3. 相间短路电流保护

相间短路电流保护是输电线路最基础、最常用的保护形式，通常由三段式构成：无时限电流速断（Ⅰ段）、限时电流速断（Ⅱ段）和定时限过电流（Ⅲ段）。三段保护在动作时间、保护范围和整定原则上各有分工，共同构成一条线路从近端到远端的完整保护体系。理解三段的整定原则与配合关系，是掌握线路保护整定的第一步。

一、三段式保护的分工与配合逻辑

三段式保护的核心思想是“分段整定、逐级配合”。Ⅰ段保护本线路近端，动作不带时限，但为保证选择性，其保护范围不能延伸到线路末端；Ⅱ段保护本线路全长并延伸至相邻线路，动作带一个短延时，与相邻线路Ⅰ段配合；Ⅲ段保护本线路及相邻线路，动作时间最长，作为本线路和相邻线路的远后备。三段时间逐级增大，范围逐级扩大，形成“近端快、远端慢”的阶梯配合。

整定计算中，所有电流定值均以一次侧电流为基准，再按电流互感器变比折算到二次侧。方向约定：电流从母线流向线路为正方向，保护安装处测量到的电流为流过本线路的电流。

二、无时限电流速断（Ⅰ段）整定原则

Ⅰ段的核心要求是“不超出本线路末端”，即保护范围必须小于本线路全长。整定原则是：按躲过被保护线路末端短路时的最大短路电流来整定，即

I_set^Ⅰ = K_rel^Ⅰ · I_k.max

其中 K_rel^Ⅰ 为可靠系数，一般取 1.2～1.3；I_k.max 为被保护线路末端三相短路时的最大短路电流（按系统最大运行方式计算）。由于末端短路电流是保护范围边界处的电流，乘以大于1的可靠系数后，保护范围必然缩短到线路末端之前，从而保证选择性。

Ⅰ段的优点是动作迅速（t=0s），缺点是无法保护线路全长，一般只能保护线路全长的 15%～50%，具体比例取决于系统阻抗与线路阻抗之比。系统阻抗越小（电源越强），Ⅰ段保护范围越大。

三、限时电流速断（Ⅱ段）整定原则

Ⅱ段的任务是保护本线路全长，并延伸至相邻线路，但不能超出相邻线路Ⅰ段的保护范围。整定原则是：与相邻线路Ⅰ段配合，即

I_set^Ⅱ = K_rel^Ⅱ · I_set.adj^Ⅰ

其中 K_rel^Ⅱ 为可靠系数，一般取 1.1～1.2；I_set.adj^Ⅰ 为相邻线路Ⅰ段定值。这样整定后，本线路Ⅱ段保护范围不会超过相邻线路Ⅰ段范围，从而在相邻线路Ⅰ段动作时，本线路Ⅱ段不会抢先动作，保证选择性。

Ⅱ段的动作时间需与相邻线路Ⅰ段配合，即 t^Ⅱ = t_adj^Ⅰ + Δt，通常取 0.5s。若相邻线路Ⅰ段为 0s，则本线路Ⅱ段取 0.5s。Ⅱ段灵敏度需校验：按本线路末端最小短路电流校验，灵敏系数 K_sen ≥ 1.3～1.5。

四、定时限过电流（Ⅲ段）整定原则

Ⅲ段作为本线路和相邻线路的远后备，整定原则是：按躲过本线路可能出现的最大负荷电流来整定，即

I_set^Ⅲ = K_rel^Ⅲ · K_ss · I_L.max / K_re

其中 K_rel^Ⅲ 为可靠系数，取 1.15～1.25；K_ss 为自启动系数，取 1.5～3；K_re 为返回系数，取 0.85～0.95；I_L.max 为线路最大负荷电流。Ⅲ段动作时间按阶梯原则逐级配合，即 t^Ⅲ = t_adj^Ⅲ + Δt，通常从最末端开始逐级增加 0.5s。

Ⅲ段灵敏度需按本线路末端和相邻线路末端最小短路电流分别校验，近后备 K_sen ≥ 1.5，远后备 K_sen ≥ 1.2。

五、三段配合的整定示例

以某 110kV 线路 L1 为例，系统最大运行方式下，L1 末端三相短路电流 I_k.max = 3000A，L1 最大负荷电流 I_L.max = 400A，相邻线路 L2 的Ⅰ段定值 I_set.adj^Ⅰ = 2500A。取 K_rel^Ⅰ=1.25，K_rel^Ⅱ=1.15，K_rel^Ⅲ=1.2，K_ss=2，K_re=0.9。

从计算结果可见，三段定值依次递减：Ⅰ段 3750A > Ⅱ段 2875A > Ⅲ段 1067A，动作时间依次递增：0s < 0.5s < 1.0s。这种“定值递减、时间递增”的配合关系，正是三段式保护实现选择性的关键。

六、二次侧定值折算与接线方式

上述定值均为一次侧值，实际保护装置整定的是二次侧值，需按电流互感器变比折算。若 CT 变比 n_TA = 600/5 = 120，则二次侧定值为：Ⅰ段 3750/120 ≈ 31.25A，Ⅱ段 2875/120 ≈ 23.96A，Ⅲ段 1067/120 ≈ 8.89A。保护装置按二次侧定值输入，接线方式通常采用三相星形接线或不完全星形接线，前者可反应各种相间短路，后者用于中性点非直接接地系统。

三段式电流保护结构简单、可靠性高，广泛应用于 35kV 及以下线路，也可作为 110kV 线路的辅助保护。掌握其整定原则与配合逻辑，是后续学习距离保护、纵联保护的重要基础。