馬 兵

高校供電保障工作的探索與實(shí)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(duì)于科研型高校來(lái)說(shuō)是十分重要的基礎(chǔ)性設(shè)施。其可靠性直接關(guān)系到高?？蒲?、教學(xué)、學(xué)術(shù)交流等日常工作是否可以正常開(kāi)展。南方科技大學(xué)作為高等教育體制改革的試驗(yàn)場(chǎng)，通過(guò)短短十年時(shí)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(guó)內(nèi)高校中具有一定的普遍性和特殊性。建校十年來(lái)，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(guò)因臺(tái)風(fēng)、外部電纜故障等造成的大范圍和長(zhǎng)時(shí)間停電事故。因此南方科技大學(xué)的工作人員一直在進(jìn)行供電保障工作的探索和實(shí)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(yùn)行情況來(lái)分析問(wèn)題、制定整改策略和規(guī)劃目標(biāo)，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(fēng)險(xiǎn)識(shí)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(kāi)閉所4座，10kV外電源進(jìn)線12條（如圖1），供電總?cè)萘?4000kVA；配電變壓器共計(jì)78臺(tái)，配電總?cè)萘?9755kVA；應(yīng)急發(fā)電機(jī)20臺(tái)，發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量15000kVA。校園三期建設(shè)也正在進(jìn)行中，供配電系統(tǒng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)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(diǎn)

（一）用電量大、外電源進(jìn)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(lái)自電網(wǎng)所屬的變電站。校內(nèi)供電系統(tǒng)10kV外電源進(jìn)線共計(jì)12條，10kV線路共計(jì)66條。隨著三期校園建設(shè)10kV外電源進(jìn)線預(yù)計(jì)會(huì)增加到25條。學(xué)校年用電量約1.4億度，電費(fèi)約9965萬(wàn)元，位列廣東省高校第一。

（二）實(shí)驗(yàn)室用電負(fù)荷增長(zhǎng)較快，部分早期實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室空間需求不斷增加，很多辦公用房也改為實(shí)驗(yàn)室。很多樓在設(shè)計(jì)初期是按試驗(yàn)和辦公來(lái)考慮，有一半面積屬于辦公室。隨著學(xué)校引進(jìn)大量工科科研團(tuán)隊(duì)，由于實(shí)驗(yàn)室不夠用，將大量辦公室改為實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室用電一直在高速增長(zhǎng)，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(fù)載率居高不下。

（三）大部分需要重點(diǎn)保障的重要實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有雙電源。

校園建設(shè)過(guò)程中由于建設(shè)經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，大部分實(shí)驗(yàn)室未配置雙電源、不間斷電源或?qū)Ｓ脩?yīng)急發(fā)電機(jī)。校內(nèi)生物實(shí)驗(yàn)室、超低溫冰箱、數(shù)據(jù)機(jī)房、計(jì)算機(jī)集群等在運(yùn)行過(guò)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(wú)法在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電，在停電檢修期間也無(wú)法給一些需要保障的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行應(yīng)急供電。

（四）重要接待、重大活動(dòng)和重要會(huì)議用電可靠性要求較高。

學(xué)校每年會(huì)承辦大量國(guó)際性、全國(guó)性、省級(jí)、市級(jí)重大活動(dòng)、重要接待和學(xué)術(shù)會(huì)議，大部分會(huì)議室和活動(dòng)場(chǎng)所也未配置雙路電源活動(dòng)，會(huì)議期間供電保障的壓力巨大。保障工作必須要做到萬(wàn)無(wú)一失，但部分供電備用設(shè)施配置不足，需要進(jìn)行改造來(lái)增加供電保障的技術(shù)手段。

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

目前全校81間配電房分布比較廣，但是沒(méi)有統(tǒng)一的電力自動(dòng)化監(jiān)視和控制平臺(tái)。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(duì)異常情況進(jìn)行判斷。這不利于掌握整個(gè)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)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(yùn)行以及故障后的應(yīng)急搶修和供電恢復(fù)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。供電系統(tǒng)是一個(gè)由高低壓開(kāi)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(fēng)險(xiǎn)，都影響著供電系統(tǒng)的整體可靠性。因此需要對(duì)現(xiàn)有的供電系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)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(fēng)險(xiǎn)的識(shí)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(yùn)維管理的模式，邀請(qǐng)學(xué)?？倓?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(yùn)行三個(gè)方面進(jìn)行供電系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析。經(jīng)過(guò)專家組交流討論，并匯總整理專家意見(jiàn)，最終提煉出南方科技大學(xué)供電保障體系的主要風(fēng)險(xiǎn)類型、因素及分析，詳見(jiàn)表1。

表1 南方科技大學(xué)供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析匯總表

四、供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和隱患的整改

根據(jù)專家組給出的風(fēng)險(xiǎn)和隱患結(jié)果，分別從以下三個(gè)方面進(jìn)行整改。

（一）管理風(fēng)險(xiǎn)的整改

針對(duì)管理風(fēng)險(xiǎn)。一方面，學(xué)校成立設(shè)施設(shè)備維護(hù)辦公室，負(fù)責(zé)管理全校公用設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)，招聘多名具有豐富現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員，目前已有5名具有機(jī)電、電氣專業(yè)高級(jí)工程師或工程師職稱的管理人員；另一方面，對(duì)物業(yè)工程部的管理構(gòu)架進(jìn)行了調(diào)整，增加強(qiáng)電專業(yè)工程師崗位，并增加針對(duì)重要活動(dòng)和會(huì)議的應(yīng)急保障組。重大活動(dòng)保障現(xiàn)場(chǎng)如圖2。

圖2 重大活動(dòng)供電保障現(xiàn)場(chǎng)

（二）運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)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(méi)有統(tǒng)一編號(hào)，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(hào)原則結(jié)合自身系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)全校73間配電房、301臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜、78臺(tái)變壓器進(jìn)行了統(tǒng)一雙重編號(hào)（設(shè)備名稱+數(shù)字編號(hào)，如圖3），繪制系統(tǒng)圖并制作了統(tǒng)一的編號(hào)牌，方便維護(hù)和管理。

圖3 校內(nèi)系統(tǒng)圖及設(shè)備雙重編號(hào)

2.針對(duì)操作票填寫(xiě)、審核、簽發(fā)流程不規(guī)范，倒閘操作監(jiān)護(hù)不到位的問(wèn)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(yàn)無(wú)誤后，可自動(dòng)生成操作票。同時(shí)電子操作票導(dǎo)入電腦鑰匙，現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)通過(guò)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(jī)一套、12位接電線管理柜一臺(tái)、解鎖鑰匙管理機(jī)一套、設(shè)備鎖具1200多個(gè)、接電線閉鎖樁400多個(gè)（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(fēng)險(xiǎn)的整改

1.針對(duì)老舊實(shí)驗(yàn)室電纜溝預(yù)留不足的問(wèn)題，學(xué)校進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室戶外電纜溝改造項(xiàng)目。新擴(kuò)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(guò)熱和擴(kuò)容電纜路徑不通的問(wèn)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(duì)部分重要會(huì)議室、實(shí)驗(yàn)室為單回路供電的問(wèn)題。考慮到學(xué)校后勤經(jīng)費(fèi)不足，學(xué)校針對(duì)主要矛盾，對(duì)重要的會(huì)議室和個(gè)別重要實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了雙電源改造，在部分實(shí)驗(yàn)室裝設(shè)了由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的小功率應(yīng)急插座，共安裝配電箱75個(gè)、敷設(shè)各規(guī)格電纜2105米，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)保障場(chǎng)所雙路電源供電（如圖6）。其中國(guó)際會(huì)議中心，不但實(shí)現(xiàn)了照明、會(huì)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的雙電源供電保障，還可以通過(guò)外接應(yīng)急發(fā)電車實(shí)現(xiàn)會(huì)議中心含中央空調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)共計(jì)1200kW用電負(fù)荷的保障。

圖6 會(huì)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(biāo)段建設(shè)，校內(nèi)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較分散，每個(gè)建設(shè)標(biāo)段為一個(gè)系統(tǒng)。收費(fèi)、電量計(jì)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(gè)平臺(tái)，其工程量比較大，所需費(fèi)用也是千萬(wàn)級(jí)的，這與新建一套平臺(tái)系統(tǒng)的工作量幾乎一致。為了方便對(duì)供電設(shè)施設(shè)備進(jìn)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(jìn)行管理（如圖7）。但集中管理過(guò)程中因?yàn)橄到y(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(tái)進(jìn)行操作，后續(xù)計(jì)劃根據(jù)經(jīng)費(fèi)情況分批對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合。

圖7 校能源監(jiān)控室

4.針對(duì)部分區(qū)域變壓器負(fù)載率過(guò)高的問(wèn)題，學(xué)校籌集資金在用電需求較大、變壓器負(fù)荷率居高不下的區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)容改造。通過(guò)新建和改造高壓供電網(wǎng)絡(luò)，陸續(xù)新引入10kV電源進(jìn)線5條，新建高壓開(kāi)關(guān)柜47臺(tái)，新增可用供電容量35000kVA；新增變壓器5臺(tái)，新增容量共計(jì)8200kVA。圖8是學(xué)校自行擴(kuò)建的開(kāi)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(kāi)展的工作

（一）開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急電源建設(shè)工作。

實(shí)驗(yàn)室是供電保障工作中非常重要的保障對(duì)象。實(shí)驗(yàn)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(jī)房、大型計(jì)算平臺(tái)、超低溫冰箱、負(fù)壓生物實(shí)驗(yàn)室等。但是由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，大部分實(shí)驗(yàn)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(jī)，設(shè)備或電纜故障造成意外停電后無(wú)法短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。因此后續(xù)在經(jīng)費(fèi)允許的情況下，將分批對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行應(yīng)急保障電源的建設(shè)。

（二）對(duì)全校電力自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行整合。

推進(jìn)電力自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)警和應(yīng)急故障處理，實(shí)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(shí)間。

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

目前,實(shí)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(jī)作為后備電源,來(lái)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(gè)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?jī)?chǔ)存起來(lái)。當(dāng)市電不足或中斷時(shí),由逆變裝置將儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換為交流電,輸出為負(fù)載供電。這種裝置,可以使供電可靠性達(dá)到99.9999%.[1]

因此在完善重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)會(huì)議室雙電源或應(yīng)急供電系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，考慮配置移動(dòng)式應(yīng)急發(fā)電機(jī)，在發(fā)生設(shè)備或電纜故障造成意外停電時(shí)，可及時(shí)采用應(yīng)急發(fā)電機(jī)快速恢復(fù)供電。為重要活動(dòng)和會(huì)議場(chǎng)所配置UPS不間斷電源，利用應(yīng)急發(fā)電機(jī)和UPS不間斷電源為重要活動(dòng)和會(huì)議進(jìn)行不間斷供電保障。

（四）加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。

建立全校供電設(shè)備定期維護(hù)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(qiáng)日常設(shè)備巡視工作，明確設(shè)備巡視要求，開(kāi)展配電設(shè)備常態(tài)化熱成像測(cè)溫；完善缺陷上報(bào)、備品備件采購(gòu)、缺陷處理等流程，及時(shí)消除設(shè)備運(yùn)行隱患。確保供電設(shè)備處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

（五）繼續(xù)完善應(yīng)急保障體系。

根據(jù)重點(diǎn)保障場(chǎng)所的用電設(shè)備情況，繼續(xù)補(bǔ)充和完善每個(gè)場(chǎng)所、各種情況下的應(yīng)急處理流程；定期對(duì)應(yīng)急保障設(shè)備、線路、備品備件進(jìn)行全面檢查；對(duì)應(yīng)急保障人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其應(yīng)急處理能力和技能；進(jìn)行應(yīng)急保障演練，檢驗(yàn)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(duì)設(shè)備的巡視、維護(hù)和檢修到位，確保設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。另一方面要考慮在有突發(fā)情況時(shí)有經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(dòng)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(dòng)供電保障措施探討[J].高校后勤研究,2020,219(06):51-52.

（責(zé)任編輯：趙鵬程）