高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學(xué)為例

馬 兵

高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學(xué)為例

馬 兵

[南方科技大學(xué)]

供配電系統(tǒng)對于科研型高校來說是十分重要的基礎(chǔ)性設(shè)施。其可靠性直接關(guān)系到高校科研、教學(xué)、學(xué)術(shù)交流等日常工作是否可以正常開展。南方科技大學(xué)作為高等教育體制改革的試驗場，通過短短十年時間發(fā)展為“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校，其供電設(shè)施的建設(shè)和保障工作在國內(nèi)高校中具有一定的普遍性和特殊性。建校十年來，南方科技大學(xué)的供配電系統(tǒng)一直處于建設(shè)、改造和保障工作交織的狀態(tài)。其供配電系統(tǒng)也出現(xiàn)過因臺風、外部電纜故障等造成的大范圍和長時間停電事故。因此南方科技大學(xué)的工作人員一直在進行供電保障工作的探索和實踐，從制度和設(shè)備管理的角度出發(fā)、根據(jù)學(xué)校建設(shè)和運行情況來分析問題、制定整改策略和規(guī)劃目標，從而提升供電系統(tǒng)的可靠性，并建立健全供配電保障體系。

科研型高校；風險識別與分析；供配電保障

一、供配電系統(tǒng)基本情況

南方科技大學(xué)一期、二期建筑物共90棟，建筑面積862069.3㎡。校內(nèi)供電采用分散式供電方式，有10kV高壓開閉所4座，10kV外電源進線12條（如圖1），供電總?cè)萘?4000kVA；配電變壓器共計78臺，配電總?cè)萘?9755kVA；應(yīng)急發(fā)電機20臺，發(fā)電機總裝機容量15000kVA。校園三期建設(shè)也正在進行中，供配電系統(tǒng)規(guī)模將進一步擴大。

圖1 南方科技大學(xué)高壓供電系統(tǒng)圖

二、校內(nèi)供電系統(tǒng)的特點

（一）用電量大、外電源進線多，高壓系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

學(xué)校建設(shè)初期由于各種原因未能建設(shè)學(xué)校自己的總變電站，截止目前所有10kV外電源均來自電網(wǎng)所屬的變電站。校內(nèi)供電系統(tǒng)10kV外電源進線共計12條，10kV線路共計66條。隨著三期校園建設(shè)10kV外電源進線預(yù)計會增加到25條。學(xué)校年用電量約1.4億度，電費約9965萬元，位列廣東省高校第一。

（二）實驗室用電負荷增長較快，部分早期實驗樓變壓器預(yù)留容量不足、用電緊張。

學(xué)校正處在高速發(fā)展期，實驗室空間需求不斷增加，很多辦公用房也改為實驗室。很多樓在設(shè)計初期是按試驗和辦公來考慮，有一半面積屬于辦公室。隨著學(xué)校引進大量工科科研團隊，由于實驗室不夠用，將大量辦公室改為實驗室。實驗室用電一直在高速增長，現(xiàn)有供電系統(tǒng)在部分區(qū)域一直處于用電緊張的狀態(tài)，變壓器負載率居高不下。

（三）大部分需要重點保障的重要實驗室沒有雙電源。

校園建設(shè)過程中由于建設(shè)經(jīng)費問題，大部分實驗室未配置雙電源、不間斷電源或?qū)Ｓ脩?yīng)急發(fā)電機。校內(nèi)生物實驗室、超低溫冰箱、數(shù)據(jù)機房、計算機集群等在運行過程中設(shè)備均不能停電。在單路電源的情況下，設(shè)備、電纜發(fā)生故障停電后無法在短時間內(nèi)恢復(fù)供電，在停電檢修期間也無法給一些需要保障的實驗室進行應(yīng)急供電。

（四）重要接待、重大活動和重要會議用電可靠性要求較高。

學(xué)校每年會承辦大量國際性、全國性、省級、市級重大活動、重要接待和學(xué)術(shù)會議，大部分會議室和活動場所也未配置雙路電源活動，會議期間供電保障的壓力巨大。保障工作必須要做到萬無一失，但部分供電備用設(shè)施配置不足，需要進行改造來增加供電保障的技術(shù)手段。

（五）供配電系統(tǒng)自動化程度較低，沒有統(tǒng)一的集中控制和監(jiān)視平臺。

目前全校81間配電房分布比較廣，但是沒有統(tǒng)一的電力自動化監(jiān)視和控制平臺。系統(tǒng)發(fā)生故障后，不能快速定位故障和停電區(qū)域，也不能提前對異常情況進行判斷。這不利于掌握整個供電系統(tǒng)的實時運行情況和發(fā)生意外停電后的應(yīng)急搶修。

保障供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及故障后的應(yīng)急搶修和供電恢復(fù)是一項艱巨的任務(wù)。供電系統(tǒng)是一個由高低壓開關(guān)、電纜、變壓器、配電箱等諸多設(shè)備組成的整體，系統(tǒng)內(nèi)各組成部分存在著各種不確定的風險，都影響著供電系統(tǒng)的整體可靠性。因此需要對現(xiàn)有的供電系統(tǒng)進行風險識別和分析，并制定相應(yīng)的整改措施。

三、校內(nèi)供電系統(tǒng)風險的識別與分析

根據(jù)南方科技大學(xué)供電系統(tǒng)由“校主管部門+第三方物業(yè)公司”運維管理的模式，邀請學(xué)校總務(wù)系統(tǒng)、第三方物業(yè)公司、供電局相關(guān)教授及專家組成專家組，分別從管理、設(shè)備、運行三個方面進行供電系統(tǒng)的風險識別與分析。經(jīng)過專家組交流討論，并匯總整理專家意見，最終提煉出南方科技大學(xué)供電保障體系的主要風險類型、因素及分析，詳見表1。

表1 南方科技大學(xué)供電系統(tǒng)風險識別和分析匯總表

四、供電系統(tǒng)風險和隱患的整改

根據(jù)專家組給出的風險和隱患結(jié)果，分別從以下三個方面進行整改。

（一）管理風險的整改

針對管理風險。一方面，學(xué)校成立設(shè)施設(shè)備維護辦公室，負責管理全校公用設(shè)施設(shè)備的運行與維護，招聘多名具有豐富現(xiàn)場工作經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員，目前已有5名具有機電、電氣專業(yè)高級工程師或工程師職稱的管理人員；另一方面，對物業(yè)工程部的管理構(gòu)架進行了調(diào)整，增加強電專業(yè)工程師崗位，并增加針對重要活動和會議的應(yīng)急保障組。重大活動保障現(xiàn)場如圖2。

圖2 重大活動供電保障現(xiàn)場

（二）運行風險的整改

1.學(xué)校設(shè)備房較分散，設(shè)備巡檢區(qū)域較廣，全校設(shè)備沒有統(tǒng)一編號，高壓供電網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作事故。物業(yè)工程部根據(jù)供電局設(shè)備編號原則結(jié)合自身系統(tǒng)的特點，對全校73間配電房、301臺高壓開關(guān)柜、78臺變壓器進行了統(tǒng)一雙重編號（設(shè)備名稱+數(shù)字編號，如圖3），繪制系統(tǒng)圖并制作了統(tǒng)一的編號牌，方便維護和管理。

圖3 校內(nèi)系統(tǒng)圖及設(shè)備雙重編號

2.針對操作票填寫、審核、簽發(fā)流程不規(guī)范，倒閘操作監(jiān)護不到位的問題。學(xué)校建設(shè)了“高壓供電系統(tǒng)防誤操作閉鎖系統(tǒng)”，該系統(tǒng)可以提前在系統(tǒng)內(nèi)模擬高壓設(shè)備的操作流程，經(jīng)系統(tǒng)效驗無誤后，可自動生成操作票。同時電子操作票導(dǎo)入電腦鑰匙，現(xiàn)場操作時通過電子鑰匙逐步解鎖需要操作的設(shè)備，避免了因人為失誤造成的誤操作事故。該系統(tǒng)建設(shè)共安裝防誤主機一套、12位接電線管理柜一臺、解鎖鑰匙管理機一套、設(shè)備鎖具1200多個、接電線閉鎖樁400多個（如圖4）。

圖4 高壓供電設(shè)備防誤操作閉鎖系統(tǒng)

（三）設(shè)備風險的整改

1.針對老舊實驗室電纜溝預(yù)留不足的問題，學(xué)校進行了實驗室戶外電纜溝改造項目。新擴建戶外電纜溝140多米，解決了因電纜溝預(yù)留空間不足造成溫度過熱和擴容電纜路徑不通的問題（如圖5）。

圖5 戶外低壓電纜溝改造前與改造施工中

2.針對部分重要會議室、實驗室為單回路供電的問題。考慮到學(xué)校后勤經(jīng)費不足，學(xué)校針對主要矛盾，對重要的會議室和個別重要實驗室進行了雙電源改造，在部分實驗室裝設(shè)了由應(yīng)急發(fā)電機供電的小功率應(yīng)急插座，共安裝配電箱75個、敷設(shè)各規(guī)格電纜2105米，實現(xiàn)重點保障場所雙路電源供電（如圖6）。其中國際會議中心，不但實現(xiàn)了照明、會務(wù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的雙電源供電保障，還可以通過外接應(yīng)急發(fā)電車實現(xiàn)會議中心含中央空調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)共計1200kW用電負荷的保障。

圖6 會議中心改造及發(fā)電車應(yīng)急保障

3.由于學(xué)校為分期、分標段建設(shè)，校內(nèi)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較分散，每個建設(shè)標段為一個系統(tǒng)。收費、電量計量、電力數(shù)據(jù)采集總共十多套系統(tǒng)。要將這十幾套系統(tǒng)統(tǒng)一為一個平臺，其工程量比較大，所需費用也是千萬級的，這與新建一套平臺系統(tǒng)的工作量幾乎一致。為了方便對供電設(shè)施設(shè)備進行管理，學(xué)校建設(shè)了能源監(jiān)控室，將眾多系統(tǒng)集中在一起進行管理（如圖7）。但集中管理過程中因為系統(tǒng)眾多、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，調(diào)取數(shù)據(jù)需要在不同的平臺進行操作，后續(xù)計劃根據(jù)經(jīng)費情況分批對系統(tǒng)進行整合。

圖7 校能源監(jiān)控室

4.針對部分區(qū)域變壓器負載率過高的問題，學(xué)校籌集資金在用電需求較大、變壓器負荷率居高不下的區(qū)域進行了擴容改造。通過新建和改造高壓供電網(wǎng)絡(luò)，陸續(xù)新引入10kV電源進線5條，新建高壓開關(guān)柜47臺，新增可用供電容量35000kVA；新增變壓器5臺，新增容量共計8200kVA。圖8是學(xué)校自行擴建的開閉所及配電房。

圖8 新建高低壓配電房

五、下一步需要繼續(xù)開展的工作

（一）開展實驗室應(yīng)急電源建設(shè)工作。

實驗室是供電保障工作中非常重要的保障對象。實驗室內(nèi)有大量需要不間斷供電的儀器，一旦突發(fā)停電將造成不可挽回的損失，例如冷凍電鏡、大型數(shù)據(jù)機房、大型計算平臺、超低溫冰箱、負壓生物實驗室等。但是由于經(jīng)費問題，大部分實驗室在建設(shè)初期未能配置雙電源、UPS（不間斷供電設(shè)備）或應(yīng)急發(fā)電機，設(shè)備或電纜故障造成意外停電后無法短時間內(nèi)恢復(fù)。因此后續(xù)在經(jīng)費允許的情況下，將分批對實驗室進行應(yīng)急保障電源的建設(shè)。

（二）對全校電力自動化系統(tǒng)進行整合。

推進電力自動化系統(tǒng)平臺整合，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控、故障預(yù)警和應(yīng)急故障處理，實現(xiàn)校內(nèi)統(tǒng)一的電力集中監(jiān)控和調(diào)度，提高供電系統(tǒng)保障水平和應(yīng)急故障處理時間。

（三）配置移動應(yīng)急發(fā)電機、UPS不間斷電源等應(yīng)急保障設(shè)備。

目前,實現(xiàn)高可靠性供電的途徑大體上有兩條:一條是采用多路市電供電或采用應(yīng)急發(fā)電機作為后備電源,來保證供電可靠性，如雙電源切換系統(tǒng)。這樣,可以把供電可靠性由每路的99%提高到99.99%。另一個提高供電可靠性的途徑是采用UPS不間斷電源。UPS采用蓄電池把能量儲存起來。當市電不足或中斷時,由逆變裝置將儲存的能量轉(zhuǎn)換為交流電,輸出為負載供電。這種裝置,可以使供電可靠性達到99.9999%.[1]

因此在完善重點實驗室、重點會議室雙電源或應(yīng)急供電系統(tǒng)建設(shè)的同時，考慮配置移動式應(yīng)急發(fā)電機，在發(fā)生設(shè)備或電纜故障造成意外停電時，可及時采用應(yīng)急發(fā)電機快速恢復(fù)供電。為重要活動和會議場所配置UPS不間斷電源，利用應(yīng)急發(fā)電機和UPS不間斷電源為重要活動和會議進行不間斷供電保障。

（四）加強對現(xiàn)有設(shè)備的維護保養(yǎng)。

建立全校供電設(shè)備定期維護保養(yǎng)制度，明確保養(yǎng)周期和保養(yǎng)內(nèi)容，做好設(shè)備定期檢修；加強日常設(shè)備巡視工作，明確設(shè)備巡視要求，開展配電設(shè)備常態(tài)化熱成像測溫；完善缺陷上報、備品備件采購、缺陷處理等流程，及時消除設(shè)備運行隱患。確保供電設(shè)備處在最佳的運行狀態(tài)。

（五）繼續(xù)完善應(yīng)急保障體系。

根據(jù)重點保障場所的用電設(shè)備情況，繼續(xù)補充和完善每個場所、各種情況下的應(yīng)急處理流程；定期對應(yīng)急保障設(shè)備、線路、備品備件進行全面檢查；對應(yīng)急保障人員進行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其應(yīng)急處理能力和技能；進行應(yīng)急保障演練，檢驗應(yīng)急處理流程的可行性和有效性，提高應(yīng)急處理能力。[2]

六、總結(jié)

供電保障工作一方面要考慮日常情況下對設(shè)備的巡視、維護和檢修到位，確保設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。另一方面要考慮在有突發(fā)情況時有經(jīng)驗豐富的應(yīng)急保障人員、有可執(zhí)行的保障預(yù)案、有可利用的后備措施。從制度和設(shè)備兩個方面共同提高，從日常工作和突發(fā)情況全面考慮，是做好高校供電保障工作的必要前提。

[1]楊忠,蘆雨帆.大型重要活動保電研究[J].農(nóng)村電氣化,2020(10):23-25.

[2]喬鵬華.高校重要活動供電保障措施探討[J].高校后勤研究,2020,219(06):51-52.

（責任編輯：趙鵬程）