武汉理工大学《电力系统继电保护》课程设计说明书
保护电流互感器（零序电流互感器）。
2.1.3电流互感器的配置
电流互感器的额定一次电压应等于或大于回路的额定一次电压，绝缘水平应满足有关标准。电流互感器的额定一次电流应根据其所属一次设备的额定电流或最大工作电流选择，并应能承受该回路的额定连续热电流、额定短时热电流及动稳定电流。同时，额定一次电流的选择，应使得在额定变流比条件下的二次电流在正常运行和短路情况下，满足该回路保护装置的整定值选择性和准确性要求或满足计量及测量准确性要求。额定一次电流的标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75以及它们的十进位倍数或小数。
电流互感器额定二次电流有1A和5A两类。对于新建发电厂和变电所，各级电压的电流互感器额定二次电流宜统一选用1A，以减轻电流互感器二次负荷，二次电缆截面可减小，节约投资。如扩建工程原有电流互感器采用5A时，额定二次电流可选用5A。一个厂站内的电流互感器额定二次电流允许同时采用1A和5A。但同一电压等级的电流互感器的额定二次电流一般采用相同电流值。
由于流过每个断路器的Igmax都一样，所以它们的型号也一样，选用标准二次额定电流为5A的电流互感器。
2.2电压互感器
2.2.1电压互感器的作用
电压互感器的作用是把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。
2.2.2配置原则
（1）对于主接线为单母线、单母线分段、双母线等，在母线上安装三相式电压互感器；当其出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，需要同期并列时，应在线路侧安装单相或两相电压互感器。
（2）对于3/2主接线，常常在线路或变压器侧安装三相电压互感器，而在母
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线上安装单相互感器以供同期并联和重合闸使用。
（3）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安装在母线上，一般不同时安装。安装地点的不同对保护功能有所影响。
（4）对220kV及以下的电压等级，电压互感器一般有两个次级，一组接为星形，一组接为开口三角形。在500kV系统中，为了继电保护的完全双重化，一般选用三个次级的电压互感器，其中两组接为星形，一组接为开口三角形。
（5）当计量回路有特殊需要时，可增加专供计量的电压互感器次级或安装计量专用的电压互感器组。
（6)在小接地电流系统，需要检查线路电压或同期时，应在线路侧装设两相式电压互感器或装一台电压互感器接线间电压。在大接地电流系统中，线路有检查线路电压或同期要求时，应首先选用电压抽取装置。通过电流互感器或结合电容器抽取电压，尽量不装设单独的电压互感器。500kV线路一般都装设三只电容式线路电压互感器，作为保护、测量和载波通信公用。
2.3继电器
2.3.1过电流继电器的原理框图
量度继电器是实现保护的关键测量元件，量度继电器中有过量继电器和欠量继电器。过电流继电器是实现电流保护的基本元件，也是反映于一个电气量而动作的简单过量继电器的典型。因此，将通过对过电流继电器的构成原理分析来说明一般量度继电器的构成原理。
过电流继电器原理框图如图2-1，来自电流互感器TA二次侧的电流I，加入到继电器的输入端，根据电流继电器的实现型式，例如电磁型，则不需要经过变换，直接接入过电流继电器的线圈。若是电子型和数字型，由于实现电路是弱电回路，需要线性变换成弱电回路所需的信号电压。根据继电器的安装位置和工作任务给定动作值Iop，为使继电器有普遍的使用价值，动作值Iop可以调整。当加入到继电器的电流Ir大于动作值时，比较环节有输出。在电磁型继电器中，由于需要靠电磁转矩驱动机械触电的转动、闭合，需要一定的功率和时间，继电器有自身固定动作时间，一般的干扰不会造成误动；对于电子型和数字型继电器，动作速度快、功率小，为提高动作的可靠性，防止干扰信号引起的误动作，故考虑了必须使测量值大于动作值的持续时间不小于2~3ms时，才能动作与输出。为保证继电器动
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作后有可靠地输出，防止当输入电流在整定值附近波动时输出不停地跳变，在加入继电器的电流小于返回电流Ire时，继电器才返回，返回电流Ire小于动作电流Iop。电流由较小值上升到动作电流及以上，继电器由不动作到动作；电流减小到返回电流Ire及以下，继电器由动作再到返回。其整个过程中输出应满足“继电特性”的要求。
输入电流交换比较小延时2~3ms输出IIrIop整定值调整
图2-1 过电流继电器原理框图
2.3.2继电器的继电特性
为了保证继电保护可靠工作，对其动作特性有明确的“继电特性”要求。对于过量继电器，流过正常状态下的电流I时是不动作的，输出高电平，只有其流过的电流大于整定的动作电流Iop时，继电器能够突然迅速动作、稳定和可靠地输出低电平；在继电器动作后，只当电流减小到小于返回电流Ire以后，继电器又能立即突然地返回到输出高电平。无论启动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，不可能停留在某一个中间位置，这种特性称之为“继电特性”。
返回电流和启动电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为 Kre?Ire (2-1) Iop为了保证动作后输出状态的稳定性和可靠性，过电流继电器的返回系数小于1。在实际应用中，常常要求过电流继电器有较高的返回系数，如0.85~0.9。过电流继电器动作电流的调整，一般利用调整整定环节的设定值来实现。
2.4电流速断保护
2.4.1工作原理
对于反应短路电流增幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。以图2-2所示的网络接线为例，
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假定在每条线路上均装有电流速断保护，当线路A-B上发生故障时，希望保护2能瞬时动作，而当线路B-C上故障时，希望保护1能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的100%。但是这种愿望能否实现，需要作具体分析。
以保护2为例，当相邻线路B-C的始端K2短路时，按照选择性的要求，速断保护2就不应该动作，因为该处的故障应由速断保护1动作切除。而当本线路末端K1点短路时，希望速断保护2能够瞬时动作切除故障。但是实际上，K1点和K2点短路时，从保护2安装处所流过的电流的数值几乎是一样的。因此，希望K1点短路时速断保护2能动作，而K2点短路时又不动作的要求就不能同时满足。同样地，保护1也无法区别K3点和K4点的短路。
为解决这个矛盾可以有两种方法。通常都是优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不启动，在继电保护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定。另一种办法就是在个别情况下，当快速切除故障是首要条件时，就采用无选择性的速断保护，而以自动重合闸来纠正这种无选择性动作。
对反应电流升高而动作的电流速断保护而言，能使该保护装置启动的最小电流值称为保护装置的整定电流，以Iset，显然必须当实际的短路电流Ik?Iset时，保护装置才能动作。在各种运行方式下发生各种短路保护都能动作切除故障的短路点位置的最小范围称为最小的保护范围。
图2-2 电流曲线
2.4.2整定计算原则
（1）动作电流的整定。为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1来讲，
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其整定的动作电流IIset.1必须大于K4点短路时可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所C母线上三相短路时电流IK.C.max IIset.1?IK.C.maxE?? (2-2) Zs.min?ZAC动作电流为
IIse.1t?KIreIlK.C.ma x (2-3)
引入可靠系数KIrel?1.2~1.3是考虑非周期分量的影响、实际的短路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。
（2）保护范围的校验。大于一次动作电流的短路电流对应的短路点区域，就是保护范围。最小保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现。一般情况下，应按这种运行方式和故障类型来校验保护的最小范围，要求大于被保护线路全长的15%~20%，保护的最小范围的计算式为 IIset?IK.L.miE?3? (2-4) n2Zs.ma?xz1Lmin式中 Lmin—电流速电保护的最小保护范围 z1—线路单位长度的正序阻抗
2.5限时电流速断保护
2.5.1工作原理
限时电流速断保护的工作原理，可用图2-3说明。线路L1和L2上分别装有瞬时电流速断保护。设在线路L1和L2的保护装置还装有限时电路速断保护，要使其II能保护L1的全长，即线路L1末端短路时应该可靠地动作，则其动作电流Iop1必须小于线路末端的短路电流最小短路电流。 IIlop1IkIk.maxIIIop1IIop2l10