1. 项目背景与核心目标
35kV电力系统作为工业供电网络的重要组成部分，其保护系统的可靠性直接关系到生产安全和电能质量。本次课程设计聚焦于该电压等级下的三段式电流保护方案，通过仿真手段验证本级线路与下级线路发生相间短路时的保护动作逻辑。
这个设计的实际价值在于：当变电站出线或厂区内部35kV线路发生AB、BC、CA相间短路时，保护装置必须快速准确地识别故障位置（是本线路末端还是下一级线路始端），从而决定启动速断、限时速断还是过电流保护。这种分级配合的可靠性，需要通过严谨的整定计算和仿真验证来确保。
2. 保护原理与整定计算
2.1 三段式保护的基本构成
典型的电流保护包含三个层级：
- I段速断保护：动作电流按躲过本线路末端最大短路电流整定，动作时限为0秒，实现瞬时切除故障
- II段限时速断：保护范围延伸至下级线路首端，时限通常设置为0.3-0.5秒
- III段过电流保护：作为后备保护，按最大负荷电流整定，时限采用阶梯原则
关键提示：35kV系统一般采用两相两继电器式接线（如A、C相装设继电器），这是考虑到相同短路类型中AC相故障电流最大的特性。
2.2 具体整定计算示例
假设某35kV线路参数如下：
- 系统等效阻抗：Zs=2Ω
- 线路单位长度阻抗：Z1=0.4Ω/km
- 线路长度：L1=15km（本级），L2=10km（下级）
- 变压器额定容量：SN=10MVA，Uk%=7.5
计算步骤：
-
末端三相短路电流：
$$ I_{k3} = \frac{U_n}{\sqrt{3}(Z_s + Z_1L_1)} = \frac{35}{\sqrt{3}(2+0.4×15)} = 2.45kA $$ -
I段整定值：
$$ I_{op.I} = K_{rel}×I_{k3} = 1.2×2.45 = 2.94kA $$
（可靠系数Krel取1.2） -
II段需保护下级线路首端：
$$ I_{k3.next} = \frac{35}{\sqrt{3}(2+0.4×25)} = 1.47kA $$
$$ I_{op.II} = K_{rel}×I_{k3.next} = 1.2×1.47 = 1.76kA $$
时限取0.3s