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(diǎn)斷開，當(dāng)電壓降低到整定值時， KV1失磁，其常閉觸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)5-7、9-11（ ST1的1-3、2-4斷開）與ST2的觸點(diǎn)9-11接通，投入接地繼電器KA。當(dāng)正極或負(fù)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(fù)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(diǎn)）。此時，可用2PV進(jìn)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(fù)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)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(fù)極對地指示為220V，反之當(dāng)負(fù)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(diǎn)，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(yùn)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(jī)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(yùn)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(jìn)行監(jiān)視。否則，會給運(yùn)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(diǎn)與C點(diǎn)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(hù)電源；當(dāng)B點(diǎn)與C點(diǎn)同時有接地出現(xiàn)時，等于將跳閘線圈短路，即使保護(hù)正常動作，YT跳閘線圈短路，即使保護(hù)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(diǎn)與B點(diǎn)或A點(diǎn)與D點(diǎn)，同時接地時，就會使保護(hù)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(diǎn)，還有許多，在此不一一作介紹了。

因?yàn)榘l(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(jì)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(hù)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(diǎn)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(diǎn)及合閘回路完好，可以進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)，使斷路器合閘。斷路器合閘后，QF常閉觸點(diǎn)打開、常開觸點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(diǎn) → 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(diǎn)→ -WC，使YT勵磁，斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)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(hù)裝置將動作跳閘，此時如果運(yùn)行人員仍將控制開關(guān)放在“合閘”位置（SA5-8觸點(diǎn)接通），或自動裝置觸點(diǎn)KM1未復(fù)歸，斷路器SA5-8將再合閘。因?yàn)榫€路有故障，保護(hù)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(kuò)大事故，所謂“防跳”措施，就是利用操作機(jī)構(gòu)本身機(jī)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(hù)線圈，經(jīng)過自身常開觸點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行合閘時，若合在故障線上，保護(hù)將動作，KOM觸點(diǎn)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(diǎn)KL2斷開合閘回路，常開觸點(diǎn)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(diǎn)SA5-8或KM1的觸點(diǎn)實(shí)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(hù)出口繼電器觸點(diǎn)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(hù)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(jī)構(gòu)）

液壓操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖
液壓機(jī)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(diǎn)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(diǎn)SP5斷開，不允許跳閘，如電網(wǎng)運(yùn)行允許，也可用這個觸點(diǎn)啟動中間繼電器后，作用于跳閘。

當(dāng)壓力低于15.72MPa，3SP3觸點(diǎn)閉合，發(fā)出油壓降低信號；當(dāng)液壓低于16.72MPa時，觸點(diǎn)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(diǎn)PP1、PP2啟動KM3發(fā)出壓力異常信號，還可以利用KM3常閉觸點(diǎn)閉鎖油泵電動機(jī)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(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號回路圖

彈簧貯能操作機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)行多次。

圖6 彈簧貯能操作機(jī)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(fù)電源接通，KM1啟動，KM1常開觸點(diǎn)閉合，KM2相繼啟動，其常開觸點(diǎn)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(diǎn)延時斷開后，KM2失磁，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)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(yàn)按鈕SE的信號燈HW用于模擬試驗(yàn)。當(dāng)撳下SE時，閃光母線（+）WTW經(jīng)信號燈HW與負(fù)電源接通，于是閃光裝置便按上述順序動作，使試驗(yàn)燈HW發(fā)出閃光信號。HW經(jīng)按鈕的常閉觸點(diǎn)接在正、負(fù)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(fù)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(dá)到其動作電壓時，KM動作，其常開觸點(diǎn)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(diǎn)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(yàn)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(diǎn)，一對觸點(diǎn)閉合起動蜂鳴器HB，發(fā)出音響信號；另一對觸點(diǎn)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(diǎn)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(yàn)事故音響裝置的完好與否，另設(shè)有試驗(yàn)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(yùn)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(yùn)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(kuò)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(fù)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(yùn)行參數(shù)的單獨(dú)繼電器，例如過負(fù)荷信號由過負(fù)荷保護(hù)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(fù)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(yùn)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(diǎn)閉合，通過回路+WS → KBC2常開觸點(diǎn) → HP2 → WSW1和WSW2 → ST13-14 → ST15-16 → KSP2 → -WS，使KSP2動作，觸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(yàn)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(dú)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(yùn)行時，熔斷器監(jiān)視繼電器K2帶電，其常開觸點(diǎn)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(diǎn)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(hù)的原理接線圖
如圖13，當(dāng)被保護(hù)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(diǎn)并聯(lián)，所以只要一只電流繼電器觸點(diǎn)閉合，便啟動時間繼電器KT，按預(yù)先整定的時限，其觸點(diǎn)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(hù)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(hù)的原理接線圖

方向過電流保護(hù)的原理接線圖
方向過流的保護(hù)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(diǎn)和對應(yīng)功率方向繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)，以達(dá)到按相啟動的作用。時間繼電器7是使保護(hù)裝置獲得必要的動作時限，其觸點(diǎn)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(hù)，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(hù)閉鎖，保證了方向過電流保護(hù)的選擇性。

在正常運(yùn)行時，負(fù)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(diǎn)閉合，但此時電流繼電器未動作，所以整套方向過電流保護(hù)仍被閉鎖不動作。

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

圖14 方向過電流保護(hù)的原理接線圖

三段式電流保護(hù)接線圖
線路三段式電流保護(hù)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(hù)均作用于一個公共的出口中間繼電器KOM，任何一段保護(hù)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(hù)動作，進(jìn)而對故障的大概范圍作出判斷。

圖15a 三段式電流保護(hù)接線原理圖

圖15b 三段式電流保護(hù)接線展開圖

三段式零序電流保護(hù)原理接線圖
三段式零序電流保護(hù)的原理接線如圖16，在被保護(hù)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(yùn)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(shí)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(hù)裝置在這種情況下不誤動作，通常將保護(hù)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(hù)相同，零序電流保護(hù)也采用階段式保護(hù)，通常采用三段式。目前的“四統(tǒng)一”保護(hù)屏則采用四段式。圖16為三段式零序電流保護(hù)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(hù)線路末端接地短路時，流過保護(hù)裝置3倍最大零序電流3Iom的1.3倍，保護(hù)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(hù)原理接線圖

方向橫聯(lián)差動保護(hù)的原理圖
雙回線橫聯(lián)差動保護(hù)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(jìn)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(fù)；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(fù)。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(hù)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(hù)不動作。

在線路L-1上K點(diǎn)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(diǎn)閉合，KPD2觸點(diǎn)不閉合，保護(hù)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(yùn)行時，橫聯(lián)差動保護(hù)在外部故障時誤動作，保護(hù)的直流電源經(jīng)雙回線兩個開關(guān)的常開輔助觸點(diǎn)串聯(lián)閉鎖，只有當(dāng)兩個開關(guān)同時接入時，保護(hù)才作用。

方向橫聯(lián)差動保護(hù)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(hù)的原理圖（一相的原理接線）

圖17b 方向橫聯(lián)差動保護(hù)的原理圖（線路內(nèi)部故障的電流分布）電流平衡保護(hù)原理圖
電流平衡保護(hù)是橫聯(lián)差動保護(hù)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(yùn)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(diǎn)保持在斷開位置，保護(hù)不會動作。

當(dāng)一回線路發(fā)生故障（如線路L-1的K點(diǎn)），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(hù)只能裝于送電側(cè)，受電側(cè)不能裝設(shè)。因?yàn)槿我换鼐€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(hù)將不起作用。
由于雙回平行線橫聯(lián)差動保護(hù)及平衡保護(hù)，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(hù)，只有等待對側(cè)的保護(hù)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(hù)，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(hù)整定值及短路電流有關(guān)。

橫聯(lián)差動保護(hù)，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(hù)原理圖

變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖
變壓器瓦斯保護(hù)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(dá)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(diǎn)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(diǎn)接至信號，為輕瓦斯保護(hù)；下觸點(diǎn)為重瓦斯保護(hù)，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(diǎn)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(hù)不投跳閘而只發(fā)信號。

圖19 變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖

雙繞組變壓器縱差保護(hù)單線原理圖
變壓器縱差保護(hù)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(hù)區(qū)內(nèi)的故障。圖20表示雙繞組變壓器縱差保護(hù)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(jìn)行連接。

正常運(yùn)行或外部（如圖20a中d1點(diǎn)）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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)的短路電流（二次值）之和。

實(shí)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(hù)的靈敏度降低。因此縱差保護(hù)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(hù)單線原理圖（正常運(yùn)行或外部故障時）
圖20b 雙繞組變壓器縱差保護(hù)單線原理圖（內(nèi)部故障時）

復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)原理圖
圖21中，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生不對稱故障，系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序過濾器13有電壓輸出使繼電器7常閉觸點(diǎn)打開，欠壓繼電器8失壓，常閉觸點(diǎn)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(diǎn)接通，保護(hù)啟動。

負(fù)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(yùn)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(hù)原理圖

單電源三繞組過電流保護(hù)原理接線圖