如何选择合适的电流互感器，用以设计高性能和经济的电功率测量表

性都可以低成本获得，这样能以非常有吸引力的价格将高性能钳形电流互感器投放市常

对于大电流测量，应该采用大得多的铁氧体磁芯进行测量，但不幸的是，由于制造方面的限制，这种铁芯还相当稀有。目前来讲，下文所述的铁-镍合金互感器或罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）技术对于高强度电流来说更合适些。

图x：800A铁氧体钳形电流互感器和100A铁氧体钳形电流互感器

硅钢、铁-镍合金和铁氧体材料之间的对比

高导磁率铁氧体材料在实芯电流互感器上不能达到最佳效果，因此我们来关注一下钳形电流互感器。只要气隙降低到能够稳定好多年的几微米，固体材料的硬度（将铁氧体视为陶瓷）就允许进行非常精细的机加工。层压材料（比如硅钢或铁-镍合金）禁止存在小于20或30微米的气隙，而且更容易受老化和空气变化的影响。在低磁激励（即用于低强度电流）时，更小的气隙可以使铁氧体材料获得更好的线性度，而且铁氧体材料比铁-镍合金-80%具有更好的性能以及更低的投入成本。

图1、图2和图3为在5A电流互感器中硅钢、铁-镍合金和高导磁率铁的相移特性模拟截图。

图x：5A电流互感器中硅钢、铁-镍合金和高导磁率铁氧体材料的相移特性

铁氧体材料的相移是铁-镍合金磁芯相移的一半，因此铁-镍合金无疑被淘汰。铁芯气隙减小也实现了更好的转换比精确度（初级匝数比次级匝数）。

罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）

罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）用来制作具有开口端的柔性互感器，这种线圈可以很容易地缠绕在待测导体上。罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）包含一个螺旋形线圈，导线一端穿过线圈的中心回到另一端，因此两个端点都在线圈的同一端。线圈长度根据相关的电流测量范围选定，以便获得最佳的转换性能。

利用该技术能够对初级电流的变化（演变）速度进行非常精确的检测，初级电流在线圈的两端感应一个正比例电压。电子积分电路将该电压信号转换成与初级电流成正比的输出信号。换言之，采用罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）能够以额外电子元件和标定的代价制造非常精确的线性电流互感器。

罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）的感应系数比电流互感器的感应系数低，同时由于其采用了非磁芯材料，因此具有更好的频率响应。此外，由于不存在可能会饱和的铁芯，它还具有很高的线性度，即使对于高强度的初级电流也是如此。因此该种互感器特别适用于能够承受高强度或快速变化的电流的功率测量系统。 对于测量高强度电流而言，它还具有外形紧凑和易于安装的特点，而传统的电流互感器则体积庞大而且笨重。

图x：罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）原理

由于需要等间隔的绕组来实现对电磁干扰的最大抵抗力，所以此类电流互感器的性能在很大程度上取决于罗果夫斯基线圈的制造质量。另外一个关键的特性是导致线圈内不连续的闭合点，致使对外部导体和环路内测量导体的位置产生影响。固定或夹持系统应该确保线圈的末端在一个非常精确而且可以重新再确定的位置，以及在将其中一个末端接至输出导线时的高对称性。这个领域最近涌现了一些新技术，这些技术具有特殊的机械和电气特性，可以为低压线定位提供更好的精确度和抵抗力。由于低压线位置产生的误差在50/60 Hz频率域一般不超过 +/-3%，而在最新式的罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）互感器上这一误差已经降低到了+/-0.5%以下。

图x：LEM公司生产的罗果夫斯基线圈电流互感器

结论

许多新型装置都受益于实芯互感器，钳形技术的电气技术特性并不能与这些实芯互感器相媲美。但是，现存的机器和建筑设备就无法增加各种实芯装置，因为无法承受系统停机的损失。用新型材料和技术来装备先进的钳形电流互感器，实现了高性能经济核算的状态监控、功率计量和设备管理系统的及时更新。快速发展的节能市场和大型功率测量系统的配置支配着对于高性能且经济合算的钳形互感器的需求。

钳形电流互感器并非新鲜上市，但是这些互感器中所采用的传统技术却表现出众多弊端。这些互感器或者以昂贵的材料制成（如铁-镍合金FeNi），或者性能很差，尤其在线性度和相移方面（比如硅钢FeSi）。新型铁氧体材料具有显著改善的导磁率，最终实现了在提供高性能的同时也具有普遍接受的价格。罗果夫斯基线圈（Rogowski Coil）最近也具有很大的进展，实现了用于高强度电流的小型、轻型和灵活的互感器，但是需要一些信号适应和标定来将这些特性发挥到极致。设计和制造工艺方面取得的最重要进步降低了成本以及减小了原边电流电缆定位的罗果夫斯基线圈的影响，克服了这些缺点后，Rogowski Coil技术将是一项非