摘 要：介绍了某500kV变电站一起站用变低压交流动力回路故障着火，引燃同沟布置的控制电缆，致使500kV两条母线跳闸失压的事故。综合调查分析站用变低压交流动力回路发生火灾原因，并针对该问题提出改进措施，从根源降低站用变运行中的火灾隐患，防止再次发生类似变电站低压电缆火灾，提升站用变运行安全。
关键词：动力回路；站用变；电子脱扣器
1 事故概况及原因分析
变电站站用电系统主要为开关储能，主变压器冷却器和有载调压，端子箱、机构箱加热、照明、驱潮装置，安防消防，交流操作机构，直流系统整流等站用设备提供电能来源。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接影响整座变电站的安全运行，严重时甚至会扩大事故停电范围[1,2]。
2019年，某 500千伏变电站5021开关至5021C相CT之间电缆沟内的动力电缆（接带52继电保护小室空调、照明负荷）年久老化导致绝缘降低，在连续阴雨天气影响下，电缆相线对钢铠层发生放电，其中钢铠电阻约3.1欧姆，故障电流为71A，故障电流未能达到塑壳断路器最小动作电流值120A，该塑壳开关拒动，持续电弧燃烧造成了电缆相间绝缘破坏，进而事故发展成相间短路，使塑壳断路器速断跳闸，电缆沟内该动力电缆故障着火，引燃同沟布置的控制电缆，导致失灵保护接点导通跳闸，500千伏Ⅰ母、Ⅱ母失灵保护先后动作，两条母线跳闸失压。
通过对事故的调查分析，导致该事故发生的原因包括：
1）动力电缆年久老化，绝缘降低，安全性能下降。
2）阴雨天气使得电缆沟内湿度增大，电缆沟内除湿效果差，导致电缆相线对钢铠层发生放电。
3）该动力电缆负荷过大。
4）塑壳断路器灵敏度未达到要求，未能及时动作，隔离故障点。
2 改进措施
根据上述分析，为防止发生站用电系统低压交流动力回路电缆火灾事故，改善站用电低压交流系统的运行状况、提升站用电低压交流回路的保护能力，本文提出通过对站用电系统接线方式和负荷进行核查，测量、分析、优化及调配站用电系统负荷，采用投入站用变零序保护或告警、提升馈线空气开关保护灵敏度等方法进行针对电缆火灾隐患的改进措施。具体提出可采用措施有：
2.1 规范站内高压配电室管理
考虑到电缆沟内湿度过大对电缆安全有重大隐患，提出变电站内高压室进行密封、防尘、除湿整治，通过通风降温或密闭除湿策略自动（手动）控制配电室温湿度，并且保持夏季高压室内最高温度不高于室外环境温度2℃，常年湿度控制在75%及以下。该措施既能有效保持电缆室内、电缆沟内温湿度适合，又能逐步停用空调，实现节能降耗耗、减少电气火灾隐患。
2.2 站用电动力电缆接线、负荷核查及运行状况排查
应根据站用电系统设计图对站用电缆接线及所接负荷的实际情况开展全面核查工作。核查各级空气开关配置和各级动力电缆馈线（大于10m）的电缆型号、截面（芯数*截面）、并联根数及其长度[3]。通过对站内大负荷电缆进行负荷电流的测量和分析，合理进行调配，减少单一电缆长时间承受大电流。
可通过电能量计费系统对所辖站每月站用电情况进行统计分析，找出站用电量明显异常的变电站进行站用负荷核查，通过完善负荷供电模式，优化设备间的空调配置及启动温湿度设置，关闭夜间无效照明等措施降低站用变安全风险。
并且对站用电三相动力负荷平衡性进行分析，进行母线出线馈线负荷三相不平衡的均衡性调配，确保站变低压侧中性点零序电流保护告警的灵敏度。
同时对运行十年以上的长动力电缆，重点为：变压器冷却系统、空调、加热器、大功率照明和消防水泵回路，要进行逐一停电，开展绝缘测试，绝缘电阻不合格应及时安排更换；运行十五年以上且运行状态较差的动力电缆要结合改造予以更换。
2.3 开展站用低压动力电缆各级断路器配合和相间短路、单相接地故障灵敏度校核整治
针对事故中保护未能及时可靠动作，提出站用变低压侧开关应配置过流保护，站用变低压侧中性点应配置并投入零序电流保护功能。如站用变低压侧未配置零序电流保护功能，应在其中性点加装零序电流互感器，实现接地故障的可靠告警，及时发现故障，降低风险。
事故中继电器未能及时动作是使事故范围扩大的重要原因，因此提出上下级空气开关配合核查和空气开关灵敏度校验对动力电缆回路上下级空气开关配合情况进行校核，其中热磁脱扣器上下级空气开关额定电流比应大于1.5，不满足要求应安排更换。
对站用400V长馈线（100米及以上）应进行塑壳断路器电流整定值灵敏度校验：电缆末端相间短路、单相接地故障电流值应不小于塑壳断路器电流整定值的1.2倍。空气开关灵敏度校验依据[5]：
1）计算系统电抗：
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。
3）计算电缆阻抗
各类常用电缆单位长度的阻抗值可通过查询每米电缆线路阻抗表查询获取。
配电屏母线阻抗：电气一次手册规定“为了简化计算，可以不考虑占回路总阻抗10%以下的元件。”因此，在一般情况下只需计及电缆长度超过10m的导体电缆的阻抗。
馈线电缆阻抗：馈线电缆阻抗（，）=电缆长度×每米阻抗值（查表）；
4）电缆末端单相最小短路电流计算及空气开关灵敏度校验：
电缆长度大于等于100m的电缆首端空气开关，包括中央配电屏、分电屏、动力箱及配电箱中的空气开关，应进行空气开关灵敏度校验。计算电缆回路末端单相短路电流（最小短路电流）：
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对于不满足要求的动力电缆馈线，提出采用加大长电缆截面、更换保护定值可调的电子式脱扣器空气开关、配置馈线零序电流保护功能、或者配置剩余电流动作保护装置，从而使空气开关灵敏度达到要求。
综合考虑工作量，工作开展难易程度，以及需要投入的人力、物力、财力等，采用更换保护定值可调的电子脱扣器空气开关的措施能够使保护灵敏度达到要求。
3 结论
通过分析某500kV变电站一起站用变低压交流动力回路故障着火，引燃同沟布置的控制电缆，致使500kV两条母线跳闸失压事故的原因。从多方面提出防止站用变低压侧电缆发生火灾的改进措施，着重分析了空气开关灵敏度校验方法的详细过程，并且提出采用更换保护定值可调的电子脱扣器空气开关的措施能够使线路中的断路器在电缆回路末端单相短路电流（最小短路电流）时可靠动作，从根源降低站用变运行中的火灾隐患，提升站用变安全。
参考文献：
[1]赖尚峰,姚汉梁,温英才,段开元,等. 站用变低压开关欠压脱扣动作原因分析及改进[J]. 电力安全技术,2016(5):28-31.
[2] 蔡明,周铀,程文星.变电站站用电系统故障分析及改进措施[J]. 电器与能效管理技术,2016(3):72-77.
[3] 220kV ~1000kV变电站站用电设计技术规程:DL_T 5155-2016[S].
[4] 三相配电变压器能效限定值及节能评价值:GB 20052-2006[S].
[5] 刘屏周.工业与民用供配电设计手册[M]. 北京,中国电力出版社,2017.