楊順華，楊 彤

1.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院，浙江杭州310003

2.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310006

0 引 言

能源安全事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局，電力供應(yīng)保障是能源安全的重要組成部分。電力可靠性管理是指為提高電力可靠性水平而開展的管理活動(dòng)，包括電力系統(tǒng)、發(fā)電、輸變電、供電、用戶可靠性管理等。電力用戶是其產(chǎn)權(quán)內(nèi)配用電系統(tǒng)和設(shè)備可靠性管理的責(zé)任主體，應(yīng)做好配用電系統(tǒng)和設(shè)備的配置與運(yùn)行維護(hù)。電力設(shè)備制造企業(yè)也應(yīng)充分應(yīng)用電力可靠性管理的成果，加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，依靠技術(shù)進(jìn)步、管理創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)完善，提升設(shè)備可靠性水平［1］。

電力系統(tǒng)可靠性管理指為保障電力系統(tǒng)充裕性和安全性而開展的活動(dòng)，包括電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的事前預(yù)測(cè)預(yù)警、事中過程管控、事后總結(jié)評(píng)估及采取的防范措施。供電可靠性管理是指為實(shí)現(xiàn)向用戶可靠供電的目標(biāo)而開展的活動(dòng)，包括配電系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性管理。用戶可靠性管理是指為保證用電的可靠性目標(biāo)，減小對(duì)電網(wǎng)安全和其他用戶的影響，對(duì)其產(chǎn)權(quán)內(nèi)的配用電系統(tǒng)和設(shè)備開展的活動(dòng)。供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)按規(guī)定為重要電力用戶提供相應(yīng)的供電電源，指導(dǎo)和督促重要用戶安全使用自備應(yīng)急電源。對(duì)重要電力用戶較為集中的區(qū)域，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理規(guī)劃和建設(shè)供電設(shè)施，及時(shí)滿足重要用戶用電需要，確保供電能力和供電質(zhì)量［1］。

本文結(jié)合杭州第19 屆亞運(yùn)會(huì)建設(shè)相關(guān)工程，對(duì)重要場(chǎng)所的供配電設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)維管理、事故處理進(jìn)行分析，總結(jié)筆者參與的某重點(diǎn)保電工程外部斷電事故處理經(jīng)驗(yàn)，為提高供電可靠性提供一定的參考。

1 電力設(shè)計(jì)

建筑工程的供配電形式一般分為中壓10 kV（20 kV）和低壓0.38 kV 兩部分，隨著各類重要場(chǎng)所建造規(guī)模的逐步擴(kuò)大，用電設(shè)備（如集中空調(diào)制冷設(shè)備）容量亦水漲船高，使得變壓器容量和低壓0.38 kV配電系統(tǒng)難以滿足設(shè)備的使用要求，大型設(shè)備開始逐步轉(zhuǎn)向10 kV中壓段直接供電，配電設(shè)計(jì)的可靠性要求也越來(lái)越高。

重要場(chǎng)所的保電設(shè)計(jì)一般采用用戶自備應(yīng)急電源方案，自備電源的形式有發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能設(shè)備等，本文分析了10 kV柴油發(fā)電機(jī)組和不間斷電源UPS組合供電的保電方案，重點(diǎn)介紹柴油發(fā)電機(jī)組與市電切換的調(diào)試和配合。如圖1 所示，10 kV 柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)在市電中壓段，切換采用并機(jī)不并網(wǎng)的方式，作為重要場(chǎng)所主要備用電源；末端一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷和有特殊要求的負(fù)荷，采用集中UPS 電源和分散設(shè)備自帶UPS 供電，實(shí)現(xiàn)末端重要負(fù)荷在電壓波動(dòng)、閃斷以及在外線失電切換、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)期間的不間斷供電。

圖1 10 kV一次電氣主接線示意

如圖1 所示，供電主進(jìn)線為雙路10 kV市電，備用電源為2臺(tái)10 kV柴油發(fā)電機(jī)組，空調(diào)離心冷凍機(jī)組采用10 kV供電。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：

1）冷凍機(jī)組啟動(dòng)不受變壓器容量限制，此類大型設(shè)備的啟動(dòng)，僅需在市電側(cè)繼電保護(hù)整定綜合考慮即可；

2）10 kV柴油發(fā)電機(jī)組在市電外線全部失電的情況下，切入后不僅可以保障UPS、一級(jí)負(fù)荷等重要負(fù)荷供電，還可根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷情況，保障重要場(chǎng)所其他負(fù)荷供電，確保場(chǎng)所最大程度恢復(fù)運(yùn)行；

3）10 kV 中壓部分配置的自動(dòng)切換系統(tǒng)，通過中壓MTS 自動(dòng)投切裝置，在外部供電系統(tǒng)故障時(shí)，按系統(tǒng)邏輯時(shí)序動(dòng)作出口，自動(dòng)投切，減少斷電影響時(shí)間，避免因人為故障處理和倒閘操作的繁瑣步驟造成長(zhǎng)時(shí)間停電。

2 系統(tǒng)調(diào)試

供配電系統(tǒng)調(diào)試是設(shè)計(jì)應(yīng)用和用戶使用中尤為重要的一環(huán)，隨著供配電系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置發(fā)展日益完善，在用戶側(cè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。10 kV中壓段采用的微機(jī)保護(hù)裝置，確保在用戶系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作及時(shí)隔離內(nèi)部故障。微機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算應(yīng)按照外部供電系統(tǒng)的最大或最小運(yùn)行方式，結(jié)合內(nèi)部設(shè)備容量配置，作完備的整定計(jì)算，保障安全可靠地切除內(nèi)部故障。

10 kV中壓自動(dòng)切換系統(tǒng)調(diào)試，可通過重要場(chǎng)所的使用特性和負(fù)荷等級(jí)，按投切邏輯和時(shí)序調(diào)試，實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)內(nèi)的10 kV中壓段單路失電自動(dòng)加減載切換，雙路失電自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，及自動(dòng)加減載切換，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求可靠性的目的。

自動(dòng)切換裝置調(diào)試建議如下：

1）自動(dòng)切換邏輯方案，應(yīng)全面考慮各種外線永久性故障情況下均能適用；

2）切換時(shí)序應(yīng)按各級(jí)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)限，確定各級(jí)自動(dòng)裝置配合切換時(shí)序；

3）加減載順序宜按負(fù)荷的重要程度，確定切換動(dòng)作的先后順序。

3 運(yùn)維管理

供配電系統(tǒng)自動(dòng)化程度高和用電可靠性要求高的重要場(chǎng)所，更是離不開專業(yè)團(tuán)隊(duì)的管理，充足的運(yùn)維技術(shù)人員是系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障。電氣設(shè)備故障主要分為以下幾點(diǎn)：

1）小動(dòng)物造成的短路事件；

2）設(shè)備、線纜本體缺陷造成的故障；

3）設(shè)備操作使用不當(dāng)造成的故障；

4）設(shè)備、電纜長(zhǎng)期過載發(fā)熱造成的故障。

大部分電氣故障都是隱患的長(zhǎng)期積累，事故發(fā)生前常伴隨有設(shè)備的發(fā)熱異常和放電異響，此類信號(hào)可以通過設(shè)備的紅外線成像測(cè)溫和運(yùn)維人員設(shè)備巡視，在事故前期發(fā)現(xiàn)，并通過制定計(jì)劃?rùn)z修，消除隱患。另外，電氣設(shè)備故障的種類多樣，判斷事故類型，分析故障點(diǎn)，也需要一個(gè)專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)去完成，一個(gè)高水平的運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)是提高供電可靠性的重要一環(huán)（圖2）。

圖2 配電房運(yùn)維管理框架

4 事故處理

供配電系統(tǒng)的停電原因種類繁多，用戶內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，通過可靠的中壓繼電保護(hù)裝置和低壓的斷路器選擇性保護(hù)，可以及時(shí)可靠地隔離內(nèi)部故障，本文針對(duì)供電系統(tǒng)外部發(fā)生10 kV進(jìn)線市電停電故障，作以下簡(jiǎn)單分析：

1）一路或兩路市電同時(shí)失電，在中壓MTS 自動(dòng)切換裝置延時(shí)判斷時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電，如電網(wǎng)臨近線路故障跳閘，造成的短時(shí)間電壓閃斷或波動(dòng)，中壓MTS 自動(dòng)切換裝置雖檢測(cè)到市電失電信號(hào)，但在裝置的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間內(nèi)已恢復(fù)，則不會(huì)造成自動(dòng)切換裝置動(dòng)作。根據(jù)系統(tǒng)各級(jí)的時(shí)序配合，亦不會(huì)造成配電裝置動(dòng)作，但可能會(huì)造成一些敏感設(shè)備，如自動(dòng)扶梯、電梯、大型重要設(shè)備、多聯(lián)機(jī)空調(diào)等設(shè)備失壓自保護(hù)停機(jī)，此類異?？筛鶕?jù)記錄的故障線路，及時(shí)展開末端排查，并恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行。

2）兩路市電同時(shí)失電，延時(shí)判斷時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)，如當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)或本用戶電纜發(fā)生故障，造成兩路市電停電。中壓MTS 自動(dòng)切換裝置檢測(cè)到市電進(jìn)線失壓后，經(jīng)過延時(shí)判斷，市電仍未恢復(fù)，則自動(dòng)切換裝置給柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出啟機(jī)信號(hào)，同時(shí)按時(shí)序切除故障母線段變壓器和負(fù)荷；在柴油發(fā)電機(jī)組通過自動(dòng)啟機(jī)、并機(jī)，將機(jī)組發(fā)出的10 kV電送至柴油發(fā)電機(jī)組母線段，并在檢測(cè)電壓正常后，按時(shí)序自動(dòng)合上10 kV柴發(fā)母線段出線斷路器，將電壓送至中壓MTS 自動(dòng)切換裝置柴發(fā)側(cè)；切換裝置在檢測(cè)到柴發(fā)側(cè)電壓正常后，MTS自動(dòng)切換至柴發(fā)側(cè)，并按時(shí)序恢復(fù)故障母線段變壓器和負(fù)荷。為保障柴油發(fā)電機(jī)組正常啟機(jī)，低壓部分設(shè)置的是失壓脫扣減負(fù)荷，可根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷情況逐步投入，完成市電兩路長(zhǎng)時(shí)間故障情況下的柴油發(fā)電機(jī)組保供電（圖3）。

圖3 兩路失電處理流程

3）一路市電失電，延時(shí)判斷時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)，另外一路市電正常供電，原因與兩路失電類似，但該情況下中壓MTS 自動(dòng)切換裝置檢測(cè)到僅一路市電進(jìn)線失壓，另外一路市電有壓，經(jīng)過延時(shí)判斷，不會(huì)發(fā)出啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組指令，僅按邏輯順序切除失電母線的變壓器和負(fù)荷。因高壓母聯(lián)在電網(wǎng)調(diào)度范圍內(nèi)，非特殊情況用戶嚴(yán)禁使用高壓母聯(lián)，用戶可通過變壓器低壓母聯(lián)切換，根據(jù)變壓器負(fù)載情況，按電工操作流程，恢復(fù)失電母線段低壓部分單電源負(fù)荷供電，完成單路市電的保電（圖4）。

圖4 一路失電處理流程

4）外線帶接地運(yùn)行的特殊情況，如一路市電外線10 kV單相接地故障，按供電系統(tǒng)要求，單相接地可持續(xù)保障供電一段時(shí)間等特殊情況，無(wú)法與自動(dòng)邏輯系統(tǒng)兼容，操作和保電的順序則需要運(yùn)維團(tuán)隊(duì)根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，在滿足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下，配合操作，完成特殊情況下的保電工作。

因電力故障種類多樣，內(nèi)部和外部故障、瞬時(shí)和永久故障、單相接地、相間短路、三相短路、兩相三相接地等等，實(shí)際案例應(yīng)用中往往更為復(fù)雜，自動(dòng)裝置調(diào)試完善后，可以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)發(fā)生的絕大部分常規(guī)故障，特殊情況仍需要手動(dòng)操作，事故處理核心內(nèi)容萬(wàn)變不離其宗，隔離故障并恢復(fù)供電，恢復(fù)的電源是來(lái)自市電雙電源，還是用戶自備電源決定操作的順序；備用電源切換的機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖，亦是手動(dòng)操作過程中防誤操作的重要保障。

5 結(jié) 語(yǔ)

供配電系統(tǒng)的可靠性與設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)維等各環(huán)節(jié)密切相關(guān)，由于現(xiàn)階段各環(huán)節(jié)的分工不明和銜接脫節(jié)，很容易造成系統(tǒng)的不完善或者不能達(dá)到設(shè)計(jì)初衷；再則，用戶運(yùn)維人員專業(yè)知識(shí)不足和使用不當(dāng)，均會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行造成影響。通過對(duì)既有重要場(chǎng)所調(diào)研分析，建議從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員專業(yè)把控和對(duì)接，通過合理的方案論證、設(shè)計(jì)、實(shí)施和調(diào)試，進(jìn)行全過程跟蹤；用戶運(yùn)維人員通過系統(tǒng)交接、培訓(xùn)等方式，提高運(yùn)維管理水平，重要場(chǎng)所供電可靠性保障的措施大有可為。