如图15 ，当被保护线路发生故障时，短路电流经电流互感器TA流入KA1—KA3，短路电流大于电流继电器整定值时，电流继电器启动。因三只电流继电器触点并联，所以只要一只电流继电器触点闭合，便启动时间继电器KT，按预先整定的时限，其触点闭合，并启动出口中间继电器KOM。

         KOM动作后，接通跳闸回路，使QF断路器跳闸，同时使信号继电器动作发出动作信号。由于保护的动作时限与短路电流的大小无关，是固定的，固称为定时限过电流。

图15  定时限过电流保护的原理接线图

           三段式零序电流保护的原理接线如图16 ，在被保护线路的三相上分别装设型号和变比完全相同的电流互感器，将它们的二次绕组互相并联，然后接至电流继电器的线圈。当正常运行和发生相间故障时，电网中没有零序电流，故IR=0，继电器不动作，只有发生接地故障时，才出现零序电流，如其值超过整定值，继电器就动作。

         实际工作中，由于三只电流互感器的励磁特性不一致，当发生相间故障时，会造成较大的不平衡电流。为了使保护装置在这种情况下不误动作，通常将保护的动作电流按躲过最大不平衡电流来整定。

         与相间短路的电流保护相同，零序电流保护也采用阶段式保护，通常采用三段式。目前的“四统一”保护屏则采用四段式。图16 为三段式零序电流保护的原理接线图。瞬时零序电流速断（零序Ⅰ段有，由KA1、KM和KS7构成），一般取保护线路末端接地短路时，流过保护装置3倍最大零序电流3Iom的1.3倍，保护范围不小于线路全长的15%~25%。

         零序Ⅱ段（由KA3、KT4和KS8构成）的整定电流，一般取下一级线路的零序Ⅰ段整定电流的1.2倍，时限0.5s，保证在本线末端单相接地时，可靠动作。零序Ⅲ段（由KA5、KT6和KS9构成）的整定电流可取零序Ⅱ（或Ⅲ）段整定的1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡电流，其灵敏性要求下一级末端故障时，能可靠动作。

图16 三段式零序电流保护的原理接线图

          双回线横联差动保护装置是由电流启动元件和功率方向元件组成，图17 （a）中，功率方向继电器KPD1和KPD2的电流线圈与电流继电器KA串联接于双回线的电流差上。

         功率方向继电器KPD1与KPD2加进同一电压（接母线电压互感器），但极性相反。在I1 > I2（即同一回线上发生故障）时，左边的方向继电器KPD1的转矩为正，而右边的方向继电器KPD2的转矩为负;反之，在I2 > I1 （即另一回线上发生故障）时，KPD2的转矩为正，KPD1的转矩为负。这样两回线路中任一回线路上发生故障时，电流继电器KA均启动保护装置，而两个功率方向继电器则用来判别故障线路。

        正常及外部故障时，ⅰ1=ⅰ2、ⅰR =0 、保护不动作。在线路L-1上K点故障时，ⅰ1 >ⅰ2 ，所以ⅰR =ⅰ1-ⅰ2 >ⅰs，电流继电器KA1启动，功率方向继电器KPD1触点闭合，KPD2触点不闭合，保护动作跳开断路器QF1。

         在线路受端，流入继电器的电流ⅰR =ⅰ1+ⅰ2 ［见图17 （b）］，使电流继电器KA2、功率方向继电器KPD3动作，而KPD4不动作，从而使断路器QF3跳闸。同理在线路L-2上短路时，送端KA1、KPD2动作，受端KA2、KPD4动作，同时跳开断路器QF2、QF4。

         为防止单回线运行时，横联差动保护在外部故障时误动作，保护的直流电源经双回线两个开关的常开辅助触点串联闭锁，只有当两个开关同时接入时，保护才作用。方向横联差动保护的动作电流应大于穿越性故障时在差电流回路中引起的最大不平衡电流。

          电流平衡保护是横联差动保护的另一种形式，它是按比较双回线路中电流的绝对值而工作的，如图18 所示。电流平衡继电器KBL1、KBL2各有一个工作线圈匝Nw，一个制动线圈匝NB和一个电压线圈匝Nv。

         KBL1的工作线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧，由电流I1产生动作力矩Mw1，其制动线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧，由电流I1产生动作力矩MB1。KBL2的工作线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧，由I2产生动作力矩Mw2，其制动线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧，由I1产生动作力矩MB2。

          KBL1、KBL2的电压线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条件是Mw》MB+Mv（Mv为电压线圈中产生的力矩）。

         正常运行及外部短路时，由于I1 = I2，KBL1、KBL2由于其反作用力矩Mv和继电器内弹簧反作用力矩Ms的作用，使触点保持在断开位置，保护不会动作。

         当一回线路发生故障（如线路L-1的K点），由于I1 > I2，并由于电压大大降低，电压线圈的反作用力矩显著减少，因此KBL1中由II产生的动作力矩Mw1大于I2产生的制动力矩MB1与电压产生的制动力矩Mv之和，所以KBL1动作，切除故障线路L-1;对于KBL2，由于流过其制动线圈的电流I1大于工作线圈流过电流I2，即制动力矩大于动作力矩，所以它不会动作。

         必须指出，单端电源的双回线路上，平衡保护只能装于送电侧，受电侧不能装设。因为任一回线路短路，流过受电侧两个平衡继电器的工作线圈和制动线圈的电流大小是相等的，保护将不起作用。

          由于双回平行线横联差动保护及平衡保护，在靠近对侧出口短路时，本侧两条线路流过的电流，其电流的横差值，不足以启动保护，只有等待对侧的保护动作，切除故障后，本侧的非故障线电流降为零，才由故障线电流启动本侧保护，切除故障线路。这种情况被称为相继动作。线路上相继动作区域大小与保护整定值及短路电流有关。

         横联差动保护，其方向继电器接有母线电压，在平行线路出口三相短路时，电压为零，如方向继电器的电压回路没有良好的记忆作用，便会误动，称为电压死区。

图18 电流平衡保护原理图

系列回顾
二次回路电路原理电路图（一）

二次回路电路原理电路图（二）

二次回路电路原理电路图（三）

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