第3章电网的距离保护电力系统正常运行时，近似为额定电压，为负荷电流，Zm为负荷阻抗。负荷阻抗的量值较大，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，对应的阻抗角不大于25.8°)，阻抗性质以电阻性为主。当线路故障时，母线测量电压为，输电线路上测量电流为这时测量阻抗为保护安装处到短路点的短路阻抗，即在短路以后，母线电压下降，而流经保护安装处的电流增大，这样短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低，所以距离保护反应的信息量测量阻抗Zm在故障前后的变化比电流变化大，因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。距离保护的实质是用整定阻抗Zset与被保护线路的测量阻抗Zm比较。当短路点在保护范围以内时，即Zm＜Zset时，保护动作；当Zm＞Zset时，保护不动作。因此，距离保护又称低阻抗保护。3.1.2三相系统中测量电压和测量电流的选取在单相系统中，测量电压就是保护安装处的电压，测量电流就是被保护元件中流过的电流，系统金属性短路时两者间的关系为现以下图所示网络中k点发生短路故障时的情况为例，对此问题予以分析按照对称分量法，可以算出K点短路时M母线上各相的电压为1.单相接地短路故障以A相接地为例，当A相发生金属性短路时，则有：2.两相接地短路故障系统发生金属性两相接地故障时，故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接地故障为例，即由于在B、C两相接地故障的情况下，之间不存在的关系，所以由它们构成测量电压、测量电流都不能正确测量故障距离。由于在测量电压、电流中含有非故障相的电压、电流，且电压高、电流小，因此它们一般不会动作。同理可知A、B两相或C、A两相接地故障时各故障相和非故障相元件的动作情况与B、C两相接地时相同。3.两相不接地短路故障在金属性两相短路的情况下，故障点处两故障相的对地电压相等，各相电压都不为0，现以A、B两相故障为例，因5.故障环路的概念及测量电压、电流的选取由以上对各种短路类型下正确测量故障距离的分析，可以寻找出接入距离保护中电压、电流间的规律。在系统中性点直接接地系统中，发生单相接地时，故障电流在故障相与大地之间流通；两相接地短路时，故障电流既可在两故障相与大地间流通，也可在两故障相间流通；两相不接地短路时，故障电流在两故障相间流通；而三相短路时，故障电流可在任何两相间流通。如果把故障电流可以流通的通路称为故障环路，则在单相接地短路时，存在一个故障相与大地之间的故障环路(相－地故障环路)；两相接地短路时，存在两个故障相与大地间的(相－地)故障环路和一个两故障相间的(相－相)故障环路；三相短路接地时，存在三个相－地故障环路和三个相－相故障环路。上述分析表明，故障环路上的电压和环路中流通的电流之间满足用它们作为测量电压和测量电流所算出的测量阻抗，能够正确反应保护安装处到故障点的距离。而非故障环路上的电压、电流之间不满足由它们算出的测量阻抗就不能正确反应故障距离。距离保护应取故障环路上的电压、电流作为判断故障距离的依据，而用非故障环路上的电压、电流计算得到的距离一般大于保护安装处到故障点的距离。对于接地短路，取相－地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，由它们算出的测量阻抗能够准确反应单相接地故障、两相接地故障和三相接地故障下的故障距离，这种合理选取相—地环路中电流、电压的方法称为接地距离保护接线方式。对于相间短路，故障环路为相－相故障环路，取测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，由它们算出的测量阻抗能够准确反应两相短路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离，这种合理选取相—相环路中电流、电压的方法称为相间距离保护接线方式。两种接线方式的距离保护在各种不同类型短路时的动作情况如表3-1所示。3.1.3距离保护的时限特性距离保护是利用测量阻抗来反应保护安装处至短路点之间的距离，当两个故障点分别发生在线路的末端或下一级线路始端时，保护同样存在无法区分故障点选择性的问题，为了保证选择性，目前获得广泛应用的是阶梯形时限特性，这种时限特性与三段式电流保护的时限特性相同，一般也做成三阶梯式，即有与三个动作范围相对应的三个动作时限，如图所示。3.1.4距离保护的组成3.2阻抗继电器及其动作特性3.2.1用复数阻抗平面分析阻抗继电器的特性按相测量阻抗的继电器称为单相式阻抗继电器，加入继电器中的量只有一个电压和一个电流。由于电压与电流之比是阻抗，所以测量阻抗可以通过测量电压和电流来实现。继电器动作情况取决于测量阻抗的值Zm，当测量阻抗小于预定的整定值时动作，大于整定值时不动作。因测量阻抗Zm可以写成R+jX这种复数形式，故可以在复数阻抗平面上用作图法表示出来，如图所示。图中相量Zm的模值为对于输电线