第4章电流保护整定计算（二）

第四节限时电流速断保护（Ⅱ段）的整定原则与配合方法

各位同行，咱们接着聊电流保护。上一节我们把Ⅰ段（瞬时电流速断）讲透了，今天来啃Ⅱ段——限时电流速断保护。

说实话，Ⅰ段保护虽然快，但有个硬伤：它保护不了线路全长。为什么？因为躲不过线路末端的最大短路电流。那怎么办？加个Ⅱ段呗。Ⅱ段的任务就是：把Ⅰ段没覆盖到的区域补上，同时带点延时，跟下一级保护配合好。

一、Ⅱ段保护的核心思想

我个人理解，Ⅱ段保护就干两件事：

保护范围延伸——覆盖本线路全长，甚至延伸到相邻线路的一部分
时间配合——加一个延时，确保下级保护先动作

你想想看，如果Ⅰ段保护范围只有线路的80%，那剩下20%怎么办？靠Ⅱ段。但Ⅱ段不能乱动，得等下级保护先跳，它才跳。这就是「限时」的由来。

Ⅱ段整定的两个关键参数：

动作电流：按躲过相邻线路Ⅰ段保护范围末端短路来整定
动作时间：比相邻线路Ⅰ段动作时间大一个时间级差Δt

二、整定原则——我习惯这么记

整定原则其实就一句话：跟下级Ⅰ段配合。但具体怎么配合？我拆成三步来讲。

1. 动作电流整定

Ⅱ段的动作电流，要躲过相邻线路Ⅰ段保护范围末端（也就是相邻线路Ⅰ段保护范围边界）发生短路时的最大短路电流。

公式长这样：

I_op.Ⅱ = K_rel × I_k.max(相邻Ⅰ段末端)

其中：

K_rel——可靠系数，一般取1.1~1.2（我习惯取1.15，留点余量）
I_k.max——相邻线路Ⅰ段保护范围末端发生三相短路时的最大短路电流

嗯，这里要注意：这个电流值不是随便取的。你得先算出相邻线路Ⅰ段的保护范围，再算那个点上的短路电流。我在项目里见过有人直接拿线路末端电流来算，结果整定值偏大，保护范围缩水了。

2. 动作时间整定

时间整定简单：

t_Ⅱ = t_Ⅰ(相邻) + Δt

Δt一般取0.3~0.5秒。我个人习惯取0.3秒，除非是老旧设备或者断路器动作慢，才取0.5秒。

为什么是0.3秒？因为微机保护的动作时间一般在20~40ms，加上断路器固有分闸时间60~80ms，再留点裕度，0.3秒足够。我曾经碰到过一个项目，时间级差取了0.2秒，结果下级保护还没跳完，上级Ⅱ段就动作了——这就是配合失败。

3. 灵敏度校验

整定完了，得看看灵敏度够不够。校验点选在本线路末端：

K_sen = I_k.min(本线路末端) / I_op.Ⅱ

要求：K_sen ≥ 1.3~1.5

如果灵敏度不够怎么办？我遇到过这种情况，当时是这么处理的：

降低可靠系数（但不能低于1.1）
或者跟相邻线路的Ⅱ段配合（时间更长，但电流可以更小）
实在不行，考虑加方向元件

避坑指南：

我曾经在一个35kV变电站项目里，Ⅱ段灵敏度怎么算都不够。后来发现是相邻线路的Ⅰ段保护范围算错了——那哥们把线路阻抗算小了，导致短路电流偏大。重新算了一遍，灵敏度就过了。所以，基础数据一定要核实，尤其是线路阻抗和系统阻抗。

三、配合方法——手把手教你算

光讲理论不行，咱们来走一遍实例。假设一个简单辐射网：

参数	线路AB	线路BC
线路长度	10 km	8 km
单位阻抗	0.4 Ω/km	0.4 Ω/km
系统阻抗（最大/最小）	5 Ω / 8 Ω	—
系统电势	10.5 kV	—

第一步：计算相邻线路BC的Ⅰ段保护

BC线路Ⅰ段动作电流（假设可靠系数1.2）：

I_op.Ⅰ(BC) = 1.2 × I_k.max(BC末端)
           = 1.2 × (10.5×10³/√3) / (5 + 0.4×8)
           = 1.2 × 6062 / 8.2
           = 1.2 × 739.3
           = 887.1 A

第二步：计算BC线路Ⅰ段保护范围末端的位置

这个位置对应的阻抗：

Z_set.Ⅰ(BC) = 10.5×10³/√3 / 887.1 = 6.83 Ω
保护范围 = (6.83 - 5) / 0.4 = 4.58 km（从B母线算起）

第三步：计算AB线路Ⅱ段动作电流

先算BC线路Ⅰ段保护范围末端（距B母线4.58 km处）的短路电流：

I_k(BCⅠ段末端) = (10.5×10³/√3) / (5 + 0.4×4.58)
                = 6062 / 6.83
                = 887.1 A（跟动作电流一致，验证正确）

AB线路Ⅱ段动作电流（可靠系数取1.15）：

I_op.Ⅱ(AB) = 1.15 × 887.1 = 1020.2 A

第四步：整定动作时间

t_Ⅱ(AB) = t_Ⅰ(BC) + Δt = 0 + 0.3 = 0.3 s

第五步：灵敏度校验

校验AB线路末端（B母线）的最小短路电流：

I_k.min(AB末端) = (10.5×10³/√3) / (8 + 0.4×10)
                 = 6062 / 12
                 = 505.2 A

K_sen = 505.2 / 1020.2 = 0.495

嗯，灵敏度只有0.495，远小于1.3。这说明什么？说明Ⅱ段保护范围根本到不了线路末端。

怎么办？

这种情况下，我一般会考虑跟BC线路的Ⅱ段配合。虽然时间会长一些（0.6s），但动作电流可以降下来。重新算一下：

假设BC线路Ⅱ段动作电流为600A，则AB线路Ⅱ段动作电流：

I_op.Ⅱ(AB) = 1.15 × 600 = 690 A
K_sen = 505.2 / 690 = 0.732

还是不够。那就只能加方向元件，或者考虑用距离保护了。说实话，这种情况在短线路中很常见，别硬撑。

四、知识体系总览

下面这张图，是我自己总结的Ⅱ段整定逻辑，你一看就明白：

五、几个容易踩的坑

最后，我把自己这些年踩过的坑总结一下，你遇到了能少走弯路：

系统阻抗别搞错：最大运行方式和最小运行方式下的系统阻抗差别很大，直接影响短路电流计算。我见过有人把最大和最小搞反了，整定值直接偏了30%。
时间级差别乱取：0.3秒是常规值，但如果上下级保护装置类型不同（比如一个微机保护一个电磁型），建议取0.5秒。电磁型继电器动作时间离散性大，0.3秒可能不够。
别忘了考虑分支系数：如果是环形网络或者有分支线路，短路电流分配会变化。这时候要引入分支系数K_branch，公式变成：I_op.Ⅱ = K_rel × I_k / K_branch。这个我在后面讲网络保护时会细说。
灵敏度校验别偷懒：我见过有人只算最大方式下的灵敏度，结果最小方式下保护拒动。记住，灵敏度校验要用最小短路电流。

好了，Ⅱ段保护就讲这么多。说白了，它就是Ⅰ段的「补丁」——范围更大，速度稍慢。整定时记住「跟下级Ⅰ段配合」这个核心，再注意灵敏度校验，基本不会出大问题。