高校供电保障工作的探索与实践——以南方科技大学为例

2023-11-28马兵

高校后勤研究 2023年10期

马兵

马兵

[南方科技大学]

供配电系统对于科研型高校来说是十分重要的基础性设施。其可靠性直接关系到高校科研、教学、学术交流等日常工作是否可以正常开展。南方科技大学作为高等教育体制改革的试验场，通过短短十年时间发展为“双一流”学科建设高校，其供电设施的建设和保障工作在国内高校中具有一定的普遍性和特殊性。建校十年来，南方科技大学的供配电系统一直处于建设、改造和保障工作交织的状态。其供配电系统也出现过因台风、外部电缆故障等造成的大范围和长时间停电事故。因此南方科技大学的工作人员一直在进行供电保障工作的探索和实践，从制度和设备管理的角度出发、根据学校建设和运行情况来分析问题、制定整改策略和规划目标，从而提升供电系统的可靠性，并建立健全供配电保障体系。

科研型高校；风险识别与分析；供配电保障

一、供配电系统基本情况

南方科技大学一期、二期建筑物共90栋，建筑面积862069.3㎡。校内供电采用分散式供电方式，有10kV高压开闭所4座，10kV外电源进线12条（如图1），供电总容量84000kVA；配电变压器共计78台，配电总容量99755kVA；应急发电机20台，发电机总装机容量15000kVA。校园三期建设也正在进行中，供配电系统规模将进一步扩大。

图1 南方科技大学高压供电系统图

二、校内供电系统的特点

（一）用电量大、外电源进线多，高压系统供电网络结构复杂。

学校建设初期由于各种原因未能建设学校自己的总变电站，截止目前所有10kV外电源均来自电网所属的变电站。校内供电系统10kV外电源进线共计12条，10kV线路共计66条。随着三期校园建设10kV外电源进线预计会增加到25条。学校年用电量约1.4亿度，电费约9965万元，位列广东省高校第一。

（二）实验室用电负荷增长较快，部分早期实验楼变压器预留容量不足、用电紧张。

学校正处在高速发展期，实验室空间需求不断增加，很多办公用房也改为实验室。很多楼在设计初期是按试验和办公来考虑，有一半面积属于办公室。随着学校引进大量工科科研团队，由于实验室不够用，将大量办公室改为实验室。实验室用电一直在高速增长，现有供电系统在部分区域一直处于用电紧张的状态，变压器负载率居高不下。

（三）大部分需要重点保障的重要实验室没有双电源。

校园建设过程中由于建设经费问题，大部分实验室未配置双电源、不间断电源或专用应急发电机。校内生物实验室、超低温冰箱、数据机房、计算机集群等在运行过程中设备均不能停电。在单路电源的情况下，设备、电缆发生故障停电后无法在短时间内恢复供电，在停电检修期间也无法给一些需要保障的实验室进行应急供电。

（四）重要接待、重大活动和重要会议用电可靠性要求较高。

学校每年会承办大量国际性、全国性、省级、市级重大活动、重要接待和学术会议，大部分会议室和活动场所也未配置双路电源活动，会议期间供电保障的压力巨大。保障工作必须要做到万无一失，但部分供电备用设施配置不足，需要进行改造来增加供电保障的技术手段。

（五）供配电系统自动化程度较低，没有统一的集中控制和监视平台。

目前全校81间配电房分布比较广，但是没有统一的电力自动化监视和控制平台。系统发生故障后，不能快速定位故障和停电区域，也不能提前对异常情况进行判断。这不利于掌握整个供电系统的实时运行情况和发生意外停电后的应急抢修。

保障供电系统的安全、稳定运行以及故障后的应急抢修和供电恢复是一项艰巨的任务。供电系统是一个由高低压开关、电缆、变压器、配电箱等诸多设备组成的整体，系统内各组成部分存在着各种不确定的风险，都影响着供电系统的整体可靠性。因此需要对现有的供电系统进行风险识别和分析，并制定相应的整改措施。

三、校内供电系统风险的识别与分析

根据南方科技大学供电系统由“校主管部门+第三方物业公司”运维管理的模式，邀请学校总务系统、第三方物业公司、供电局相关教授及专家组成专家组，分别从管理、设备、运行三个方面进行供电系统的风险识别与分析。经过专家组交流讨论，并汇总整理专家意见，最终提炼出南方科技大学供电保障体系的主要风险类型、因素及分析，详见表1。

表1 南方科技大学供电系统风险识别和分析汇总表

四、供电系统风险和隐患的整改

根据专家组给出的风险和隐患结果，分别从以下三个方面进行整改。

（一）管理风险的整改

针对管理风险。一方面，学校成立设施设备维护办公室，负责管理全校公用设施设备的运行与维护，招聘多名具有丰富现场工作经验的专业技术人员，目前已有5名具有机电、电气专业高级工程师或工程师职称的管理人员；另一方面，对物业工程部的管理构架进行了调整，增加强电专业工程师岗位，并增加针对重要活动和会议的应急保障组。重大活动保障现场如图2。

图2 重大活动供电保障现场

（二）运行风险的整改

1.学校设备房较分散，设备巡检区域较广，全校设备没有统一编号，高压供电网络较复杂，容易出现误操作事故。物业工程部根据供电局设备编号原则结合自身系统的特点，对全校73间配电房、301台高压开关柜、78台变压器进行了统一双重编号（设备名称+数字编号，如图3），绘制系统图并制作了统一的编号牌，方便维护和管理。

图3 校内系统图及设备双重编号

2.针对操作票填写、审核、签发流程不规范，倒闸操作监护不到位的问题。学校建设了“高压供电系统防误操作闭锁系统”，该系统可以提前在系统内模拟高压设备的操作流程，经系统效验无误后，可自动生成操作票。同时电子操作票导入电脑钥匙，现场操作时通过电子钥匙逐步解锁需要操作的设备，避免了因人为失误造成的误操作事故。该系统建设共安装防误主机一套、12位接电线管理柜一台、解锁钥匙管理机一套、设备锁具1200多个、接电线闭锁桩400多个（如图4）。

图4 高压供电设备防误操作闭锁系统

（三）设备风险的整改

1.针对老旧实验室电缆沟预留不足的问题，学校进行了实验室户外电缆沟改造项目。新扩建户外电缆沟140多米，解决了因电缆沟预留空间不足造成温度过热和扩容电缆路径不通的问题（如图5）。

图5 户外低压电缆沟改造前与改造施工中

2.针对部分重要会议室、实验室为单回路供电的问题。考虑到学校后勤经费不足，学校针对主要矛盾，对重要的会议室和个别重要实验室进行了双电源改造，在部分实验室装设了由应急发电机供电的小功率应急插座，共安装配电箱75个、敷设各规格电缆2105米，实现重点保障场所双路电源供电（如图6）。其中国际会议中心，不但实现了照明、会务、网络设备的双电源供电保障，还可以通过外接应急发电车实现会议中心含中央空调系统在内共计1200kW用电负荷的保障。

图6 会议中心改造及发电车应急保障

3.由于学校为分期、分标段建设，校内的电力数据采集系统较分散，每个建设标段为一个系统。收费、电量计量、电力数据采集总共十多套系统。要将这十几套系统统一为一个平台，其工程量比较大，所需费用也是千万级的，这与新建一套平台系统的工作量几乎一致。为了方便对供电设施设备进行管理，学校建设了能源监控室，将众多系统集中在一起进行管理（如图7）。但集中管理过程中因为系统众多、数据不统一，调取数据需要在不同的平台进行操作，后续计划根据经费情况分批对系统进行整合。

图7 校能源监控室

4.针对部分区域变压器负载率过高的问题，学校筹集资金在用电需求较大、变压器负荷率居高不下的区域进行了扩容改造。通过新建和改造高压供电网络，陆续新引入10kV电源进线5条，新建高压开关柜47台，新增可用供电容量35000kVA；新增变压器5台，新增容量共计8200kVA。图8是学校自行扩建的开闭所及配电房。

图8 新建高低压配电房

五、下一步需要继续开展的工作

（一）开展实验室应急电源建设工作。

实验室是供电保障工作中非常重要的保障对象。实验室内有大量需要不间断供电的仪器，一旦突发停电将造成不可挽回的损失，例如冷冻电镜、大型数据机房、大型计算平台、超低温冰箱、负压生物实验室等。但是由于经费问题，大部分实验室在建设初期未能配置双电源、UPS（不间断供电设备）或应急发电机，设备或电缆故障造成意外停电后无法短时间内恢复。因此后续在经费允许的情况下，将分批对实验室进行应急保障电源的建设。

（二）对全校电力自动化系统进行整合。

推进电力自动化系统平台整合，实现对整个系统进行实时监控、故障预警和应急故障处理，实现校内统一的电力集中监控和调度，提高供电系统保障水平和应急故障处理时间。

（三）配置移动应急发电机、UPS不间断电源等应急保障设备。

目前,实现高可靠性供电的途径大体上有两条:一条是采用多路市电供电或采用应急发电机作为后备电源,来保证供电可靠性，如双电源切换系统。这样,可以把供电可靠性由每路的99%提高到99.99%。另一个提高供电可靠性的途径是采用UPS不间断电源。UPS采用蓄电池把能量储存起来。当市电不足或中断时,由逆变装置将储存的能量转换为交流电,输出为负载供电。这种装置,可以使供电可靠性达到99.9999%.[1]

因此在完善重点实验室、重点会议室双电源或应急供电系统建设的同时，考虑配置移动式应急发电机，在发生设备或电缆故障造成意外停电时，可及时采用应急发电机快速恢复供电。为重要活动和会议场所配置UPS不间断电源，利用应急发电机和UPS不间断电源为重要活动和会议进行不间断供电保障。