第七节　相间短路的距离保护

距离保护是一种反应短路时阻抗下降而动作的保护。在35kV及以上的电网中距离保护是线路保护的主保护。由于线路阻抗与线路长度成正比所以也称阻抗保护。距离保护主要由阻抗继电器构成，我国电气化铁道供电的牵引网馈线保护大多数采用四边形特性的阻抗保护。

一、阻抗继电器工作原理

（一）阻抗继电器的工作原理

阻抗继电器是反应线路阻抗下降而动作的继电器，这种继电器有四个输入端，如图1-29所示，两个电流端反应线路电流，两个电压端反应线路电压。输电线路在正常负荷运行时，电压为额定电压UN，电流为负荷电流IL，它们的比UN/IL是负荷阻抗ZL。阻抗继电器反应的是负荷阻抗ZL，负荷阻抗值大，阻抗继电器不动作。当发生短路故障时，电压为短路后的残压UK，电流为短路电流IK，UK/IK=ZK为短路阻抗，也叫线路阻抗。此时，由于短路电压下降、电流上升、线路阻抗值急剧下降，引起继电器测量值下降，当测量值落在了继电器的保护范围内，继电器动作。继电器测量阻抗为：

式中　Ki——电流互感器变比；

Ku——电压互感器变比；

zk——继电器测量阻抗；

ZK——折算至一次侧的测量阻抗值。

（二）阻抗继电器的分类

阻抗继电器有圆特性、四边形特性、扇形特性。

1.圆特性阻抗继电器

所谓圆特性阻抗继电器就是指，短路时继电器测量阻抗落在圆特性曲线内继电器就动作，落在圆外就不动作，所以特性曲线也是阻抗继电器的动作边界。圆特性阻抗继电器分三种。

（1）全阻抗继电器：动作特性如图1-30（a）所示，是一个坐标原点在圆心，整定阻抗Zset·k为半径的特性圆，没方向没死区，任意角度的动作阻抗等于整定阻抗。灵敏度不高，躲负荷能力差。即：

Zop·k=Zset·k

式中　Zop·k——任意角度的动作阻抗；

Zset·k——整定阻抗。

（2）偏移阻抗继电器：动作特性如图1-30（b）所示，偏移阻抗继电器动作特性是一个偏心圆，整定阻抗分正负两个值，任意角度的动作阻抗不相等，无死区，有一定方向。灵敏度和躲负荷能力比全阻抗继电器高。

（3）方向阻抗继电器：动作特性如图1-30（c）所示，它的动作特性是一个坐标原点在圆周上，动作阻抗为直径的圆。任意角度的动作阻抗Zop·k随测量阻抗角度的变化而变化。方向阻抗继电器有方向有死区。任意角度的动作阻抗最大值等于整定阻抗。在圆特性阻抗继电器中，它的灵敏度最高，躲负荷能力最强。

2.四边形特性

四边形特性的阻抗保护已经不是以单独的继电器存在，它可能是成套保护中的一个元件，也可能是微机保护中的一个元件。

（1）四边形阻抗特性曲线

四边形阻抗特性曲线，它动作区域主要在第一象限，动作特性是一个四边形如图1-31（a）所示，ZHH-2A成套保护中阻抗元件就是这种特性。与圆特性阻抗继电器比较，它具有较强的方向性，较高的灵敏度，还具有躲过电力机车变压器励磁涌流、消除负荷电流畸变干扰的能力，它的保护范围受过渡电阻影响小，并且不用设断线闭锁，但有死区，死区如图中阴影部分，实际线路中在变电所的出线端。

（2）偏移形阻抗特性曲线

偏移四边形阻抗特性曲线，动作特性也是一个四边形如图1-31（b）所示。它除了具备上面的特点外，在反方向还有一定的保护范围，所以没有死区，但需要装设断线闭锁。南京自动化厂生产的微机馈线成套保护装置中的阻抗元件采用的就是这种特性。

3.扇形特性阻抗继电器

扇形阻抗特性曲线如图1-31（c）所示，它的特性与圆特性阻抗继电器相似，它有方向，受过渡电阻影响小，但灵敏度不如方向阻抗继电器。由于它的特性不如四边形优越，所以我国生产的距离保护中都没有这种特性的保护装置。

二、阻抗继电器的接线

阻抗继电器应接入适当相别的电压和电流，才能保证线路发生短路故障时正确动作。反应相间短路的阻抗保护都采用零度接线，所谓零度接线是指功率因数等于1时，加入继电器的电压与电流的相位差等于零。以U相为例：当功率因数等于1时，UU与IU同相位，加入U相继电器的电压UUV与IUV也同相位。各相接线如表1-2、图1-32所示。

三、距离保护

距离保护同电流保护相同也可以设三段，它们的保护范围和动作时限如图1-33所示。第一段为瞬时速断，保护本线路的80％～85％，动作时限为瞬时动作，第二段为限时速断，保护本线路全长，并延伸至下一段线路第一段保护的一部分。为保证下一段线路的这部分发生故障时，第二段保护不误动作，通常第二段保护比第一段保护的时限大一个Δt，第三段为带时限保护，它的保护范围一直延伸到下一段线路的末端，甚至更远，其作用是图1-33作为本线路的近后备保护，作为相邻线路的远后备保护，动作时间按阶梯形整定。