输电线路距离保护的基本原理

    距离保护是反映故障点到保护安装处的距离（或阻抗）而动作的继电保护装置。其核心元件是阻抗继电器，通过阻抗继电器测量故障点到保护安装处的阻抗，并与整定阻抗相比较，当测量阻抗小于整定阻抗时保护动作。

    测量阻抗Zm为保护安装处测量电压m与测量电流m之比。在电力系统正常运行时，m近似为额定电压，m为负荷电流，Zm为负荷阻抗。负荷阻抗的值较大，其阻抗角为数值较小的功率因数角（一般功率因数不低于0.9时，对应的阻抗角不大于25.8°）。当输电线路发生金属性短路时，m降低，m增大，Zm变为短路点与保护安装处之间短路阻抗Zk。设输电线路单位长度的阻抗为z1，短路点与保护安装处的距离为Lk，则

   Zk=z1Lk

    可见，Zk与短路距离Lk近似成正比。为了保证保护有选择性地切除故障线路，距离保护通常构成阶梯式。描述其动作时限与故障点至保护安装处间的距离的关系曲线称为距离保护的时限特性。目前常采用三段式阶梯时限特性的距离保护，分别称为距离保护的Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段，如图8-24所示。

    距离保护Ⅰ段不能保护本线路的全长，其保护范围为本线路全长的80%～85%，由于它不必和其他线路的保护配合，故其动作时限为保护装置本身的固有动作时间。图8-24中，t1Ⅱ、t2Ⅰ分别为距离保护1和距离保护2的Ⅰ段的动作时限。距离保护Ⅱ段用来弥补Ⅰ段的不足，尽快切除本线路末端15%～20%范围内的故障，但为了切除全线故障，势必需要延伸至下一相邻线路首端部分区域，其动作时限应与下一相邻线路距离保护Ⅰ段的动作时限相配合，并大一个时限级差。t1Ⅱ、t2Ⅱ分别为距离保护1和距离保护2的Ⅱ段的动作时限。距离Ⅰ段和Ⅱ段是本线路的主保护，距离Ⅲ则是本线路和相邻线路的后备保护，它的保护范围较大，其动作时限按阶梯形原则整定，即本线路距离保护Ⅲ段应比相邻线路中保护的最大动作时限大一个时限级差，如图8-24所示，保护1的距离Ⅲ段的动作时限t1Ⅲ比保护2的距离Ⅲ段的动作时限t2Ⅲ大一个级差。

    图8-24    距离保护的动作范围及时限特性