图2-2 电磁型电流继电器的原理结构和转矩曲线
首先分析使继电器触点接通的力矩。在线圈1中通以电流Ij，则产生与其成正比的磁通φ，即
，
由电磁吸引力作用到舌片上的电磁转矩Mdc可表示为
Mdc=K1Φ2=K2·
使继电器触点闭合的阻力矩 Mth=Mth1+K3（ δ1 –δ2 ）
在可动舌片转动的过程中，还必须克服摩擦力矩Mm，其值可以认为是不随δ变化的一个常数。
1、继电器动作的条件： Mdc ≥Mth+Mm
2、动作电流 能够满足上述条件，使继电器动作的最小电流值Ij，称为继电器的动作电流（起动电流），记作IdzjJ。对应此时的电磁转矩为
3、继电器的返回条件 继电器动作后，当IJ减小时，继电器在弹簧的作用下将返回。为使继电器返回，必须:
Mth ≥Mdc+Mm或 Mdc≤Mth-Mm
4、返回电流 满足上述条件，使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流，记为Ih.j.对应此时的电磁转矩为
Mh=K2（I2h j/δ2） (2—2)
总结：当Ij＜ Idzj时，继电器不动作，
当Ij≥Idzj时，则继电器迅速动作，触点闭合；
当减小 Ij 使Ij≤IhjJ时，继电器又立即返回原位，触点打开。
5、返回系数 返回电流与起动电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为
在实际应用中，要求有较高的返回系数，如0.85~0.9。返回系数越大则保护装置的灵敏度越高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不够可靠。
6、动作电流的调整方法 （1） （1） 改善继电器线圈的匝数； （2）改变弹簧的张力；
（3）改变初始空气隙长度。
二、晶体管型继电器
1、晶体管型电流继电器
（1）正常工作时：电流变换器的输入电流小于继电器的动作电流，UR3≈0，晶体管V1因正向偏置而导通，V2完全截止。输出电压Usc接近于+E1，对应于继电器不动作状态。
（2）起动时：当输入继电器的电流大于继电器的动作电流时，UR3增大，a点电位降低，致使D5导通，V1截止，其集电极电位升高，使晶体管V2导通，输出电压Usc降至0.1~0.3V，继电器处于动作状态。
（3）当继电器的输入电流减小至返回电流时，UR3减小，a点电位增高使
D5截止，V1重新导通，触发器翻转，继电器返回，继电器的返回电流小于继电器的动作电流，其返回系数小于1。 2、晶体管型时间继电器
晶体管型时间继电器由两个三极管及阻容延时电路组成。其原理接线如图2-5所示。 在正常情况下，VT3饱和导通，电容器C被短接，电容器C上的电压为V3集电极与发射极之间的饱和压降Uces1和二级管D8的正向压降UD之和： UCD=UD+Uces1≈0.6+0.2=0.8V
其值小于稳压管D9的方向击穿电压，V4截止，输出电压USC近于0V，表示继电器延时输出
三、电流互感器
电流互感器的作用是将高压设备中的额定大电流变换成5A或1A的小电流，以便继电保护装置或仪表用于测量电流。电流互感器由铁心及绕组组成。一、二次绕组磁势有以下平衡关系：
I1W1-I2W2=0
图２－６ 电流互感器 （a） 原理图 （b）示意图 1、 1、 电流互感器的极性
..
在图2-６（a）中，一、二次绕组中感应电势E1及E2同时为高电位点，称同极性或对应端。一般用L１、K１表示或以“*”标注。 2、 2、 电流互感器的等值电路及相量图
电流互感器与普通变压器的等值电路有着相同的形式。其等值电路如图所示，图中原边的参数都已归算到二次绕组。
-
.f U3、 3、 误差分析
2U?Z?I2.LC...?U2?jI2X2
UlcI?LC?'jXlc.'''I?1?I?2?I?lc(1) 电流误差。归算到二次绕组的一次绕组一次电流I1与二次绕组电流I2的数量差,一般用百分数表示，即
.
..
I2(jX?Zf)'lcIlc?2而
jX?f(ZfX'lc)
电流互感器稳态运行时的电流误差实际是二次负载阻抗Zf与短路电流倍数m的函数，可表示为 ΔI%=f(Zf ,m)
按规定用于继电保护的电流互感器，其稳态电流误差不允许大于10%，角误差 不得大于7
О
在满足10%误差的条件下，m=厂家提供。
f(Zf)'的关系曲线叫电流互感器的10%误差曲线，它由
.'结论：电流互感器在正常运行时，电流误差决定于励磁电流ILC的大小，而励磁电流与电流互感器的负载阻抗Zf成正比，与励磁阻抗成反比。一般误差小于1%。
（3）暂态短路电流引起的误差。当发生短路时，电流互感器的原边流有短路电流的周期分量Id?z和非周期分量Id?.f。
非周期分量的误差ifi,
总误差电流
ifcXLC'。
从误差曲线可以看出，最大误差发生在短路后3~5个周波，短路回路非周期电流衰减以后，其值比稳态短路误差大许多倍，且含有很大的直流成分。
（4）减小电流互感器误差的措施。 a.减小电流互感器的励磁电流。
b.尽量加大电流互感器的励磁电抗XLC，增大铁心截面或用高导磁率的铍莫合金做铁芯。 c.应尽量减小电流互感器的二次侧负载阻抗Zf，降低励磁电压ULC；
d.选择同型号的电流互感器串联使用，使每个电流互感器的励磁电压仅为负载压降的一半； e.选择大变比的电流互感器，以降低短路电流倍数。
四、电压互感器
电压互感器的任务是将很高的电压准确地变换至二次保护及二次仪表的允许电压，使继电器和仪表既能在低电压情况下工作，又能准确地反映电力系统中高压设备的运行情况。电压互感器分为电磁式和电容式两种。
（一） （一） 电磁式电压互感器 1、工作原理
电磁式电压互感器的工作原理与一般电力变压器相似。其等值电路与相量图如图2-11
.所示。以副边电压U2为参考相量，依次画出各支路的电流及各节点电压的相量如图2-11（b）所示。
图 2-11 电压互感器的等值电路及相量图 （a）等值电路 (b) 相量图
2、电压误差分析
.'1
. 电压互感器的电压误差是指归算到副边的原边电压U与副边实际电压U2的数量差，用百分数表示：
U1
当原副边电压的相角差δ较小时，其电压误差可近似为：
?U%?U1?U2''?100%
结论: 电压互感器的误差是由电压互感器的阻抗压降引起的。减小负载电流能提高电压互感器的精确度。
（二）电容式电压互感器
电容式电压互感器是利用电容分压原理实现电压变换的。最简单的电容式电压互感器
.如图2-12所示。C1、C2为分压电容，T为隔离变压器。二次开路时的电压U20为
.U20?C1C1?C2??U1
有载时的输出电压为
..
则 U2?U20
利用可调电感L补偿分压器容性电抗，大大降低电压互感器总电抗，使电压互感器更接近理想恒压源。提高了电压互感器的精确度。
五、无时限电流速断保护(电流I段)
反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护也称为无时限电流速断保护。 1、 1、 几个基本概念
（1）系统最大运行方式与系统最小运行方式
最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
最小运行方式：就是在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。