距離保護

該裝置的主要元件為距離（阻抗）繼電器，它可根據其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當短路點距保護安裝處遠時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。

用電壓與電流的比值（即阻抗）構成的繼電保護，又稱阻抗保護，阻抗元件的阻抗值是接入該元件的電壓與電流的比值：U/I=Z，也就是短路點至保護安裝處的阻抗值。因線路的阻抗值與距離成正比，所以叫距離保護或阻抗保護。距離保護分為接地距離保護和相間距離保護等。

距離保護分的動作行為反映保護安裝處到短路點距離的遠近。與電流保護和電壓保護相比，距離保護的性能受系統運行方式的影響較小。

當短路點距保護安裝處近時，其量測阻抗小，動作時間短；當短路點距保護安裝處遠時，其量測阻抗大，動作時間就增長，這樣保證了保護有選擇性地切除故障線路。距離保護的動作時間（t）與保護安裝處至短路點距離（l）的關係t=f（l），稱為距離保護的時限特性。為了滿足繼電保護速動性、選擇性和靈敏性的要求，目前廣泛採用具有三段動作範圍的時限特性。三段分別稱為距離保護的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它們分別與電流速斷、限時電流速斷及過電流保護相對應。

距離保護的第Ⅰ段是瞬時動作的，它的保護範圍為本線路全長的80～85%；第Ⅱ段與限時電流速斷相似，它的保護範圍應不超出下一條線路距離第Ⅰ段的保護範圍，並帶有高出一個△t的時限以保證動作的選擇性；第Ⅲ段與過電流保護相似，其起動阻抗按躲開正常運行時的負荷參量來選擇，動作時限比保護範圍內其他各保護的最大動作時限高出一個△t。

（1）測量部分，用於對短路點的距離測量和判別短路故障的方向。

（2）啟動部分，用來判別系統是否處於故障狀態。當短路故障發生時，瞬時啟動保護裝置。有的距離保護裝置的啟動部分兼起後備保護的作用。

（3）振蕩閉鎖部分，用來防止系統振蕩時距離保護誤動作。

（4）二次電壓迴路斷線失壓閉鎖部分，當電壓互感器（TV）二次迴路斷線失壓時，它可防止由於阻抗繼電器動作而引起的保護誤動作。但當TV斷線時保護可以選擇投/退“TV斷線相過流保護”。

（5）邏輯部分，用來實現保護裝置應有的性能和建立各段保護的時限。

（6）出口部分，包括跳閘出口和信號出口，在保護動作時接通跳閘迴路併發出相應的信號。

一般情況下，距離保護裝置由以下4種元件組成。

①起動元件：在發生故障的瞬間起動整套保護，並可作 為距離保護的第Ⅲ段。起動元件常取用過電流繼電器或低阻抗繼電器。

②方向元件：保證保護動作的方向性，防止反方向故障時保護誤動作。方向元件可取用單獨的功率方向繼電器，也可取用功率方向繼電器與距離元件結合構成方向阻抗繼電器。

③距離元件：距離保護裝置的核心部分。它的作用是量測短路點至保護安裝處的距離。一般採用阻抗繼電器。

④時限元件：配合短路點的遠近得到所需的時限特性，以保證保護動作的選擇性。一般採用時間繼電器。

阻抗繼電器的類型很多，實現原理也不盡相同。最常用的有全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器、具有偏移 特性的阻抗繼電器等。它們的起動特性在阻抗複平面上是一個圓（見圖）。圓的大小根據整定值調整繼電器得到。當阻抗繼電器量測到的阻抗落在圓內時，繼電器起動；當量測到的阻抗落在圓外時，繼電器不動。阻抗繼電器的動作特性除圓以外還有直線特性、割線特性、平行四邊形特性等。

用作相間故障的距離保護一般採用0°接線，接入阻抗繼電器的電量為同名相的兩相電壓差與兩相電流 差，即AB與A-B（BC與B-C，CA與C-A）。量測到的是至故障點的線路正序阻抗，與距離成正比。對於長距離輸電線路的距離保護的起動元件，為了得到較好的避越負荷的能力，送電端的阻抗繼電器可採用-30°接線方式，即接入電量為AB與-B；受電端的阻抗繼電器可採用+30°接線，即接入電量為AB與A。用作接地短路的距離保護要考慮零序電流引起的電壓降落，必須採用零序補償。接入阻抗繼電器的電量應為同名相電壓與同名相電流加零序補償，即A與A+3。式中k為線路每相相間互感阻抗與正序阻抗之比，I為零序電流。

任何阻抗繼電器均需克服機械阻力或閾電壓才能動作，所以輸入繼電器的電流不能太小。輸入繼電器的電流較小時，繼電器的起動阻抗將下降，使距離繼電器的實際保護範圍縮短，這將影響到與相鄰線路距離元件的配合，甚至引起非選擇性動作。為把起動阻抗的誤差限制在一定範圍內，規定了精確工作電流這一指標。當輸入電流等於閾電壓時，繼電器的起動阻抗下降到整定值的90%；

當輸入電流大於閾電壓時，就可保證起動阻抗的誤差在10%以內。因此精確工作電流愈小，則繼電器愈靈敏。對於方向阻抗繼電器，在近處發生短路時存在電壓死區，即繼電器拒絕動作。為了改善它的動作性能，常採用極化迴路以消除電壓死區。當系統發生振蕩時，靠近系統振蕩中心處的距離保護所測得的電壓很低、電流很大，即阻抗很小。為避免在系統振蕩時距離保護裝置誤動作，應加設振蕩閉鎖裝置。在電壓互感迴路斷線時也將造成距離保護誤動作，也應增設閉鎖元件。