高校电力增容与总配电室迁移改造方案分析

杨华龙，张 璋

（北京化工大学，北京 100029）

0 引言

随着高校教学、科研、生活条件的不断改善和教育事业的发展，用电需求激增，原有高校电力方面的基础设施越来越不适应发展的需求，时常出现超负荷运行、电力容量不足、电力供应不稳定的情况，需要通过电力增容改造增加供电容量，以满足高校的电力需求。现以北京化工大学东校区实施的电力增容改造改造案例进行分享和交流。

1 供配电系统现状

学校原供电容量总计为12 710 kV·A，10 kV 双路电缆供电，同时运行，高压有联络。学校现有建筑面积30 万平方米，根据建设“双一流”高等院校的要求，学校因新建软物质科学与工程高精尖创新中心的配套科研楼，特申请增容。原有高压1#总配迁移至高精尖大厦地下一层新总配，涉及到的改造内容有变配电室改造，电力增容、新总配高压供电电缆及各出线回路高压、低压电缆重新敷设，新旧高低压供电线路倒切等内容。

从以下5 个方面了解学校用电情况：

（1）了解学校目前总用电容量、从变电站及分界室引入学校的高压供电电缆运行情况，上级电源供电情况。需要增加用电容量，判断原有供电电缆是否满足需要增加的用电容量，根据实际运行情况考虑供电电缆是否需要增容。

（2）各配电室运行情况，了解总配与各分配变压器容量，变压器的运行情况。对于超负荷运行的变压器，考虑增加变压器容量，或新建配电室、箱变。

（3）各配电室运行情况，了解各配电室高峰期用电情况，确定各配电室是否有超负荷运行的情况，将有超负荷运行的配电室列入需要改造的范围。

（4）低压供电的运行情况，了解各配电室在学校的具体位置、低压供电范围以及主要用电负荷情况。

（5）高低压电缆出线路径情况，了解总配到各分配电室电缆出线路径。同时了解校区内地下管网情况，确定可以开挖的路段。了解是否有预留电力管线，对高低压电缆的路径情况做出更好的规划。学校基本用电情况见表1。

表1 学校基本用电情况

2 电力增容及配电规划建设方案

2.1 近期及远期用电规划

（1）夏季用电高峰期1#总配和机械楼箱变会出现超负荷运行的情况，经常需要拉闸限电，严重影响师生实验与办公。此次改造原有高压1#总配迁移至科研楼地下一层新总配，除原有1#总配所有低压出线负荷外还需考虑科研楼用电负荷情况。通过统计科研楼新增设备容量情况及了解低压出线负荷情况后，通过负荷计算将原有用电容量2×1000 kV·A 增加至4×2000 kV·A。解决了1#总配夏季用电高峰用电容量不足的问题。

（2）电缆载流量小于断路器整定值的情况。断路器对出线电缆起不到保护作用。电缆长期处于过载运行状态，运行温度过高，会烧坏电缆铜芯内层绝缘皮，导致电缆相间短路。以学校化新B 座实验楼出线电缆为例，出线断路器整定值为600 A，出线电缆为单根ZR-YJV-4×185+1×95。此电缆为校办厂旧电缆，运行电流长期持续在580 A 左右。电缆长期过载运行造成电缆成段绝缘受损短路。此次电力增容对电缆载流量小于断路器整定值的供电线路重新进行电缆选型，敷设新供电线路。

（3）原有电缆大多数为直埋电缆，由于学校校园环境景观提升及地下管网改造工程在施工过程中使用施工机械，对直埋电缆造成了不同程度的机械外力损伤。由于电缆埋深均在0.7 m以下，电缆受到机械损伤后施工人员未能及时发现处理就进行回填，在一段时间之后电缆发生短路故障才会被发现。仅2019年，处理的因电缆故障导致的停电发生就有6 次。本次增容新规划了电力管网，敷设了热浸塑钢管，增加了电力管井，涉及高低压电缆全部穿管，排除了此类隐患。

（4）需要考虑的用电规划：①新建高精尖大厦的用电负荷；②图书馆进行核心机房建设增加的容量；③机械楼箱变超负荷运行，新建污水站箱变，将附近楼宇负荷切改至污水站；④新建有机楼箱变，解决供电半径过长；⑤为将来实验室预留用电。增容后批准变压器容量：2000 kV·A×4、1250 kV·A×2、1000 kV·A×2、800 kV·A×2，总计23 550 kV·A，实增10 840 kV·A。

学校增容后用电情况见表2，增容后高压电气主接线图如图1 所示。

图1 高压电气主接线图

表2 学校增容后用电情况

2.2 电力增容方案

（1）根据学校长期的用电情况规划进行增容申请批复，明确需要申请增加的电力容量况。确定原有高压供电电缆容量不足，需要重新敷设并更换高压进线电缆。确定新建高精尖地下一层总配电室及装机容量。根据学校新增用电容量区域性并结合校园用电规划情况选址新建箱式变电站，按低压电缆供电半径250 m 范围以内考虑。

（2）供电半径过长导致供电质量差、压降高、电力系统不稳定的情况。供电半径指的是同一电压等级下，供电线路的长度。《工业与民用配电设计手册》中规定，低压供电半径不宜超过200～250 m。低压出线的调整，根据就近原则将部分远距离负荷用电调整到新建箱式变电站中，以保证学校安全用电及稳定性。部分原来供电半径超过250 m 的低压用电调整到附近的箱变中供电，以减少原来超负荷运行的分配电室的低压用电，达到稳定供电与节能的目的。以学校安华大厦供电线路为例，安华大厦由1#总配供电，其供电半径为600 m，严重超出了手册规定的供电半径。本次电力增容改造考虑校园整体规划。因此申请新建了2 处箱变，新增1#箱变容量2×1000 kV·A，2#箱变容量2×800 kV·A。解决了供电半径过长的问题。

箱变位置的选择应满足以下条件：①尽量靠近低压用电负荷比较集中的区域，最好位于各低压用电负荷的中心位置；②电力管井及配电室的位置选择应烤炉低压电缆进出线方便；③尽量接近供电电源侧；④电气设备运输方便；⑤不宜靠近容易积水或给排水管线密集的场所；⑥不应设置在长期存在积水的场所。

3 总配迁移改造与供电线路倒切方案分析

原有1#总配在高精尖大厦建筑施工范围内，位于建筑北侧红线范围内，需要拆除。新建高精尖大厦设置有新总配2#，需要将原有1#总配与高精尖大厦新2#总配结合，考虑将2#总配设置与高精尖大厦地下一层。因学校不能长时间停电，故在总配迁移改造过程中需要先切改高压一路供电线路，待高压一路供电线路后再进行高压二路供电线路切改。切改供电线路期间，对于不能停电的单路供电的负荷，需考虑租用柴油发电车供电。

3.1 新总配电力设备安装

首先高精尖大厦新总配电力设备要安装完毕。包括新总配的高压柜、变压器、低压柜、直流屏、室内环网地线安装完成。等电位箱安装完毕。高压柜整体连盘，低压柜整体连盘。变压器外壳安装，变压器中性点制安完成。高压柜二次线路接线、低压柜二次线路敷设接线。变压器温控线箱二次线路敷设接线，变压温控箱及风机传动安装调试完成。敷设高压柜至本室变压器的高压电缆，电缆头制作安装完成。新装配电室内高压柜，变压器，高压电缆交接试验，综合保护装置调试。敷设分界室至新总配高压电缆。总配至下级分配高压电缆敷设完毕，终端头制作安装完成。

3.2 供电线路倒切

（1）切改高压供电电缆线路。停原1#总配二路高压电缆，计量表迁移。1#总配及下级分配电室倒闸操作，用高压4#母线带全部负荷。加强监视配电室用电负荷，不超过进线过流的保护定值，必要时限电拉负荷，确保重要用户的供电。接驳二路高压电缆进入新总配，由正式电缆带新总配高压4#、5#母线。

（2）下级分配电室电缆倒切。科技大厦配电室、图书馆配电室、寰球配电室、学生宿舍6 号楼配电室倒闸操作。下级分配用1#变带全部负荷，2#变停运。切改并接驳科技大厦配电室二路、图书馆配电室二路、寰球配电室二路、研一配电室二路高压电缆至新总配二路高压线路供电。

（3）切改原1#总配电室402 低压出线电缆至科研楼新总配。此时运行状态为高压一路为原1#总配供电，高压二路为新总配供电。

（4）切改一路高压电缆。停原1#总配一路高压电缆，计量表迁移。下级分配电室倒闸操作，科技大厦配电室、图书馆配电室、寰球配电室、学生宿舍6 号楼配电室、东家属箱变倒闸操作，用2#变带全部负荷，1#变停运。机械楼箱变、家属12 号楼箱变为单路供电且均在一路，重要负荷租用柴油发电机供电。切改并接驳一路高压电缆进入新总配。

（5）下级分配电室电缆倒切。切改科技大厦配电室一路、图书馆配电室一路、寰球配电室一路、学生宿舍6 号配电室一路至新总配一路高压线路供电。高压倒切完成后，恢复正常运行方式。下级双路供电分配2 台变压器同时运行，联络开关分开。

（6）切改原1#总配电室401 低压出线电缆至科研楼新总配。联络开关分开，双路电源同时运行。至此供电线路倒切完毕。

供电线路倒切从开始停电到最后切改完毕，历时19 d。供电电缆切改过程中进行了大量的停电送电操作及倒闸操作。受切改电缆影响的配电室都提前进行了停电限电的安排。对于重要负荷及不能停电的单路供电的负荷，租用了柴油发电车供电。在供电线路倒切施工过程中，需要仔细检查高低压电缆的型号参数规格，施工前及施工后都要遥测电缆的绝缘阻值。严格按照施工图纸对电力线路进行施工，使电力电缆的长度和要求达到施工图纸的设计要求。仔细核查电缆的铺设路径、特性及安装支架是否牢固等情况，检查是否与设计规范的要求相一致，保证高低压电缆倒切施工的顺利进行。高低压电缆在施工时，电缆施工的质量与整体电力增容改造的建设质量有着密切的联系。电力施工单位以及监理单位必须对高低压电缆线路施工质量严格把关。为了能够更好的保障供电电缆的实际施工质量，电力施工单位可以采取下述措施：采用敷设供电电缆的方式；对电缆的接头按照标准施工图集进行制作安装；做好对供电电缆外围的防护工作；对施工班组进行全面的技术交底；合理设置电缆施工的标识牌。进一步提高供电线路倒切的施工质量，为学校电力系统的正常稳定运行打下坚实的基础。

4 结语

高等院校用电是学校正常教学、科研与生活的重要基础设施保障。电力增容及改造的工作要从校区用电情况、用电需求规划、电力电缆路径的走向、供电半径等诸多因素考虑，确保电力改造方案的实施。电力增容申请前应先充分与供电部门和设计单位认真分析各项数据，明确需要增容及容量总体情况。高校科研项目不断会有新增实验设备，应在估算容量时做好充分预留。在实际的施工过程中，需因地制宜地制定合理的方案。电力增容及供电线路切改解决了电力容量不足、供电半径过长等问题，为类似工程项目电力增容提供参考。