，所以雷击情况差异很大，因此各地在发生雷击事故时，对线路绕击、

反击的判断尤为重要。现在电力系统由雷电引起的跳闸中，绕击、反击的判别极

其困难，如普遍使用的雷电定位仪，虽然可以测量雷电流的参数(幅值、陡度)，

但无法鉴别出绕击与反击。因此，找到一个方便、易行的输电线路雷电绕击与反

击判别方法，是电力系统防雷研究的焦点问题。本文研究了一种基于输电线路杆

塔的雷电流实测系统，在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗科夫斯基型电流传感器，

测量雷击闪络时的闪络电流的方向。该电流与雷电活动的强度成正比，需要考虑

避雷线的耦合作用、分流作用和杆塔的电感、接地电阻等。在杆塔人地杆安装另

外一个罗科夫斯基型电流传感器，测量该处的电流方向，通过对比这两处的电流

方向就可以得到雷击方式，此外该系统也具有确定雷击点的功能。并且采取无源

传感方式，以适于长期运行，避免维护。

1.1雷电流测量原理

本文设计的罗科夫斯基线圈型冲击电流传感器，采取无源传感方式，以适于

长期运行，避免维护。传感器输出信号经处理后由无线通讯设备传回变电站。为

降低成本，同一杆塔只用一套处理装置和无线通讯设备，因此为防止雷击时各传

感器间的电位差对装置造成干扰和破坏，传感器与处理装置问需通过同轴电缆传

输信号。传感器安装在输电线路三相绝缘子串的地电位悬挂金具上。当绝缘子发

生雷击闪络时，闪络电流穿过电流传感器，从而被线圈检测到；传感器不需电源，

直接通过同轴电缆传到数据预处理装置接收，经处理后获得雷电流方向；数据通

过无线电传送到位于变电站的接收装置，经信息整合处理后提供给用户。整个测

量系统如图1所示。

罗氏线圈传感器罗氏线圈传感器罗氏线圈传感器

四层屏蔽同轴电缆

单片机数据处理器

图1测量系统示意图

2、应用于真空电弧伏安特性的测量

作为控制和保护设备，真空开关在电力系统中起着举足轻重的作用。真空

开关技术中最关键的是对真空电弧特性进行研究，而真空电弧是一种强冲击电

流，电弧的伏安特性是电弧重要特性之一，它实质上是反映电弧内的物理过程，

而要获得伏安特性就需要对真空电弧的电流和电压进行采集和研究。

真空电弧电流属于强冲击电流，其测量方法很多。测量时，使用罗科夫斯基

线圈进行测量。罗科夫斯基线圈是一种结构特殊的空心线圈，由于其不含铁芯，

所以也就不必考虑因含铁芯而具有的优缺点；同时作为大电流测量传感器用的罗

科夫斯基线圈，具有输出功率低、结构简单和线性良好等优良特性，所以