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输电线路的距离保护
在过电流保护灵敏度低或
选择性差时，
应当考虑采用距离保护。
距离保
< br>护通常用于输电线路相间短路的主保护和后备保护，
装有快速自动重合闸的
线路不需要保持稳定性，
而且在线路末端区域短路时容许短时间延时。
过电
流保护通常用于接地短路的主保护和后备保护，
但接地故障也逐渐有运用距
离保护的趋势。
单段式距离保护被用于发电机出线端相间短路的后备保护，
同时，<
/p>
单段
距离保护也可方便的用于电力变压器故障的后备保护。
但在目前，
还是用反
时限过电流保护作为电力
变压器故障的后备保护。
距离保护比电流保护更好，
因为距离保护受短路电流大小变化的影响比
电流保护小的多，
因此，
距离保护受电力系统运行方式的影响非常小。
这是
因为，距离保护的继电器动作是依据阻抗而不是电流。
一、
全阻抗继电器、电抗继电器和电阻继电器的选择
因为接地电阻是可变的，
而接地距离继电器必须几乎不受短路电阻大的
变化的影响。因此，电抗保护更适用于接地保护。
< br>对于相间保护，每一种类型都有它的优点和缺点。在非常短的线路段，
使用电抗型
继电器更好的原因在于它可以迅速的保护更长的线路。
这是因为
电抗继电器实际上不受过渡电阻的影响，
这或许是与线路全阻抗继电器最大
的区别。
另一方面，
在系统中产生严重的同步振荡时
，
电抗型距离保护在系
统中的某个区域很可能发生误动作，
除非提供额外的保护装置防止这种情况
发生。
电阻型继电器最适合用于可能发生严重的同步震荡的长线路的相间短
路保护。
它可以不需要装设额外的保护设备防止线路发生同步振荡时发生误
动作。当电阻型保护适合保护任何给定的线路段时，它的动作特性曲线在
R-X
图表中的区域最小，
这意味着它受其他异常系统情况
的影响比受线路故
障的影响小；
换句话说，
在所有的距离保护中它最具有选择性。
因为电阻继
电器受过
渡电阻的影响比其他类型的大，
所以它适用于长线路。
实际上它
与
方向继电器和测量阻抗继电器联合使用时将使它可靠性更好。
全阻抗继电器能较好的实用于中等长度线路的相间短路保护，
而
不实用
于太长或太短线路的保护。
过
渡电阻对全阻抗继电器的影响比对电抗继电器
的影响大，
而比对
电阻继电器的影响小；
系统同步振荡对全阻抗继电器的影
响比对
电抗继电器的影响小，
而比对电阻继电器的影响大。
如果一个阻
抗继
电器的特性被补偿，
可以使它成为一个改良的继电器，
既可以类似于电抗继
电器的特性也可以类似于电阻继电器的特性，<
/p>
但它总是需要一个独立的方向
元件。
<
/p>
各种类型的距离继电器在它们最适用的线路长度范围上没有严格的划
分，实际上，这些区域存在着许多重叠。同样，系统中发生的变化，比如线
路接线端的
增加，
可能要改换一种更实用于这种特殊区域的继电器类型。
因
此，
应该了解距离保护所有的性能，
选
用最适合各自需要的继电器类型。
在
某些情况下在同一类型的保
护中能获得更好的选择，
除此之外，
如果保护被
用在最适合的各条线路上，
相邻线路上的不同类型的保护在选择上没有明显
的不利的影响。
二、距离保护的整定
相间距离保护依
据保护安装位置到短路位置之间线路的正序阻抗对给
定的继电器进行阻抗整定，
发生在这个范围外的短路继电器不动作。
接地距
离保护用同样的方法进行整定，
尽管某些保护可以对零序阻抗作出反应。
整
定的这个阻抗，
或者是它相应的距离，
称为继电器或元件的保护范围。
为了
近视接近目的，
习惯上取定一个正序阻抗平均值为每英里
0.8
欧姆的值作为<
/p>
户外输电线路架设的保护范围，
并且可以忽略电抗。
精确的数据在电力系统
分析书中是可以找到的。
<
/p>
在整定相间或接地阻抗继电器使初级阻抗转化为使用的二次阻抗时，
可
以使用下面公式
：
式中
CT
ratio
是高压相电流与继电器相电流的比值，
VT
ratio
是高压相电
压与继电器总相电压在三相平
衡条件下的比值。
例如，
对于一条
50
英里长、
输电电压为
138KV
的线路配置变比为
600/5
、
Y
型连接的
CT
时，
二次的正
序阻抗值为：
在实际中常整定距离保护第
I
段的保护范围为双端线路长度
的
80%
?
90%
，
或为多端网络中最近两端距离的
80%
< br>?
90%
。
这一段保护区内没有
时间延迟。
距离保护第
II
段保护的主要任务是保护第Ｉ段保护元件保护范围外的
线路。
它的整定值应该可以使继电器在线路末端甚至发生经过渡电阻短路时
能动作
。为了实现这个目的，第
II
段保护的保护范围应延伸到线路末
端以
外。
即使过渡电阻的影响没有被考虑，
也应该把由于分支电流源的影响和由
于（
1
）整定依据的数据，（
2
）电流和电压互感器和（
3
）继电器产生误差
的可能趋势考虑在内。
通常第
II
段的保护区应至少达到相邻
线路段的
20
％；
延伸到相邻线路的范
围越大，用这个
II
段保护元件选择的在下一级线路
III
段保护区内能被允许的误差越多。
图表
1
第二段保护元件正常选择的整定
第
II<
/p>
段保护范围的最大值也有一个限制，在第
II
段保护范围延伸的过远
的情况下，最短的相邻线段上的距离保护的第二段保护元件选
择的第
II
段保
护范围足够小，
如插图一所示的那样。
瞬时过保护现象不需要考虑继电器有
较高的复位率，因为造成过保护的瞬时现象将在第二段保护跳闸之前终止。
然而，如果复位的比率低，第二段保护区必须设置
( 1 )
足
够短的保护范围，
这样其过保护将不超出相同的条件下的相邻线段的第一段保护区的范围
外，
或者
(
2
)
有足够长的时间延迟作为相邻线路段的第二段保护区动作时间的
< br>选择，正如图
2
所示的那样。
在这种情况下，相邻线路上的继电器的任何欠保护的趋势必须
被考虑。
如
果一条相邻线非常
图表
2
相邻线路保护第二段的延时特性
<
/p>
短，
以至于不可能得到继电器作出反应的需要的时间的选择，
这时增加时间
延迟是必要的，正如插图
2.
中所示那样。另外，第二保护区时间延迟应足够
的长以保证
(
1
)
在线路的另一端的母线上的母线横差保护，
(2)
在线路的
另一端的母线上的变压器的变压器横差保护，或（
3
）相邻线路的线路保护
最低的选择性。
这些各种各样原理的断路器切断电路的时间也将影响第二段
的动作时间。这个
第二段的动作时间通常大约为
0.2
秒到
0.5
秒。
图表
3
第三段保护元件的正常整定特性
第
III
段
保护作为相邻线路的后备保护，
它应尽可能的保护到最长相邻线
路的末端外，在最大的保护范围内，图
3
是一个标准的后备保护
特性图。第
三段的动作延时通常大约为
0.4
< br>秒到
1.0
秒。为了保护到长的相邻线路的末端
仍然用短线路的保护来选择动作时间，
它可能需要用额外的延时来达到选
择
性，如图
4
所示那样。
图表
4
相邻线路第三段的延时整定
三、过渡电阻对距离继电器动作的影响
过渡电阻的区域在线路上是很小的一点，
但在这个区域上距离继电器的
动作将会从无时限延迟为第二段动作时间，
或从第二段动作时间延迟为后备
保护时间。
我们考虑在无时限区内的电弧使继电器在第二时间内动作
，
在第
二段动作区的电弧使继电器在后备保护时间内动作，
或在后备保护区的电弧
阻止继电器彻底动作。换句话说，电弧的影响
可能造成距离继电器的拒动。
对于恰好在第一段保护区末的电
弧，
我们关心的是它的初始特性。
距离
继电器第一段区动作是那样快速，
以至于，
如果在这种情况阻抗
遭电弧袭击
时，保护区将会在电弧略微伸展进而增加其阻抗之前动作。
< br>
因此，我们可
以计算弧的初始特性以确定相间短路导线
间的最长等效距离，
或相地短路绝
缘子串的距离。
另一方面，
对于在第二动作时间或后备保护区的电弧，
应该
考虑电弧辐射的影响，
再者，
继
电器整定的动作时间在结果上也是一个重要
的方面。
当它在第二段或后备保护区时，
在较长的时间内电弧不得不在空气中
辐
射，
实际上也是这样的，
电弧故障离
继电器越远，
继电器的动作受的影响越
小，
也就是说，
在继电器与故障点的线路阻抗越大，
电弧阻抗增
大时总的阻
抗变化越小。另一方面，电弧离继电器越远，它表
现出的阻抗越大，因为来
自线路末端继电器的电流将变的更小，在下文将予以讨论。
由于电弧的影响，无时限保护区的保护范围将略有减小，如果是不
可
避免的，
它可以被容许。
我们可以用
电抗型或改良阻抗型距离继电器将这个
缩小减到最小程度。
第二
段保护区的保护范围不是一定由于电弧而减小，
但
在电弧点下一
级线路后的保护将不能被选择；当然，它们也受电弧的影响，
但影响不是很大。
电抗型或改良阻抗型距离继电器在使第二段保护区保护范
围的缩小程度最
小方面也是非常有用的。插图
5
显示了阻抗或电阻特性如何
被补偿使它
图表
5
偏置继电器的特性使电弧影响最小
对
电弧的反应最小化。
它也能通过使第二段保护区尽可能延伸来促进这种情
况，
以便在电弧的影响下容许一个特定的保护范围。
一
般的保护不在后备保
护区使用电抗元件，而是使用全阻抗元件或电阻元件。如果电弧幅射
太长，
后备保护元件动作失败，
可以使用改进的阻抗元件，
电阻元件或起动元件的
特性可以被改进使它的动作受过渡电阻的影响
减小。
一些类型的距离继电器
稍微的重新设定它的特性在防止电
弧辐射太长方面是很有利的。
尽管电弧本身实际上都是电阻，<
/p>
但从装设保护的线路末端看它可以有一
个容抗或感抗。电弧的电抗用下式来计算：
式中：
I
1
为从被保护线路末端流入电弧的电流，
I
2
为从线路另一端流入电弧的电流，
R
A
为电流
（
I
1
+I
2
）流过的电弧电阻。
大量重要的实践
表明，
正如上面的公式所示那样，
电弧阻抗的表现值比它实
际的大，
而且它的值可能非常高。
当到达线
路的另一端后，
电弧阻抗值将非
常的高，
因为电弧电流将降低。
然而，
它的出现对于保护的影响将不会
再扩
大，因为电流
I
2
将变为零。电弧的电阻对保护的影响是否比原来高还是低依
赖于距离断路器断开
前和后电流的相对变化关系和实际值。