高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學為例

馬 兵

高校供電保障工作的探索與實踐——以南方科技大學為例

馬 兵

[南方科技大學]

供配電系統對于科研型高校來說是十分重要的基礎性設施。其可靠性直接關系到高校科研、教學、學術交流等日常工作是否可以正常開展。南方科技大學作為高等教育體制改革的試驗場，通過短短十年時間發展為“雙一流”學科建設高校，其供電設施的建設和保障工作在國內高校中具有一定的普遍性和特殊性。建校十年來，南方科技大學的供配電系統一直處于建設、改造和保障工作交織的狀態。其供配電系統也出現過因臺風、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，從制度和設備管理的角度出發、根據學校建設和運行情況來分析問題、制定整改策略和規劃目標，從而提升供電系統的可靠性，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、供配電系統基本情況

南方科技大學一期、二期建筑物共90棟，建筑面積862069.3㎡。校內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），供電總容量84000kVA；配電變壓器共計78臺，配電總容量99755kVA；應急發電機20臺，發電機總裝機容量15000kVA。校園三期建設也正在進行中，供配電系統規模將進一步擴大。

圖1 南方科技大學高壓供電系統圖

二、校內供電系統的特點

（一）用電量大、外電源進線多，高壓系統供電網絡結構復雜。

學校建設初期由于各種原因未能建設學校自己的總變電站，截止目前所有10kV外電源均來自電網所屬的變電站。校內供電系統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10kV外電源進線預計會增加到25條。學校年用電量約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留容量不足、用電緊張。

學校正處在高速發展期，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，現有供電系統在部分區域一直處于用電緊張的狀態，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。

校園建設過程中由于建設經費問題，大部分實驗室未配置雙電源、不間斷電源或專用應急發電機。校內生物實驗室、超低溫冰箱、數據機房、計算機集群等在運行過程中設備均不能停電。在單路電源的情況下，設備、電纜發生故障停電后無法在短時間內恢復供電，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、重要接待和學術會議，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，但部分供電備用設施配置不足，需要進行改造來增加供電保障的技術手段。

（五）供配電系統自動化程度較低，沒有統一的集中控制和監視平臺。

目前全校81間配電房分布比較廣，但是沒有統一的電力自動化監視和控制平臺。系統發生故障后，不能快速定位故障和停電區域，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的實時運行情況和發生意外停電后的應急搶修。

保障供電系統的安全、穩定運行以及故障后的應急搶修和供電恢復是一項艱巨的任務。供電系統是一個由高低壓開關、電纜、變壓器、配電箱等諸多設備組成的整體，系統內各組成部分存在著各種不確定的風險，都影響著供電系統的整體可靠性。因此需要對現有的供電系統進行風險識別和分析，并制定相應的整改措施。

三、校內供電系統風險的識別與分析

根據南方科技大學供電系統由“校主管部門+第三方物業公司”運維管理的模式，邀請學校總務系統、第三方物業公司、供電局相關教授及專家組成專家組，分別從管理、設備、運行三個方面進行供電系統的風險識別與分析。經過專家組交流討論，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 南方科技大學供電系統風險識別和分析匯總表

四、供電系統風險和隱患的整改

根據專家組給出的風險和隱患結果，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，學校成立設施設備維護辦公室，負責管理全校公用設施設備的運行與維護，招聘多名具有豐富現場工作經驗的專業技術人員，目前已有5名具有機電、電氣專業高級工程師或工程師職稱的管理人員；另一方面，對物業工程部的管理構架進行了調整，增加強電專業工程師崗位，并增加針對重要活動和會議的應急保障組。重大活動保障現場如圖2。

圖2 重大活動供電保障現場

（二）運行風險的整改

1.學校設備房較分散，設備巡檢區域較廣，全校設備沒有統一編號，高壓供電網絡較復雜，容易出現誤操作事故。物業工程部根據供電局設備編號原則結合自身系統的特點，對全校73間配電房、301臺高壓開關柜、78臺變壓器進行了統一雙重編號（設備名稱+數字編號，如圖3），繪制系統圖并制作了統一的編號牌，方便維護和管理。

圖3 校內系統圖及設備雙重編號

2.針對操作票填寫、審核、簽發流程不規范，倒閘操作監護不到位的問題。學校建設了“高壓供電系統防誤操作閉鎖系統”，該系統可以提前在系統內模擬高壓設備的操作流程，經系統效驗無誤后，可自動生成操作票。同時電子操作票導入電腦鑰匙，現場操作時通過電子鑰匙逐步解鎖需要操作的設備，避免了因人為失誤造成的誤操作事故。該系統建設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 高壓供電設備防誤操作閉鎖系統

（三）設備風險的整改

1.針對老舊實驗室電纜溝預留不足的問題，學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。考慮到學校后勤經費不足，學校針對主要矛盾，對重要的會議室和個別重要實驗室進行了雙電源改造，在部分實驗室裝設了由應急發電機供電的小功率應急插座，共安裝配電箱75個、敷設各規格電纜2105米，實現重點保障場所雙路電源供電（如圖6）。其中國際會議中心，不但實現了照明、會務、網絡設備的雙電源供電保障，還可以通過外接應急發電車實現會議中心含中央空調系統在內共計1200kW用電負荷的保障。

圖6 會議中心改造及發電車應急保障

3.由于學校為分期、分標段建設，校內的電力數據采集系統較分散，每個建設標段為一個系統。收費、電量計量、電力數據采集總共十多套系統。要將這十幾套系統統一為一個平臺，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的工作量幾乎一致。為了方便對供電設施設備進行管理，學校建設了能源監控室，將眾多系統集中在一起進行管理（如圖7）。但集中管理過程中因為系統眾多、數據不統一，調取數據需要在不同的平臺進行操作，后續計劃根據經費情況分批對系統進行整合。

圖7 校能源監控室

4.針對部分區域變壓器負載率過高的問題，學校籌集資金在用電需求較大、變壓器負荷率居高不下的區域進行了擴容改造。通過新建和改造高壓供電網絡，陸續新引入10kV電源進線5條，新建高壓開關柜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、下一步需要繼續開展的工作

（一）開展實驗室應急電源建設工作。

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

（二）對全校電力自動化系統進行整合。

推進電力自動化系統平臺整合，實現對整個系統進行實時監控、故障預警和應急故障處理，實現校內統一的電力集中監控和調度，提高供電系統保障水平和應急故障處理時間。

（三）配置移動應急發電機、UPS不間斷電源等應急保障設備。

目前,實現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急發電機作為后備電源,來保證供電可靠性，如雙電源切換系統。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急供電系統建設的同時，考慮配置移動式應急發電機，在發生設備或電纜故障造成意外停電時，可及時采用應急發電機快速恢復供電。為重要活動和會議場所配置UPS不間斷電源，利用應急發電機和UPS不間斷電源為重要活動和會議進行不間斷供電保障。

（四）加強對現有設備的維護保養。

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

（五）繼續完善應急保障體系。

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

六、總結

供電保障工作一方面要考慮日常情況下對設備的巡視、維護和檢修到位，確保設備運行在最佳狀態。另一方面要考慮在有突發情況時有經驗豐富的應急保障人員、有可執行的保障預案、有可利用的后備措施。從制度和設備兩個方面共同提高，從日常工作和突發情況全面考慮，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）