1、根據(jù)圖e-116說明線路方向過電流保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
方向過流的保護(hù)原理接線如圖e-116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。
2、根據(jù)圖e-117說明輸電線路三段式電流保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
線路三段式電流保護(hù)的原理接線圖及展開圖如圖e-117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。
3、根據(jù)圖e-118說明線路三段式零序電流保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
三段式零序電流保護(hù)的原理接線如圖e-118，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e-118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。
4、根據(jù)圖e-119說明雙回線的橫聯(lián)差動保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
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e-119（a）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e-119（b）]，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。
5、根據(jù)圖e-120說明雙回線電流平衡保護(hù)的構(gòu)成及工作情況。
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e-120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)。
6、按圖e-121說明變壓器瓦斯保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
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，如圖所示
圖中：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。
7、根據(jù)圖e-122說明各符號元件的名稱及動作過程。
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e-122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a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b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。
8、根據(jù)圖e-123說明三繞組變壓器差動保護(hù)的構(gòu)成及工作原理。
三繞組變壓器差動保護(hù)的動作原理和雙繞組變壓器差動保護(hù)的動作原理是一樣的，也是按循環(huán)電流原理構(gòu)成的。正常運(yùn)行和外部短路時，三繞組變壓器三側(cè)電流向量和（折算至同一電壓等級）為零。它可能是一側(cè)流入另兩側(cè)流出，也可能由兩側(cè)流入，而從第三側(cè)流出。所以，若將任何兩側(cè)電流相加再去和第三側(cè)電流相比較，就構(gòu)成三繞組變壓器的差動保護(hù)。其原理接線如圖e123所示。
當(dāng)正常運(yùn)行和外部短路時，若不平衡電流忽略不計(jì)，則流入繼電器的電流為零。
即ⅰr=ⅰi2+ⅰⅱ2+?、?=0
當(dāng)內(nèi)部短路時，流入繼電器的電流則為
ⅰr=ⅰi2+ⅰⅱ2+?、?=σⅰk/na
即等于各側(cè)短路電流（二次值）的總和。
可見在正常及區(qū)外短路時，保護(hù)不會動作，而發(fā)生內(nèi)部故障時，保護(hù)將靈敏動作。
為保證三繞組變壓器差動保護(hù)的可靠性和靈敏性，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）各側(cè)電流互感器的變比應(yīng)統(tǒng)一按變壓器最大額定容量來選擇。
（2）外部短路時的三繞組變壓器比雙繞組變壓器的不平衡電流大，宜采用帶制動特性的bch-1型差動繼電器，若bch-1型仍不滿足靈敏度要求，可采用二次諧波制動的差動保護(hù)，
（3）為解決實(shí)際變比與計(jì)算變比不一致而引起的不平衡電流，以保證每兩側(cè)線圈之間的平衡，對bch-1型差動保護(hù)，應(yīng)將兩組平衡線圈分別接在二次電流較小的兩側(cè)。
9、根據(jù)圖e-124說明變壓器復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)的構(gòu)成及動作過程。
圖e-124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）。
10、根據(jù)圖e-125說明單電源三繞組變壓器過電流保護(hù)的構(gòu)成及工作原理。
三繞組變壓器外部故障時，其過電流保護(hù)應(yīng)有選擇性地?cái)嚅_故障側(cè)斷路器。而使其余兩側(cè)繼續(xù)正常運(yùn)行，為此，應(yīng)按如下原則來實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
（1）對單側(cè)電源三繞組變壓器（如圖e-111所示），應(yīng)裝設(shè)兩套過電流保護(hù)。一套裝于負(fù)荷側(cè)，如繞組?、ⅱ＃鋭幼鲿r限tⅲ最小，保護(hù)動作僅跳開qf3。另一套裝在電源側(cè)，如繞組ⅰ，它設(shè)兩級時限tⅰ和tⅱ，tⅱ= tⅲ+δt，用以切除qf2；而tⅰ= tⅱ+δt，用以切除高、中、低三側(cè)斷路器。
（2）對兩端或三端電源的變壓器，三側(cè)均應(yīng)設(shè)過電流保護(hù)，并根據(jù)計(jì)算值在動作時限小的電源側(cè)加裝方向元件，以保證動作的選擇性。
11、根據(jù)圖e-126說明變壓器過零序電流保護(hù)的構(gòu)成及工作原理。
對大電流接地系統(tǒng)中的變壓器裝設(shè)的接地零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)及相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。如圖所示
正常情況下，3io = 0，ta中沒有電流通過，零序電流保護(hù)不動作發(fā)生接地短路時出現(xiàn)零序電流，當(dāng)它大于保護(hù)的動作電流時，電流繼電器ka動作，經(jīng)kt延時后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。零序電流保護(hù)的動作電流，應(yīng)大于該側(cè)出線零序電流保護(hù)后備段的動作電流。保護(hù)的動作時限也要比后者大一個δt。
12、根據(jù)圖e-127說明變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的構(gòu)成及工作原理。
目前大電流接地系統(tǒng)普遍采用分級絕緣的變壓器，當(dāng)變電站有兩臺及以上的分級絕緣的變壓器并列運(yùn)行時，通常只考慮一部分變壓器中性點(diǎn)接地，而另一部分變壓器的中性點(diǎn)則經(jīng)間隙接地運(yùn)行，以防止故障過程中所產(chǎn)生的過電壓破壞變壓器的絕緣。為保證接地點(diǎn)數(shù)目的穩(wěn)定，當(dāng)接地變壓器退出運(yùn)行時，應(yīng)將經(jīng)間隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運(yùn)行。由此可見并列運(yùn)行的分級絕緣的變壓器同時存在接地和經(jīng)間隙接地兩種運(yùn)行方式。為此應(yīng)配置中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)。這兩種保護(hù)的原理接線如圖e-127所示
中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)：中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)一般分為兩段，第一段由電流繼電器1、時間繼電器2、信號繼電器3及壓板4組成，其定值與出線的接地保護(hù)第一段相配合，0.5s切母聯(lián)斷路器。第二段由電流繼電器5、時間繼電器6、信號繼電器7和8壓板9和10等元件組成，。定值與出線接地保護(hù)的最后一段相配合，以短延時切除母聯(lián)斷路器及主變壓器高壓側(cè)斷路器，長延時切除主變壓器三側(cè)斷路器。
中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)：當(dāng)變電站的母線或線路發(fā)生接地短路，若故障元件的保護(hù)拒動，則中性點(diǎn)接地變壓器的零序電流保護(hù)動作將母聯(lián)斷路器斷開，如故障點(diǎn)在中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地的變壓器所在的系統(tǒng)中，此局部系統(tǒng)變成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，此時中性點(diǎn)的電位將升至相電壓，分級絕緣變壓器的絕緣會遭到破壞，中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的任務(wù)就是在中性點(diǎn)電壓升高至危及中性點(diǎn)絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。間隙接地保護(hù)包括零序電流保護(hù)和零序過電壓保護(hù)，兩種保護(hù)互為備用。
零序電流保護(hù)由電流繼電器12、時間繼電器13、信號繼電器14和壓板15組成。一次啟動電流通常取100a左右，時間取0.5s。110kv變壓器中性點(diǎn)放電間隙長度根據(jù)其絕緣可取115~158mm，擊穿電壓可取63kv（有效值）。當(dāng)中性點(diǎn)電壓超過擊穿電壓（還沒有達(dá)到危及變壓器中性點(diǎn)絕緣的電壓）時，間隙擊穿，中性點(diǎn)有零序電流通過，保護(hù)啟動后，經(jīng)0.5s延時切變壓器三側(cè)斷路器。
零序電壓保護(hù)由過電壓繼電器16、時間繼電器17、信號繼電器18及壓板19組成，電壓定植按躲過接地故障母線上出現(xiàn)的最高零序電壓整定，110kv系統(tǒng)一般取150v；當(dāng)接地點(diǎn)的選擇有困難、接地故障母線3uo電壓較高時，也可整定為180v，動作時間取0.5s。