直流母線電壓監(jiān)視裝置電路圖
直流母線電壓監(jiān)視裝置主要是反映直流電源電壓的高低。KV1是低電壓監(jiān)視繼電器，正常電壓KV1勵磁，其常閉觸點斷開，當(dāng)電壓降低到整定值時， KV1失磁，其常閉觸點閉合， HP1光字牌亮，發(fā)出音響信號。KV2是過電壓繼電器，正常電壓時KV2失磁，其常開觸點在斷開位置，當(dāng)電壓過高超過整定值時KV2勵磁，其常開觸點閉合， HP2光字牌亮，發(fā)出音響信號。

圖1 直流母線電壓監(jiān)視裝置電路圖

直流絕緣監(jiān)視裝置接線圖
圖2是常用的絕緣監(jiān)察裝置接線圖，正常時，電壓表1PV開路，而使ST1的觸點5-7、9-11（ ST1的1-3、2-4斷開）與ST2的觸點9-11接通，投入接地繼電器KA。當(dāng)正極或負極絕緣下降到一定值時，電橋不平衡使KA動作，經(jīng)KM而發(fā)出信號（若正、負極對地的絕緣電阻相等時，不管絕緣下降多少，KA不可能動作，就不能發(fā)出信號，這是其缺點）。此時，可用2PV進行檢查，確定是哪一極的絕緣下降（測“+”對地時，ST2的2-1、6-5接通；測“-”對地時，ST2的1-4、5-8接通。正常時，母線電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)ST2的2-1、5-8、9-11接通，電壓表2PV可測正、負母線間電壓，指示為220V），若正極對地絕緣下降，則投ST1 I檔，其觸點1-3、13-14接通，調(diào)節(jié)R3至電橋平衡電壓表1PV指示為零伏；再將ST1投至II檔，此時其觸點2-4、14-15接通，即可從1PV上讀出直流系統(tǒng)的對地總絕緣電阻值。若為負極對地絕緣下降，則先將ST1放在II檔，調(diào)節(jié)3R至電橋平衡，再將ST1投至I檔，讀出直流系統(tǒng)的對地總絕緣電阻值。假如正極發(fā)生接地，則正極對地電壓等于零。而負極對地指示為220V，反之當(dāng)負極發(fā)生接地時，情況與之相反。電壓表1PV用作測量直流系統(tǒng)的總絕緣電阻，盤面上畫有電阻刻度。

由于在這種絕緣監(jiān)察裝置中有一個人工接地點，為防其它繼電器誤動，要求電流繼電器KA有足夠大的電阻值，一般選30kΩ，而其啟動電流為1.4mA，當(dāng)任一極絕緣電阻下降到20 kΩ時，即能發(fā)出信號。對地絕緣下降和發(fā)生接地是兩種情況。

圖2 直流絕緣監(jiān)視裝置接線圖

直流接地危害圖
直流系統(tǒng)在變電站中具有重要的位置。要保證一個變電站長期安全運行，其因素是多方面的，其中直流系統(tǒng)的絕緣問題是不容忽視的。變電站的直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，通過電纜溝與室外配電裝置的端子排、端子箱、操作機構(gòu)箱等相連接，因電纜破損、絕緣老化、受潮等原因發(fā)生接地的可能性較多，發(fā)生一極接地時，由于沒有短路電流，熔斷器不會熔斷，仍可繼續(xù)運行，但也必須及時發(fā)現(xiàn)、及時消除。通常，要求直流系統(tǒng)的各種小母線、端子回路、二次電纜對地的絕緣電阻值，用500V搖表測量其值不得小于0.5MΩ。直流回路絕緣的好壞必須經(jīng)常地進行監(jiān)視。否則，會給運行帶來許多不安全因素。

現(xiàn)以圖3為例說明直流接地的危害。當(dāng)圖中A點與C點同時有接地出現(xiàn)時，等于+WC、-WC通過大地形成短路回路，可能會使熔斷器FU1和FU2熔斷而失去保護電源；當(dāng)B點與C點同時有接地出現(xiàn)時，等于將跳閘線圈短路，即使保護正常動作，YT跳閘線圈短路，即使保護正常動作，YT跳閘線圈也不會起動，斷路器就不會跳閘，因此在有故障的情況下就要越級跳閘；當(dāng)A點與B點或A點與D點，同時接地時，就會使保護誤動作而造成斷路器跳閘。直流接地的危害不僅僅是以上所談的幾點，還有許多，在此不一一作介紹了。

因為發(fā)生直流接地將產(chǎn)生許多害處，所以對直流系統(tǒng)專門設(shè)計一套監(jiān)視其絕緣狀況的裝置，讓它及時地將直流系統(tǒng)的故障提示給值班人員，以便迅速檢查處理。

圖3 直流接地示意圖

具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路圖
圖4中：+WC、-WC為控制母線；FU1、FU2為熔斷器，R1-10/6型，250V；SA為控制開關(guān)，LW2-1a.4.6a.40.20.20/F8型；HG為綠色信號燈具，XD2型，附2500Ω電阻；HR為紅色信號燈具，XD2型，附2500Ω電阻；KL為中間繼電器，DZB-115/220V型；KMC為接觸器； KOM為保護出口繼電器；QF為斷路器輔助開關(guān)；WCL為合閘小母線；WSA為事故跳閘小母線；WS為信號小母線；YT為斷路器跳閘線圈；YC為斷路器合閘線圈；FU1、FU2為熔斷器，RM10-60/25 250V；R1為附加電阻，ZG11-25型，1Ω；R2為附加電阻，ZG11-25型，1000Ω；（+）WTW為閃光小母線。

“跳閘后”位置
當(dāng)SA的手柄在“跳閘后”位置，斷路器在跳閘位置時，其常閉觸點閉合，+WC經(jīng)FU1→ SA11-10 → HG及附加電阻 → QF（常閉）→KM線圈 → FU2 → -WC。此時，綠色信號燈回路接通，綠燈亮，它表示斷路器正處于跳閘后位置，同時表示電源、熔斷器、輔助觸點及合閘回路完好，可以進行合閘操作。但KMC不會動作，因電壓主要降在HG及附加電阻上。

“預(yù)備合閘”位置
當(dāng)SA的手柄順時針方向旋轉(zhuǎn)90o至“預(yù)備合閘”位置，SA9-10接通，綠燈HG回路由（+）WTW → SA9-10 → HG → QF（常閉）→ KMC → FU2 → -WC導(dǎo)通，綠燈閃光，發(fā)出預(yù)備合閘信號，但KMC仍不會啟動，因回路中串有HG和R。

“合閘”位置
當(dāng)SA的手柄再順時針方向旋轉(zhuǎn)45o至“合閘”位置時，SA5-8觸點接通，接觸器KMC回路由+WC → SA5-8 → KL2（常閉）→ QF（常閉）→ KMC線圈 → -WC導(dǎo)通而啟動，閉合其在合閘線圈回路中的觸點，使斷路器合閘。斷路器合閘后，QF常閉觸點打開、常開觸點閉合。

“合閘后”位置
松手后，SA的手柄自動反時針方向轉(zhuǎn)動45o，復(fù)歸至垂直（即“合閘后”）位置，SA16-13觸點接通。此時，紅燈HR回路由FU1 → SA16-13 → HR → KL線圈 → QF（常開） → YT線圈 → FU2 → -WC導(dǎo)通，紅燈亮，指示斷路器處于合閘位置，同時表示跳閘回路完好，可以進行跳閘。

“預(yù)備跳閘”位置
SA手柄在“預(yù)備跳閘”位置時，SA13-14導(dǎo)通，經(jīng)（+）WTW → HR → KL → QF常開觸點 → YT → -WC回路，紅燈閃光，發(fā)出預(yù)備合閘信號。

“跳閘”位置
將SA手柄反時針方向轉(zhuǎn)45o至“跳閘”位置，SA6-7導(dǎo)通，HR及R被短接，經(jīng)+WC → SA6-7 KL → QF常開觸點→ -WC，使YT勵磁，斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合，綠燈亮，指示斷路器已跳閘完畢，放開手柄后，SA復(fù)位至“跳閘后”位置。

當(dāng)斷路器手動或自動重合在故障線路上時，保護裝置將動作跳閘，此時如果運行人員仍將控制開關(guān)放在“合閘”位置（SA5-8觸點接通），或自動裝置觸點KM1未復(fù)歸，斷路器SA5-8將再合閘。因為線路有故障，保護又動作跳閘，從而出現(xiàn)多次“跳—合”現(xiàn)象。此種現(xiàn)象稱為“跳躍”。斷路器若發(fā)生跳躍不僅會引起斷路器毀壞，而且還將擴大事故，所謂“防跳”措施，就是利用操作機構(gòu)本身機械上具有的“防跳”閉鎖裝置或控制回路中所具有的電氣“防跳”接線，來防止斷路器發(fā)生“防跳”的措施。

圖4中所示控制回路采取了電氣“防跳”接線。其KL為跳躍閉鎖繼電器，它有兩個線圈，一個電流啟動線圈，串于跳閘回路中；另一個電壓保護線圈，經(jīng)過自身常開觸點KL1與合閘接觸器線圈并聯(lián)。此外在合閘回路中還串有常閉觸點KL2，其工作原理如下：

當(dāng)利用控制開關(guān)（SA）或自動裝置（KM1）進行合閘時，若合在故障線上，保護將動作，KOM觸點閉合，使斷路器跳閘。跳閘回路接通的同時，KL電流線圈帶電，KL動作，其常閉觸點KL2斷開合閘回路，常開觸點KL1接通KL的電壓自保持線圈。此時，若合閘脈沖未解除（如SA未復(fù)歸或KM1卡住等），則KL電壓自保持線圈通過觸點SA5-8或KM1的觸點實現(xiàn)自保持，使KL2長期打開，可靠地斷開合閘回路，使斷路器不能再次合閘。只有當(dāng)合閘脈沖解除（即KM1斷開或SA5-8切斷），KL的電壓自保持線圈斷電后，回路才能恢復(fù)至正常狀態(tài)。

圖4中KL3的作用是用來保護出口繼電器觸點KOM的，防止KOM先于QF打開而被燒壞。電阻R1的作用是保證保護出口回路中當(dāng)有串接的信號繼電器時，信號繼電器能可靠動作。

圖4 具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路圖（電磁操作機構(gòu)）

液壓操作機構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖
液壓機構(gòu)的工作壓力，各廠家有一定差異，以北京開關(guān)廠出品CY3型為例，在20℃時，額定貯氣筒壓力為11.7±0.98MPa，額定壓力17.65MPa，當(dāng)溫度變化1℃時，預(yù)充壓力變化0.045MPa。

圖5中，當(dāng)液壓低于14.72MPa，合閘回路中的壓力觸點SP4斷開，不允許合閘；當(dāng)液壓低于13.73MPa，跳閘回路中的壓力觸點SP5斷開，不允許跳閘，如電網(wǎng)運行允許，也可用這個觸點啟動中間繼電器后，作用于跳閘。

當(dāng)壓力低于15.72MPa，3SP3觸點閉合，發(fā)出油壓降低信號；當(dāng)液壓低于16.72MPa時，觸點SP1、SP2閉合，啟動油泵打壓，當(dāng)油壓上升到18.63 MPa時，SP1、SP2均斷開，油泵停止打壓。當(dāng)壓力低于9.8MPa或高于24.5MPa時，由壓力表的觸點PP1、PP2啟動KM3發(fā)出壓力異常信號，還可以利用KM3常閉觸點閉鎖油泵電動機啟動接觸器的啟動回路（圖中未示出），防止當(dāng)油壓降到零時，啟動油泵可能造成斷路器的慢分事故。

圖5 具有液壓操作機構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖

彈簧貯能操作機構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖
圖6為SW4-110型斷路器配彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制、信號回路，在其合閘線圈中串有彈簧已貯能閉鎖觸點SQS1只有彈簧貯能后，才能合閘；當(dāng)設(shè)有自動重合閘，如重合于永久性故障時，彈簧來不及貯能（需9S），故不能第二次重合。為可靠起見，仍加了“防跳”回路。

當(dāng)KAC由跳閘位置繼電器的KQT啟動時，KQT線圈的一端應(yīng)接至SQS與QF之間。如按以往接線，接于SQS之前，當(dāng)KAC動作，重合于永久性故障后，此時彈簧貯能釋放，SQS打開，KQT失電，斷開KAC的啟動回路，重合閘繼電器中的電容又重新充電足夠時，待彈簧重新貯能后，SQS閉合，KQT線圈帶電，KAC啟動，又進行一次重合閘。此種情況，如不及時斷開控制開關(guān)，還會反復(fù)進行多次。

圖6 彈簧貯能操作機構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖

由兩個中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖
由兩個中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置的原理接線見圖7圖所示。當(dāng)某一斷路器的位置與其控制開關(guān)不對應(yīng)時，閃光母線（+）WTW經(jīng)“不對應(yīng)”回路，信號燈（HR或HG）及操作線圈（YT或YC）與負電源接通，KM1啟動，KM1常開觸點閉合，KM2相繼啟動，其常開觸點將KM1線圈短接，并使閃光母線直接與正常電源溝通，信號燈（HR或HG）全亮；當(dāng)KM1觸點延時斷開后，KM2失磁，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合，KM1再次啟動，閃光母線（+）WTW經(jīng)KM1線圈與正電源接通，“不對應(yīng)”回路中的信號燈呈半亮，重復(fù)上述過程，便發(fā)出連續(xù)的閃光信號。KM1及KM2帶延時復(fù)位，是為了使閃光變得更加明顯。

圖7中，試驗按鈕SE的信號燈HW用于模擬試驗。當(dāng)撳下SE時，閃光母線（+）WTW經(jīng)信號燈HW與負電源接通，于是閃光裝置便按上述順序動作，使試驗燈HW發(fā)出閃光信號。HW經(jīng)按鈕的常閉觸點接在正、負電源之間，因而兼作閃光裝置熔斷器的監(jiān)視燈。

圖7 由兩個中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

由閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖
圖8中，由KM、R、C組成閃光繼電器。按下按鈕SE時，它相當(dāng)于一個不對應(yīng)回路，閃光母線與負電源接通，閃光繼電器KTW的線圈回路接通 ，電容器C經(jīng)附加電阻R和“不對應(yīng)”回路中的信號燈充電，于是加在KM兩端的電壓不斷升高，當(dāng)達到其動作電壓時，KM動作，其常開觸點KM.2閉合，閃光母線（+）WTW與正電源直接接通，信號燈全亮。同時其常閉觸點KM.1斷開它的線圈回路，電容C 便放電，放電后，電容C 的端電壓逐漸降低，待降至KM的返回電壓時，KM復(fù)歸，KM.2斷開，KM.1閉合，閃光母線經(jīng)KM、KM.1與正電源接通，信號燈呈半亮。重復(fù)上述過程，便發(fā)出連續(xù)閃光。

圖8 由閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號裝置的回路圖
常用中央復(fù)歸能重復(fù)動作的事故信號裝置。所謂中央復(fù)歸能重復(fù)動作的事故信號，是指斷路器自動跳閘后，為使值班人員不受音響信號長期干擾而影響事故處理，可以保留綠燈閃光信號而僅將音響信號立即解除。

圖9中KSP1為ZC-23型沖擊繼電器，脈沖變流器T一次側(cè)并聯(lián)的二極管V和電容器C起抗干擾作用；二次側(cè)并聯(lián)的二極管V的作用是將T的一次側(cè)電流突然減小而在二次側(cè)感應(yīng)的電流旁路，使干簧繼電器KR不誤動（因干簧繼電器動作沒有方向性）。其原理是當(dāng)斷路器事故分閘或按下試驗按鈕SE1時，脈沖變流器T一次繞組中有電流增量，二次繞組中感應(yīng)電流起動KR，KR動作后起動中間繼電器KM。KM有兩對觸點，一對觸點閉合起動蜂鳴器HB，發(fā)出音響信號；另一對觸點閉合起動時間繼電器KT1，經(jīng)一定延時后，KT1起動KM1，KM1動作后，使KM失磁返回，音響停止，整個事故信號回路恢復(fù)到原始狀態(tài)。

準(zhǔn)備第二臺斷路器跳閘時發(fā)出音響，不對應(yīng)啟動回路如圖10。圖9中常開觸點KM2是由預(yù)告信號裝置引來的（見圖11），所以自動解除音響用的時間繼電器KT1和中間繼電器KM1為兩套音響信號裝置所共用。

為能試驗事故音響裝置的完好與否，另設(shè)有試驗按鈕SE1，按SE1時，即可啟動KSP1，使裝置發(fā)出音響并按上述程序復(fù)歸至原始狀態(tài)。按下手動復(fù)歸按鈕也可使音響信號解除。

圖9 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號裝置的回路圖

圖10 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號裝置回路圖

用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動作瞬時預(yù)告信號裝置的回路圖
預(yù)告信號裝置是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或某些不正常運行情況時能自動發(fā)出音響和光字牌燈光信號的裝置。它可幫助運行人員及時地發(fā)現(xiàn)故障及隱患，以便采取適當(dāng)措施加以處理，防止事故擴大。變電所常見的預(yù)告信號有：變壓器輕瓦斯動作、變壓器過負荷、變壓器油溫過高、電壓互感器二次回路斷線、直流回路絕緣降低、控制回路斷線、事故音響信號回路熔斷器熔斷、直流電壓過高或過低等。

預(yù)告信號一般發(fā)自各種監(jiān)測運行參數(shù)的單獨繼電器，例如過負荷信號由過負荷保護繼電器發(fā)出。

預(yù)告信號分瞬時預(yù)告信號和延時信號兩種，對某些當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障可能伴隨發(fā)出的預(yù)告信號，例如：過負荷、電壓互感器二次回路斷線等，都應(yīng)帶延時發(fā)出，其延時應(yīng)大于外部短路的最大切除時限。這樣，在外部短路切除后，這些由系統(tǒng)短路所引起的異常就會自動消失，而不讓它發(fā)出警報信號，以免分散運行人員的注意力。

目前，廣泛采用的中央復(fù)歸帶重復(fù)動作的預(yù)告信號裝置，其動作原理與事故音響信號裝置相同，所不同的是只是用光字牌燈泡代替了事故音響信號裝置不對應(yīng)啟動回路中的電阻R，并用警鈴代替了蜂鳴器，圖11所示為由ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動作瞬時預(yù)告信息裝置接線圖，其動作原理與圖9相似，圖中KM1由圖15引來，用以自動解除音響，WSW1和WSW2為瞬時預(yù)告小母線。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生不正常情況時，例如控制回路斷線，則KBC2動作，其常開觸點閉合，通過回路+WS → KBC2常開觸點 → HP2 → WSW1和WSW2 → ST13-14 → ST15-16 → KSP2 → -WS，使KSP2動作，觸點KM2閉合，使警鈴HA發(fā)出音響信號，同時光字牌HP2示出“控制回路斷線”信號，按下解除按鈕SCL，音響即可解除（也可經(jīng)一定延時，自動解除），而光字牌信號直到故障消除，KBC2觸點返回才會消失。由于采用了ZC-23型繼電器，因而信號是可以重復(fù)動作的。為能經(jīng)常檢查光字牌燈泡的完好性，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)ST。處于“合”位時，ST觸點1-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11-12全接通，分別將信號電源+WS和-WS接至小母線WSW2和WSW1，使光字牌所有的燈泡亮。發(fā)預(yù)告信號時，兩只燈泡是并聯(lián)的，燈泡明亮，當(dāng)其中一只燈泡損壞時，仍能保證發(fā)出信號。而試驗光字牌時，兩只燈泡則是串聯(lián)的，因而燈光較暗，此時若一只燈泡損壞則該光字牌即不亮。

預(yù)告信號裝置由單獨的熔斷器FU3、FU4供電，若FU3或FU4熔斷則不能發(fā)出預(yù)告信號，所以對熔斷器電源采用了燈光監(jiān)視的方法。圖E34為預(yù)告信號裝置的熔斷器監(jiān)視燈接線圖。正常運行時，熔斷器監(jiān)視繼電器K2帶電，其常開觸點閉合，中央信號屏上的白色指示燈HW亮；當(dāng)FU3熔斷時，K2失電，其常閉觸點閉合，HW被接至閃光小母線（+）WTW上發(fā)出閃光。

圖11 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動作瞬時預(yù)告信號裝置的回路圖

圖12 預(yù)告信號裝置的熔斷器監(jiān)視燈接線圖

定時限過電流保護的原理接線圖
如圖13，當(dāng)被保護線路發(fā)生故障時，短路電流經(jīng)電流互感器TA流入KA1—KA3，短路電流大于電流繼電器整定值時，電流繼電器啟動。因三只電流繼電器觸點并聯(lián)，所以只要一只電流繼電器觸點閉合，便啟動時間繼電器KT，按預(yù)先整定的時限，其觸點閉合，并啟動出口中間繼電器KOM。KOM動作后，接通跳閘回路，使QF斷路器跳閘，同時使信號繼電器動作發(fā)出動作信號。由于保護的動作時限與短路電流的大小無關(guān)，是固定的，固稱為定時限過電流。

圖13 定時限過電流保護的原理接線圖

方向過電流保護的原理接線圖
方向過流的保護原理接線如圖14所示，電流繼電器3、5是啟動元件，功率方向繼電器4、6是方向元件，采用90°接線（UbcIA及UabIc）。各相電流繼電器的觸點和對應(yīng)功率方向繼電器觸點串聯(lián)，以達到按相啟動的作用。時間繼電器7是使保護裝置獲得必要的動作時限，其觸點閉合，經(jīng)信號繼電器8發(fā)出跳閘脈沖，使斷路器QF跳閘。

方向過電流保護，由于加裝了功率方向繼電器，因此線路發(fā)生短路時，雖然電流繼電器都可能動作，但只有流入功率方向繼電器的電流與功率方向繼電器規(guī)定的方向一致時（當(dāng)規(guī)定指向線路時，即一次電流從母線流向線路時），功率方向繼電器才動作，從而使斷路器跳閘。而當(dāng)流入功率方向繼電器的電流與功率方向繼電器規(guī)定的方向相反時（即一次電流從線路流向母線時），功率方向繼電器不動作，將方向過電流保護閉鎖，保證了方向過電流保護的選擇性。

在正常運行時，負荷電流的方向也可能符合功率方向繼電器的動作方向，其觸點閉合，但此時電流繼電器未動作，所以整套方向過電流保護仍被閉鎖不動作。

方向過電流保護的動作時限，是將動作方向一致的保護，按逆向階梯原則進行整定的。

圖14 方向過電流保護的原理接線圖

三段式電流保護接線圖
線路三段式電流保護的原理接線圖及展開圖如圖15所示。其中KA1、KA2、KS1構(gòu)成第Ⅰ段瞬時電流速斷；KA3、KA4、KT1、KS2構(gòu)成第Ⅱ段限時電流速斷；KA5、KA6、KT2、KS3構(gòu)成第Ⅲ段定時限過電流。三段保護均作用于一個公共的出口中間繼電器KOM，任何一段保護動作均啟動KOM，使斷路器跳閘，同時相應(yīng)段的信號繼電器動作掉牌，值班人員便可從其掉牌指示判斷是哪套保護動作，進而對故障的大概范圍作出判斷。

圖15a 三段式電流保護接線原理圖

圖15b 三段式電流保護接線展開圖

三段式零序電流保護原理接線圖
三段式零序電流保護的原理接線如圖16，在被保護線路的三相上分別裝設(shè)型號和變比完全相同的電流互感器，將它們的二次繞組互相并聯(lián)，然后接至電流繼電器的線圈。當(dāng)正常運行和發(fā)生相間故障時，電網(wǎng)中沒有零序電流，故IR=0，繼電器不動作，只有發(fā)生接地故障時，才出現(xiàn)零序電流，如其值超過整定值，繼電器就動作。

實際工作中，由于三只電流互感器的勵磁特性不一致，當(dāng)發(fā)生相間故障時，會造成較大的不平衡電流。為了使保護裝置在這種情況下不誤動作，通常將保護的動作電流按躲過最大不平衡電流來整定。

與相間短路的電流保護相同，零序電流保護也采用階段式保護，通常采用三段式。目前的“四統(tǒng)一”保護屏則采用四段式。圖16為三段式零序電流保護的原理接線圖。瞬時零序電流速斷（零序Ⅰ段有，由KA1、KM和KS7構(gòu)成），一般取保護線路末端接地短路時，流過保護裝置3倍最大零序電流3Iom的1.3倍，保護范圍不小于線路全長的15%-25%。

零序Ⅱ段（由KA3、KT4和KS8構(gòu)成）的整定電流，一般取下一級線路的零序Ⅰ段整定電流的1.2倍，時限0.5s，保證在本線末端單相接地時，可靠動作。

零序Ⅲ段（由KA5、KT6和KS9構(gòu)成）的整定電流可取零序Ⅱ（或Ⅲ）段整定的1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡電流，其靈敏性要求下一級末端故障時，能可靠動作。

圖16 三段式零序電流保護原理接線圖

方向橫聯(lián)差動保護的原理圖
雙回線橫聯(lián)差動保護裝置是由電流啟動元件和功率方向元件組成，圖17a中，功率方向繼電器KPD1和KPD2的電流線圈與電流繼電器KA串聯(lián)接于雙回線的電流差上。功率方向繼電器KPD1與KPD2加進同一電壓（接母線電壓互感器），但極性相反。在I1>I2（即同一回線上發(fā)生故障）時，左邊的方向繼電器KPD1的轉(zhuǎn)矩為正，而右邊的方向繼電器KPD2的轉(zhuǎn)矩為負；反之，在I2>I1 （即另一回線上發(fā)生故障）時，KPD2的轉(zhuǎn)矩為正，KPD1的轉(zhuǎn)矩為負。這樣兩回線路中任一回線路上發(fā)生故障時，電流繼電器KA均啟動保護裝置，而兩個功率方向繼電器則用來判別故障線路。

正常及外部故障時，ⅰ1=ⅰ2、ⅰR =0 、保護不動作。

在線路L-1上K點故障時，ⅰ1>ⅰ2 ，所以ⅰR =ⅰ1-ⅰ2>ⅰs，電流繼電器KA1啟動，功率方向繼電器KPD1觸點閉合，KPD2觸點不閉合，保護動作跳開斷路器QF1。在線路受端，流入繼電器的電流ⅰR =ⅰ1+ⅰ2 [見圖17b]，使電流繼電器KA2、功率方向繼電器KPD3動作，而KPD4不動作，從而使斷路器QF3跳閘。同理在線路L-2上短路時，送端KA1、KPD2動作，受端KA2、KPD4動作，同時跳開斷路器QF2、QF4。

為防止單回線運行時，橫聯(lián)差動保護在外部故障時誤動作，保護的直流電源經(jīng)雙回線兩個開關(guān)的常開輔助觸點串聯(lián)閉鎖，只有當(dāng)兩個開關(guān)同時接入時，保護才作用。

方向橫聯(lián)差動保護的動作電流應(yīng)大于穿越性故障時在差電流回路中引起的最大不平衡電流。

圖17a 方向橫聯(lián)差動保護的原理圖（一相的原理接線）

圖17b 方向橫聯(lián)差動保護的原理圖（線路內(nèi)部故障的電流分布）電流平衡保護原理圖
電流平衡保護是橫聯(lián)差動保護的另一種形式，它是按比較雙回線路中電流的絕對值而工作的，如圖18所示。電流平衡繼電器KBL1、KBL2各有一個工作線圈匝Nw，一個制動線圈匝NB和一個電壓線圈匝Nv。KBL1的工作線圈接于線路L-1電流互感器的二次側(cè)，由電流I1產(chǎn)生動作力矩Mw1，其制動線圈接于線路L-2電流互感器的二次側(cè)，由電流I1產(chǎn)生動作力矩MB1。KBL2的工作線圈接于線路L-2電流互感器的二次側(cè)，由I2產(chǎn)生動作力矩Mw2，其制動線圈接于線路L-1電流互感器的二次側(cè)，由I1產(chǎn)生動作力矩MB2。KBL1、KBL2的電壓線圈均接于母線電壓互感器的二次側(cè)。繼電器的動作條件是Mw>MB+Mv（Mv為電壓線圈中產(chǎn)生的力矩）。

正常運行及外部短路時，由于II=I2，KBL1、KBL2由于其反作用力矩Mv和繼電器內(nèi)彈簧反作用力矩Ms的作用，使觸點保持在斷開位置，保護不會動作。

當(dāng)一回線路發(fā)生故障（如線路L-1的K點），由于II>I2，并由于電壓大大降低，電壓線圈的反作用力矩顯著減少，因此KBL1中由II產(chǎn)生的動作力矩Mw1大于I2產(chǎn)生的制動力矩MB1與電壓產(chǎn)生的制動力矩Mv之和，所以KBL1動作，切除故障線路L-1；對于KBL2，由于流過其制動線圈的電流II大于工作線圈流過電流I2，即制動力矩大于動作力矩，所以它不會動作。

必須指出，單端電源的雙回線路上，平衡保護只能裝于送電側(cè)，受電側(cè)不能裝設(shè)。因為任一回線路短路，流過受電側(cè)兩個平衡繼電器的工作線圈和制動線圈的電流大小是相等的，保護將不起作用。
由于雙回平行線橫聯(lián)差動保護及平衡保護，在靠近對側(cè)出口短路時，本側(cè)兩條線路流過的電流，其電流的橫差值，不足以啟動保護，只有等待對側(cè)的保護動作，切除故障后，本側(cè)的非故障線電流降為零，才由故障線電流啟動本側(cè)保護，切除故障線路。這種情況被稱為相繼動作。線路上相繼動作區(qū)域大小與保護整定值及短路電流有關(guān)。

橫聯(lián)差動保護，其方向繼電器接有母線電壓，在平行線路出口三相短路時，電壓為零，如方向繼電器的電壓回路沒有良好的記憶作用，便會誤動，稱為電壓死區(qū)。

圖18 電流平衡保護原理圖

變壓器瓦斯保護原理接線圖
變壓器瓦斯保護的主要元件就是瓦斯繼電器，它安裝在油箱與油枕之間的連接管中。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，因油的膨脹和所產(chǎn)生的瓦斯氣體沿連接管經(jīng)瓦斯繼電器向油枕中流動。若流動的速度達到一定值時，瓦斯繼電器內(nèi)部的擋板被沖動，并向一方傾斜，使瓦斯繼電器的觸點閉合，接通跳閘回路或發(fā)出信號，如圖19所示：瓦斯繼電器KG的上觸點接至信號，為輕瓦斯保護；下觸點為重瓦斯保護，經(jīng)信號繼電器KS、連接片XE起動出口中間繼電器KOM，KOM的兩對觸點閉合后，分別使斷路器QF1、QF2、跳閘線圈勵磁。跳開變壓器兩側(cè)斷路器，即：

直流+ → KG → KS → XE → KOM → 直流-，起動KOM。
直流+ → KOM → QF1 → YT → 直流-，跳開斷路器QF1。
直流+ → KOM → QF2 → YT → 直流-，跳開斷路器QF2。
再有，連接片XE也可接至電阻R，使重瓦斯保護不投跳閘而只發(fā)信號。

圖19 變壓器瓦斯保護原理接線圖

雙繞組變壓器縱差保護單線原理圖
變壓器縱差保護是按循環(huán)電流原理構(gòu)成的，它能正確區(qū)分變壓器內(nèi)、外故障，并能瞬時切除保護區(qū)內(nèi)的故障。圖20表示雙繞組變壓器縱差保護的單線原理圖。變壓器兩側(cè)分別裝設(shè)電流互感器TA1和TA2，并按圖中所示極性關(guān)系進行連接。

正常運行或外部（如圖20a中d1點）故障時，差動繼電器KD中的電流等于兩側(cè)電流互感器二次電流之差，要使這種情況下流過差動繼電器的電流為零，應(yīng)恰當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。由于二次額定電流一般為5A，所以電流互感器的變比為：一次額定電流/二次額定電流，UN/5。忽略變壓器的勵磁電流，則在正常運行或外部故障時，流入差動繼電器的電流為零。

當(dāng)變壓器內(nèi)部，如圖20b中d2點故障時，流入差動繼電器的電流為變壓器兩側(cè)流向短路點的短路電流（二次值）之和。

實際上，由于變壓器的勵磁涌流、接線方式和電流互感器的誤差等因素的影響，差動繼電器中會流過不平衡電流，不平衡電流越大，繼電器的動作電流越大，致使縱差保護的靈敏度降低。因此縱差保護需要解決的主要問題之一是采取各種措施避免不平衡電流的影響，在保證選擇性的條件下，還要保證內(nèi)部故障時有足夠的靈敏性和速動性。

圖20a 雙繞組變壓器縱差保護單線原理圖（正常運行或外部故障時）
圖20b 雙繞組變壓器縱差保護單線原理圖（內(nèi)部故障時）

復(fù)合電壓啟動的過電流保護原理圖
圖21中，當(dāng)保護區(qū)內(nèi)發(fā)生不對稱故障，系統(tǒng)出現(xiàn)負序電壓，負序過濾器13有電壓輸出使繼電器7常閉觸點打開，欠壓繼電器8失壓，常閉觸點閉合，接通中間繼電器9，若電流繼電器4、5、6任何一個動作，則啟動時間繼電器10，經(jīng)過整定時限后，跳開兩側(cè)斷路器。在對稱短路情況下，電壓繼電器7不啟動，但欠壓繼電器8因電壓降低，常閉觸點接通，保護啟動。

負序電壓整定值，可取額定電壓的6%；電流整定值，可取大于變壓器額定電流，但不必大于最大電流（例如并聯(lián)運行的變壓器斷開一臺時）。

圖21 復(fù)合電壓啟動的過電流保護原理圖

單電源三繞組過電流保護原理接線圖