4. 35kV线路三段式电流保护整定配合

三段式保护的整定对象与配合关系

35kV单侧电源线路的三段式电流保护，需要同时解决三个问题：瞬时速断（Ⅰ段）要躲过本线路末端最大短路电流，保证不误动；带时限速断（Ⅱ段）要可靠覆盖本线路全长，并与相邻线路Ⅰ段在定值和时限上配合；过电流保护（Ⅲ段）要作为本线路及相邻线路的后备，按躲过最大负荷电流整定，并逐级配合时限。

三段保护共用同一组电流互感器，但整定值、动作时限和保护范围各不相同。下图给出三段式保护在单侧电源线路上的配置关系与配合逻辑。

整定计算过程

以某35kV单侧电源线路为例，线路L1长度20km，系统最大运行方式下母线A短路容量S_k.max=200MVA，最小运行方式下S_k.min=150MVA，线路单位阻抗x₁=0.4Ω/km，线路最大负荷电流I_L.max=200A，相邻线路L2的Ⅰ段定值I_set2^Ⅰ=1200A。

参数	数值	说明
系统最大短路容量	200 MVA	用于Ⅰ段整定
系统最小短路容量	150 MVA	用于灵敏度校验
线路L1长度	20 km	本线路
线路单位阻抗	0.4 Ω/km	—
最大负荷电流	200 A	用于Ⅲ段整定
相邻线路Ⅰ段定值	1200 A	用于Ⅱ段配合

Ⅰ段（瞬时速断）整定

Ⅰ段按躲过本线路末端最大短路电流整定，可靠系数K_rel=1.3。

母线A处最大三相短路电流：

I_k.max = S_k.max / (√3 × U_N) = 200×10⁶ / (1.732×35×10³) ≈ 3299 A

线路L1末端（母线B处）最大短路电流：

X_L1 = 0.4 × 20 = 8 Ω

I_k.B.max = 3299 × (1 / (1 + 8/(35²/200))) ≈ 3299 × (1 / (1 + 8/6.125)) ≈ 3299 × 0.434 ≈ 1432 A

Ⅰ段定值：I_set1^Ⅰ = K_rel × I_k.B.max = 1.3 × 1432 ≈ 1862 A，取1860 A。

保护范围校验：最小运行方式下，母线A短路电流I_k.A.min = 150×10⁶/(1.732×35×10³) ≈ 2474 A。Ⅰ段保护范围对应阻抗X_set = U_N/(√3×I_set1^Ⅰ) = 35000/(1.732×1860) ≈ 10.86 Ω，保护范围百分比 = (10.86 - 0)/8 × 100% ≈ 135%，但需按最小方式校验：实际保护范围应小于线路全长，满足选择性要求。

Ⅱ段（带时限速断）整定

Ⅱ段需要与相邻线路L2的Ⅰ段配合，可靠系数K_rel=1.1。

I_set1^Ⅱ = K_rel × I_set2^Ⅰ = 1.1 × 1200 = 1320 A

灵敏度校验（按本线路末端最小短路电流）：

I_k.B.min = 2474 × (1 / (1 + 8/(35²/150))) ≈ 2474 × (1 / (1 + 8/8.167)) ≈ 2474 × 0.505 ≈ 1249 A

K_sen = I_k.B.min / I_set1^Ⅱ = 1249 / 1320 ≈ 0.95 < 1.3，灵敏度不满足。

调整：降低Ⅱ段定值或改用与相邻线路Ⅱ段配合。若与相邻线路Ⅱ段配合，取I_set2^Ⅱ=800A，则I_set1^Ⅱ=1.1×800=880A，K_sen=1249/880≈1.42>1.3，满足要求。取880 A，时限t=0.5s。

Ⅲ段（过电流保护）整定

Ⅲ段按躲过最大负荷电流整定，可靠系数K_rel=1.2，返回系数K_re=0.85。

I_set1^Ⅲ = K_rel × K_re × I_L.max = 1.2 × 0.85 × 200 ≈ 204 A，取200 A。

灵敏度校验（本线路末端最小短路电流）：K_sen = 1249 / 200 ≈ 6.25 > 1.5，满足要求。

时限配合：保护1的Ⅲ段时限应与保护2的Ⅲ段时限配合，t₁^Ⅲ = t₂^Ⅲ + Δt = 1.5 + 0.5 = 2.0s。若保护2的Ⅲ段时限为1.5s，则保护1取2.0s。