1、根據(jù)圖e-116說明線路方向過電流保護的構成及動作過程。
方向過流的保護原理接線如圖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和對應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。
2、根據(jù)圖e-117說明輸電線路三段式電流保護的構成及動作過程。
線路三段式電流保護的原理接線圖及展開圖如圖e-117所示。其中ka1、ka2、ks1構成第ⅰ段瞬時電流速斷；ka3、ka4、kt1、ks2構成第ⅱ段限時電流速斷；ka5、ka6、kt2、ks3構成第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。
3、根據(jù)圖e-118說明線路三段式零序電流保護的構成及動作過程。
三段式零序電流保護的原理接線如圖e-118，在被保護線路的三相上分別裝設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e-118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)差動保護的構成及動作過程。
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)雙回線兩個開關的常開輔助觸點串聯(lián)閉鎖，只有當兩個開關同時接入時，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的構成及工作情況。
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，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，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，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，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。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，受電側不能裝設。因為任一回線路短路，流過受電側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，在靠近對側出口短路時，本側兩條線路流過的電流，其電流的橫差值，不足以啟動保護，只有等待對側的保護動作，切除故障后，本側的非故障線電流降為零，才由故障線電流啟動本側保護，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。
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)。
6、按圖e-121說明變壓器瓦斯保護的構成及動作過程。
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，如圖所示
圖中：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。
7、根據(jù)圖e-122說明各符號元件的名稱及動作過程。
變壓器縱差保護是按循環(huán)電流原理構成的，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e-122表示雙繞組變壓器縱差保護的單線原理圖。變壓器兩側分別裝設電流互感器ta1和ta2，并按圖中所示極性關系進行連接。
正常運行或外部（如圖a中d1點）故障時，差動繼電器kd中的電流等于兩側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，應恰當選擇兩側電流互感器的變比。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。
當變壓器內(nèi)部，如圖b中d2點故障時，流入差動繼電器的電流為變壓器兩側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。
8、根據(jù)圖e-123說明三繞組變壓器差動保護的構成及工作原理。
三繞組變壓器差動保護的動作原理和雙繞組變壓器差動保護的動作原理是一樣的，也是按循環(huán)電流原理構成的。正常運行和外部短路時，三繞組變壓器三側電流向量和（折算至同一電壓等級）為零。它可能是一側流入另兩側流出，也可能由兩側流入，而從第三側流出。所以，若將任何兩側電流相加再去和第三側電流相比較，就構成三繞組變壓器的差動保護。其原理接線如圖e123所示。
當正常運行和外部短路時，若不平衡電流忽略不計，則流入繼電器的電流為零。
即ⅰr=ⅰi2+?、?+?、?=0
當內(nèi)部短路時，流入繼電器的電流則為
ⅰr=ⅰi2+ⅰⅱ2+?、?=σⅰk/na
即等于各側短路電流（二次值）的總和。
可見在正常及區(qū)外短路時，保護不會動作，而發(fā)生內(nèi)部故障時，保護將靈敏動作。
為保證三繞組變壓器差動保護的可靠性和靈敏性，應注意以下幾點：（1）各側電流互感器的變比應統(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，
（3）為解決實際變比與計算變比不一致而引起的不平衡電流，以保證每兩側線圈之間的平衡，對bch-1型差動保護，應將兩組平衡線圈分別接在二次電流較小的兩側。
9、根據(jù)圖e-124說明變壓器復合電壓啟動的過電流保護的構成及動作過程。
圖e-124中，當保護區(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）。
10、根據(jù)圖e-125說明單電源三繞組變壓器過電流保護的構成及工作原理。
三繞組變壓器外部故障時，其過電流保護應有選擇性地斷開故障側斷路器。而使其余兩側繼續(xù)正常運行，為此，應按如下原則來實現(xiàn)過流保護。
（1）對單側電源三繞組變壓器（如圖e-111所示），應裝設兩套過電流保護。一套裝于負荷側，如繞組?、ⅱ?，其動作時限tⅲ最小，保護動作僅跳開qf3。另一套裝在電源側，如繞組ⅰ，它設兩級時限tⅰ和tⅱ，tⅱ= tⅲ+δt，用以切除qf2；而tⅰ= tⅱ+δt，用以切除高、中、低三側斷路器。
（2）對兩端或三端電源的變壓器，三側均應設過電流保護，并根據(jù)計算值在動作時限小的電源側加裝方向元件，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的構成及工作原理。
對大電流接地系統(tǒng)中的變壓器裝設的接地零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護及相鄰元件接地短路的后備保護。如圖所示
正常情況下，3io = 0，ta中沒有電流通過，零序電流保護不動作發(fā)生接地短路時出現(xiàn)零序電流，當它大于保護的動作電流時，電流繼電器ka動作，經(jīng)kt延時后，跳開變壓器兩側斷路器。零序電流保護的動作電流，應大于該側出線零序電流保護后備段的動作電流。保護的動作時限也要比后者大一個δt。
12、根據(jù)圖e-127說明變壓器中性點直接接地零序電流保護和中性點間隙接地保護的構成及工作原理。
目前大電流接地系統(tǒng)普遍采用分級絕緣的變壓器，當變電站有兩臺及以上的分級絕緣的變壓器并列運行時，通常只考慮一部分變壓器中性點接地，而另一部分變壓器的中性點則經(jīng)間隙接地運行，以防止故障過程中所產(chǎn)生的過電壓破壞變壓器的絕緣。為保證接地點數(shù)目的穩(wěn)定，當接地變壓器退出運行時，應將經(jīng)間隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運行。由此可見并列運行的分級絕緣的變壓器同時存在接地和經(jīng)間隙接地兩種運行方式。為此應配置中性點直接接地零序電流保護和中性點間隙接地保護。這兩種保護的原理接線如圖e-127所示
中性點直接接地零序電流保護：中性點直接接地零序電流保護一般分為兩段，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斷路器，長延時切除主變壓器三側斷路器。
中性點間隙接地保護：當變電站的母線或線路發(fā)生接地短路，若故障元件的保護拒動，則中性點接地變壓器的零序電流保護動作將母聯(lián)斷路器斷開，如故障點在中性點經(jīng)間隙接地的變壓器所在的系統(tǒng)中，此局部系統(tǒng)變成中性點不接地系統(tǒng)，此時中性點的電位將升至相電壓，分級絕緣變壓器的絕緣會遭到破壞，中性點間隙接地保護的任務就是在中性點電壓升高至危及中性點絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。間隙接地保護包括零序電流保護和零序過電壓保護，兩種保護互為備用。
零序電流保護由電流繼電器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）。當中性點電壓超過擊穿電壓（還沒有達到危及變壓器中性點絕緣的電壓）時，間隙擊穿，中性點有零序電流通過，保護啟動后，經(jīng)0.5s延時切變壓器三側斷路器。
零序電壓保護由過電壓繼電器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；當接地點的選擇有困難、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。