高校電力增容與總配電室遷移改造方案分析

楊華龍，張 璋

（北京化工大學，北京 100029）

0 引言

隨著高校教學、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，時常出現(xiàn)超負荷運行、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)以北京化工大學東校區(qū)實施的電力增容改造改造案例進行分享和交流。

1 供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀

學校原供電容量總計為12 710 kV·A，10 kV 雙路電纜供電，同時運行，高壓有聯(lián)絡(luò)。學?，F(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，學校因新建軟物質(zhì)科學與工程高精尖創(chuàng)新中心的配套科研樓，特申請增容。原有高壓1#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 個方面了解學校用電情況：

（1）了解學校目前總用電容量、從變電站及分界室引入學校的高壓供電電纜運行情況，上級電源供電情況。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)實際運行情況考慮供電電纜是否需要增容。

（2）各配電室運行情況，了解總配與各分配變壓器容量，變壓器的運行情況。對于超負荷運行的變壓器，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荷運行的情況，將有超負荷運行的配電室列入需要改造的范圍。

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

（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。了解是否有預留電力管線，對高低壓電纜的路徑情況做出更好的規(guī)劃。學?；居秒娗闆r見表1。

表1 學?；居秒娗闆r

2 電力增容及配電規(guī)劃建設(shè)方案

2.1 近期及遠期用電規(guī)劃

（1）夏季用電高峰期1#總配和機械樓箱變會出現(xiàn)超負荷運行的情況，經(jīng)常需要拉閘限電，嚴重影響師生實驗與辦公。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荷外還需考慮科研樓用電負荷情況。通過統(tǒng)計科研樓新增設(shè)備容量情況及了解低壓出線負荷情況后，通過負荷計算將原有用電容量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。斷路器對出線電纜起不到保護作用。電纜長期處于過載運行狀態(tài)，運行溫度過高，會燒壞電纜銅芯內(nèi)層絕緣皮，導致電纜相間短路。以學校化新B 座實驗樓出線電纜為例，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，運行電流長期持續(xù)在580 A 左右。電纜長期過載運行造成電纜成段絕緣受損短路。此次電力增容對電纜載流量小于斷路器整定值的供電線路重新進行電纜選型，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械，對直埋電纜造成了不同程度的機械外力損傷。由于電纜埋深均在0.7 m以下，電纜受到機械損傷后施工人員未能及時發(fā)現(xiàn)處理就進行回填，在一段時間之后電纜發(fā)生短路故障才會被發(fā)現(xiàn)。僅2019年，處理的因電纜故障導致的停電發(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荷；②圖書館進行核心機房建設(shè)增加的容量；③機械樓箱變超負荷運行，新建污水站箱變，將附近樓宇負荷切改至污水站；④新建有機樓箱變，解決供電半徑過長；⑤為將來實驗室預留用電。增容后批準變壓器容量：2000 kV·A×4、1250 kV·A×2、1000 kV·A×2、800 kV·A×2，總計23 550 kV·A，實增10 840 kV·A。

學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 學校增容后用電情況

2.2 電力增容方案

（1）根據(jù)學校長期的用電情況規(guī)劃進行增容申請批復，明確需要申請增加的電力容量況。確定原有高壓供電電纜容量不足，需要重新敷設(shè)并更換高壓進線電纜。確定新建高精尖地下一層總配電室及裝機容量。根據(jù)學校新增用電容量區(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）供電半徑過長導致供電質(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下，供電線路的長度?！豆I(yè)與民用配電設(shè)計手冊》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)就近原則將部分遠距離負荷用電調(diào)整到新建箱式變電站中，以保證學校安全用電及穩(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，以減少原來超負荷運行的分配電室的低壓用電，達到穩(wěn)定供電與節(jié)能的目的。以學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，嚴重超出了手冊規(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荷比較集中的區(qū)域，最好位于各低壓用電負荷的中心位置；②電力管井及配電室的位置選擇應(yīng)烤爐低壓電纜進出線方便；③盡量接近供電電源側(cè)；④電氣設(shè)備運輸方便；⑤不宜靠近容易積水或給排水管線密集的場所；⑥不應(yīng)設(shè)置在長期存在積水的場所。

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校不能長時間停電，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行高壓二路供電線路切改。切改供電線路期間，對于不能停電的單路供電的負荷，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，變壓溫控箱及風機傳動安裝調(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，綜合保護裝置調(diào)試。敷設(shè)分界室至新總配高壓電纜?？偱渲料录壏峙涓邏弘娎|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，計量表遷移。1#總配及下級分配電室倒閘操作，用高壓4#母線帶全部負荷。加強監(jiān)視配電室用電負荷，不超過進線過流的保護定值，必要時限電拉負荷，確保重要用戶的供電。接駁二路高壓電纜進入新總配，由正式電纜帶新總配高壓4#、5#母線。

（2）下級分配電室電纜倒切?？萍即髲B配電室、圖書館配電室、寰球配電室、學生宿舍6 號樓配電室倒閘操作。下級分配用1#變帶全部負荷，2#變停運。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。此時運行狀態(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，計量表遷移。下級分配電室倒閘操作，科技大廈配電室、圖書館配電室、寰球配電室、學生宿舍6 號樓配電室、東家屬箱變倒閘操作，用2#變帶全部負荷，1#變停運。機械樓箱變、家屬12 號樓箱變?yōu)閱温饭╇娗揖谝宦?，重要負荷租用柴油發(fā)電機供電。切改并接駁一路高壓電纜進入新總配。

（5）下級分配電室電纜倒切。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、學生宿舍6 號配電室一路至新總配一路高壓線路供電。高壓倒切完成后，恢復正常運行方式。下級雙路供電分配2 臺變壓器同時運行，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，雙路電源同時運行。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19 d。供電電纜切改過程中進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行了停電限電的安排。對于重要負荷及不能停電的單路供電的負荷，租用了柴油發(fā)電車供電。在供電線路倒切施工過程中，需要仔細檢查高低壓電纜的型號參數(shù)規(guī)格，施工前及施工后都要遙測電纜的絕緣阻值。嚴格按照施工圖紙對電力線路進行施工，使電力電纜的長度和要求達到施工圖紙的設(shè)計要求。仔細核查電纜的鋪設(shè)路徑、特性及安裝支架是否牢固等情況，檢查是否與設(shè)計規(guī)范的要求相一致，保證高低壓電纜倒切施工的順利進行。高低壓電纜在施工時，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)理單位必須對高低壓電纜線路施工質(zhì)量嚴格把關(guān)。為了能夠更好的保障供電電纜的實際施工質(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；對電纜的接頭按照標準施工圖集進行制作安裝；做好對供電電纜外圍的防護工作；對施工班組進行全面的技術(shù)交底；合理設(shè)置電纜施工的標識牌。進一步提高供電線路倒切的施工質(zhì)量，為學校電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

高等院校用電是學校正常教學、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施。電力增容申請前應(yīng)先充分與供電部門和設(shè)計單位認真分析各項數(shù)據(jù)，明確需要增容及容量總體情況。高?？蒲许椖坎粩鄷行略鰧嶒炘O(shè)備，應(yīng)在估算容量時做好充分預留。在實際的施工過程中，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、供電半徑過長等問題，為類似工程項目電力增容提供參考。