楊華龍，張 璋

（北京化工大學(xué)，北京 100029）

0 引言

隨著高校教學(xué)、科研、生活條件的不斷改善和教育事業(yè)的發(fā)展，用電需求激增，原有高校電力方面的基礎(chǔ)設(shè)施越來越不適應(yīng)發(fā)展的需求，時(shí)常出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行、電力容量不足、電力供應(yīng)不穩(wěn)定的情況，需要通過電力增容改造增加供電容量，以滿足高校的電力需求?，F(xiàn)以北京化工大學(xué)東校區(qū)實(shí)施的電力增容改造改造案例進(jìn)行分享和交流。

1 供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀

學(xué)校原供電容量總計(jì)為12 710 kV·A，10 kV 雙路電纜供電，同時(shí)運(yùn)行，高壓有聯(lián)絡(luò)。學(xué)校現(xiàn)有建筑面積30 萬平方米，根據(jù)建設(shè)“雙一流”高等院校的要求，學(xué)校因新建軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心的配套科研樓，特申請(qǐng)?jiān)鋈?。原有高?#總配遷移至高精尖大廈地下一層新總配，涉及到的改造內(nèi)容有變配電室改造，電力增容、新總配高壓供電電纜及各出線回路高壓、低壓電纜重新敷設(shè)，新舊高低壓供電線路倒切等內(nèi)容。

從以下5 個(gè)方面了解學(xué)校用電情況：

（1）了解學(xué)校目前總用電容量、從變電站及分界室引入學(xué)校的高壓供電電纜運(yùn)行情況，上級(jí)電源供電情況。需要增加用電容量，判斷原有供電電纜是否滿足需要增加的用電容量，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況考慮供電電纜是否需要增容。

（2）各配電室運(yùn)行情況，了解總配與各分配變壓器容量，變壓器的運(yùn)行情況。對(duì)于超負(fù)荷運(yùn)行的變壓器，考慮增加變壓器容量，或新建配電室、箱變。

（3）各配電室運(yùn)行情況，了解各配電室高峰期用電情況，確定各配電室是否有超負(fù)荷運(yùn)行的情況，將有超負(fù)荷運(yùn)行的配電室列入需要改造的范圍。

（4）低壓供電的運(yùn)行情況，了解各配電室在學(xué)校的具體位置、低壓供電范圍以及主要用電負(fù)荷情況。

（5）高低壓電纜出線路徑情況，了解總配到各分配電室電纜出線路徑。同時(shí)了解校區(qū)內(nèi)地下管網(wǎng)情況，確定可以開挖的路段。了解是否有預(yù)留電力管線，對(duì)高低壓電纜的路徑情況做出更好的規(guī)劃。學(xué)?；居秒娗闆r見表1。

表1 學(xué)?；居秒娗闆r

2 電力增容及配電規(guī)劃建設(shè)方案

2.1 近期及遠(yuǎn)期用電規(guī)劃

（1）夏季用電高峰期1#總配和機(jī)械樓箱變會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的情況，經(jīng)常需要拉閘限電，嚴(yán)重影響師生實(shí)驗(yàn)與辦公。此次改造原有高壓1#總配遷移至科研樓地下一層新總配，除原有1#總配所有低壓出線負(fù)荷外還需考慮科研樓用電負(fù)荷情況。通過統(tǒng)計(jì)科研樓新增設(shè)備容量情況及了解低壓出線負(fù)荷情況后，通過負(fù)荷計(jì)算將原有用電容量2×1000 kV·A 增加至4×2000 kV·A。解決了1#總配夏季用電高峰用電容量不足的問題。

（2）電纜載流量小于斷路器整定值的情況。斷路器對(duì)出線電纜起不到保護(hù)作用。電纜長(zhǎng)期處于過載運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行溫度過高，會(huì)燒壞電纜銅芯內(nèi)層絕緣皮，導(dǎo)致電纜相間短路。以學(xué)?；翨 座實(shí)驗(yàn)樓出線電纜為例，出線斷路器整定值為600 A，出線電纜為單根ZR-YJV-4×185+1×95。此電纜為校辦廠舊電纜，運(yùn)行電流長(zhǎng)期持續(xù)在580 A 左右。電纜長(zhǎng)期過載運(yùn)行造成電纜成段絕緣受損短路。此次電力增容對(duì)電纜載流量小于斷路器整定值的供電線路重新進(jìn)行電纜選型，敷設(shè)新供電線路。

（3）原有電纜大多數(shù)為直埋電纜，由于學(xué)校校園環(huán)境景觀提升及地下管網(wǎng)改造工程在施工過程中使用施工機(jī)械，對(duì)直埋電纜造成了不同程度的機(jī)械外力損傷。由于電纜埋深均在0.7 m以下，電纜受到機(jī)械損傷后施工人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理就進(jìn)行回填，在一段時(shí)間之后電纜發(fā)生短路故障才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。僅2019年，處理的因電纜故障導(dǎo)致的停電發(fā)生就有6 次。本次增容新規(guī)劃了電力管網(wǎng)，敷設(shè)了熱浸塑鋼管，增加了電力管井，涉及高低壓電纜全部穿管，排除了此類隱患。

（4）需要考慮的用電規(guī)劃：①新建高精尖大廈的用電負(fù)荷；②圖書館進(jìn)行核心機(jī)房建設(shè)增加的容量；③機(jī)械樓箱變超負(fù)荷運(yùn)行，新建污水站箱變，將附近樓宇負(fù)荷切改至污水站；④新建有機(jī)樓箱變，解決供電半徑過長(zhǎng)；⑤為將來實(shí)驗(yàn)室預(yù)留用電。增容后批準(zhǔn)變壓器容量：2000 kV·A×4、1250 kV·A×2、1000 kV·A×2、800 kV·A×2，總計(jì)23 550 kV·A，實(shí)增10 840 kV·A。

學(xué)校增容后用電情況見表2，增容后高壓電氣主接線圖如圖1 所示。

圖1 高壓電氣主接線圖

表2 學(xué)校增容后用電情況

2.2 電力增容方案

（1）根據(jù)學(xué)校長(zhǎng)期的用電情況規(guī)劃進(jìn)行增容申請(qǐng)批復(fù)，明確需要申請(qǐng)?jiān)黾拥碾娏θ萘繘r。確定原有高壓供電電纜容量不足，需要重新敷設(shè)并更換高壓進(jìn)線電纜。確定新建高精尖地下一層總配電室及裝機(jī)容量。根據(jù)學(xué)校新增用電容量區(qū)域性并結(jié)合校園用電規(guī)劃情況選址新建箱式變電站，按低壓電纜供電半徑250 m 范圍以內(nèi)考慮。

（2）供電半徑過長(zhǎng)導(dǎo)致供電質(zhì)量差、壓降高、電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。供電半徑指的是同一電壓等級(jí)下，供電線路的長(zhǎng)度?！豆I(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》中規(guī)定，低壓供電半徑不宜超過200～250 m。低壓出線的調(diào)整，根據(jù)就近原則將部分遠(yuǎn)距離負(fù)荷用電調(diào)整到新建箱式變電站中，以保證學(xué)校安全用電及穩(wěn)定性。部分原來供電半徑超過250 m 的低壓用電調(diào)整到附近的箱變中供電，以減少原來超負(fù)荷運(yùn)行的分配電室的低壓用電，達(dá)到穩(wěn)定供電與節(jié)能的目的。以學(xué)校安華大廈供電線路為例，安華大廈由1#總配供電，其供電半徑為600 m，嚴(yán)重超出了手冊(cè)規(guī)定的供電半徑。本次電力增容改造考慮校園整體規(guī)劃。因此申請(qǐng)新建了2 處箱變，新增1#箱變?nèi)萘?×1000 kV·A，2#箱變?nèi)萘?×800 kV·A。解決了供電半徑過長(zhǎng)的問題。

箱變位置的選擇應(yīng)滿足以下條件：①盡量靠近低壓用電負(fù)荷比較集中的區(qū)域，最好位于各低壓用電負(fù)荷的中心位置；②電力管井及配電室的位置選擇應(yīng)烤爐低壓電纜進(jìn)出線方便；③盡量接近供電電源側(cè)；④電氣設(shè)備運(yùn)輸方便；⑤不宜靠近容易積水或給排水管線密集的場(chǎng)所；⑥不應(yīng)設(shè)置在長(zhǎng)期存在積水的場(chǎng)所。

3 總配遷移改造與供電線路倒切方案分析

原有1#總配在高精尖大廈建筑施工范圍內(nèi)，位于建筑北側(cè)紅線范圍內(nèi)，需要拆除。新建高精尖大廈設(shè)置有新總配2#，需要將原有1#總配與高精尖大廈新2#總配結(jié)合，考慮將2#總配設(shè)置與高精尖大廈地下一層。因?qū)W校不能長(zhǎng)時(shí)間停電，故在總配遷移改造過程中需要先切改高壓一路供電線路，待高壓一路供電線路后再進(jìn)行高壓二路供電線路切改。切改供電線路期間，對(duì)于不能停電的單路供電的負(fù)荷，需考慮租用柴油發(fā)電車供電。

3.1 新總配電力設(shè)備安裝

首先高精尖大廈新總配電力設(shè)備要安裝完畢。包括新總配的高壓柜、變壓器、低壓柜、直流屏、室內(nèi)環(huán)網(wǎng)地線安裝完成。等電位箱安裝完畢。高壓柜整體連盤，低壓柜整體連盤。變壓器外殼安裝，變壓器中性點(diǎn)制安完成。高壓柜二次線路接線、低壓柜二次線路敷設(shè)接線。變壓器溫控線箱二次線路敷設(shè)接線，變壓溫控箱及風(fēng)機(jī)傳動(dòng)安裝調(diào)試完成。敷設(shè)高壓柜至本室變壓器的高壓電纜，電纜頭制作安裝完成。新裝配電室內(nèi)高壓柜，變壓器，高壓電纜交接試驗(yàn)，綜合保護(hù)裝置調(diào)試。敷設(shè)分界室至新總配高壓電纜?？偱渲料录?jí)分配高壓電纜敷設(shè)完畢，終端頭制作安裝完成。

3.2 供電線路倒切

（1）切改高壓供電電纜線路。停原1#總配二路高壓電纜，計(jì)量表遷移。1#總配及下級(jí)分配電室倒閘操作，用高壓4#母線帶全部負(fù)荷。加強(qiáng)監(jiān)視配電室用電負(fù)荷，不超過進(jìn)線過流的保護(hù)定值，必要時(shí)限電拉負(fù)荷，確保重要用戶的供電。接駁二路高壓電纜進(jìn)入新總配，由正式電纜帶新總配高壓4#、5#母線。

（2）下級(jí)分配電室電纜倒切?？萍即髲B配電室、圖書館配電室、寰球配電室、學(xué)生宿舍6 號(hào)樓配電室倒閘操作。下級(jí)分配用1#變帶全部負(fù)荷，2#變停運(yùn)。切改并接駁科技大廈配電室二路、圖書館配電室二路、寰球配電室二路、研一配電室二路高壓電纜至新總配二路高壓線路供電。

（3）切改原1#總配電室402 低壓出線電纜至科研樓新總配。此時(shí)運(yùn)行狀態(tài)為高壓一路為原1#總配供電，高壓二路為新總配供電。

（4）切改一路高壓電纜。停原1#總配一路高壓電纜，計(jì)量表遷移。下級(jí)分配電室倒閘操作，科技大廈配電室、圖書館配電室、寰球配電室、學(xué)生宿舍6 號(hào)樓配電室、東家屬箱變倒閘操作，用2#變帶全部負(fù)荷，1#變停運(yùn)。機(jī)械樓箱變、家屬12 號(hào)樓箱變?yōu)閱温饭╇娗揖谝宦?，重要?fù)荷租用柴油發(fā)電機(jī)供電。切改并接駁一路高壓電纜進(jìn)入新總配。

（5）下級(jí)分配電室電纜倒切。切改科技大廈配電室一路、圖書館配電室一路、寰球配電室一路、學(xué)生宿舍6 號(hào)配電室一路至新總配一路高壓線路供電。高壓倒切完成后，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。下級(jí)雙路供電分配2 臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)開關(guān)分開。

（6）切改原1#總配電室401 低壓出線電纜至科研樓新總配。聯(lián)絡(luò)開關(guān)分開，雙路電源同時(shí)運(yùn)行。至此供電線路倒切完畢。

供電線路倒切從開始停電到最后切改完畢，歷時(shí)19 d。供電電纜切改過程中進(jìn)行了大量的停電送電操作及倒閘操作。受切改電纜影響的配電室都提前進(jìn)行了停電限電的安排。對(duì)于重要負(fù)荷及不能停電的單路供電的負(fù)荷，租用了柴油發(fā)電車供電。在供電線路倒切施工過程中，需要仔細(xì)檢查高低壓電纜的型號(hào)參數(shù)規(guī)格，施工前及施工后都要遙測(cè)電纜的絕緣阻值。嚴(yán)格按照施工圖紙對(duì)電力線路進(jìn)行施工，使電力電纜的長(zhǎng)度和要求達(dá)到施工圖紙的設(shè)計(jì)要求。仔細(xì)核查電纜的鋪設(shè)路徑、特性及安裝支架是否牢固等情況，檢查是否與設(shè)計(jì)規(guī)范的要求相一致，保證高低壓電纜倒切施工的順利進(jìn)行。高低壓電纜在施工時(shí)，電纜施工的質(zhì)量與整體電力增容改造的建設(shè)質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。電力施工單位以及監(jiān)理單位必須對(duì)高低壓電纜線路施工質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。為了能夠更好的保障供電電纜的實(shí)際施工質(zhì)量，電力施工單位可以采取下述措施：采用敷設(shè)供電電纜的方式；對(duì)電纜的接頭按照標(biāo)準(zhǔn)施工圖集進(jìn)行制作安裝；做好對(duì)供電電纜外圍的防護(hù)工作；對(duì)施工班組進(jìn)行全面的技術(shù)交底；合理設(shè)置電纜施工的標(biāo)識(shí)牌。進(jìn)一步提高供電線路倒切的施工質(zhì)量，為學(xué)校電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

高等院校用電是學(xué)校正常教學(xué)、科研與生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施保障。電力增容及改造的工作要從校區(qū)用電情況、用電需求規(guī)劃、電力電纜路徑的走向、供電半徑等諸多因素考慮，確保電力改造方案的實(shí)施。電力增容申請(qǐng)前應(yīng)先充分與供電部門和設(shè)計(jì)單位認(rèn)真分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，明確需要增容及容量總體情況。高?？蒲许?xiàng)目不斷會(huì)有新增實(shí)驗(yàn)設(shè)備，應(yīng)在估算容量時(shí)做好充分預(yù)留。在實(shí)際的施工過程中，需因地制宜地制定合理的方案。電力增容及供電線路切改解決了電力容量不足、供電半徑過長(zhǎng)等問題，為類似工程項(xiàng)目電力增容提供參考。