城市地下綜合管廊的電氣設計及產(chǎn)品選型方案

任運業(yè)

       安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定   201801

摘要:綜合管廊在我國有“共同溝、綜合管溝、共同管道"等多種稱謂，在歐美等國家稱為“UrbanMunicipalTunnel"。城市綜合管廊是在城市道路下面建設，將電力、電信、供水、燃氣、熱力等管線集中在一起，實行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理"，以做到地下空間的綜合利用和資源共享。本文以北方某城市為例，闡述綜合管廊電氣設計。

關鍵詞:綜合管廊；電氣設計

      北方某城市地鐵2#線沿線地下綜合管廊建設工程，全長10.69km，分為綜合艙、熱力艙、電力艙，防火分區(qū)按180m設防。

      根據(jù)綜合管廊運行的安全要求和負荷性質，管廊供電整體按照二級負荷考慮。綜合管廊內(nèi)附屬監(jiān)控設備、液壓井蓋、電力艙排煙風機、應急照明宜按二級負荷供電；正常照明、排水泵、送風機、排風機、檢修插座箱等其余用電設備可按三級負荷供電。

      綜合管廊附屬用電設備具有負荷容量相對較小而數(shù)量眾多、在管廊沿線呈帶狀分布特點。管廊與地鐵2號線平行分布在道路兩側，地鐵二號線一期工程與管廊相關的地鐵站為9座，每個車站均設有35/0.4kV車站降壓變電所，降壓變電所為單母線分段接線型式（地鐵工程電力專業(yè)已設）。管廊以6～8個防火分區(qū)為一個供電區(qū)間，每一供電區(qū)間設一座分供電所，分供電所設于管廊各供電區(qū)間的中間位置；依次相鄰兩防火分區(qū)設一配電所，每個防火分區(qū)設1臺消防負荷動力配電柜和非消防負荷動力配電柜（包括同一防火分區(qū)多個艙室）。為此，管廊分供電所兩路電源引自相應地鐵站降壓變電所不同母線側，分供電所以樹干式的供電方式負責向兩側管廊各配電所供電。管廊供電示意圖如右圖所示（FP為非消防負荷動力配電柜、XP為消防負荷動力配電柜，n=4、6、8）。

      綜合管廊供電系統(tǒng)由兩大部分組成，一部分為外部電源，即地鐵站0.4kV低壓配電系統(tǒng)；另一部分為綜合管廊內(nèi)部供電系統(tǒng)，即管廊內(nèi)部的供電系統(tǒng)。

      本工程采用0.4kV分散供電方式，故本工程供電系統(tǒng)由地鐵站降壓變電所、分供電所、配電所、管廊各防火分區(qū)用電設備等組成。

      綜合管廊供電系統(tǒng)擔負著管廊運行所需電能的供應，是管廊安全、可靠運行的重要保證。

      綜合管廊用電負荷按其用途的不同可分為兩類，一類是二級負荷，即消防負荷，包括應急照明負荷、排風機、監(jiān)控與報警設備；另一類是三級負荷，即非消防負荷，包括普通照明負荷、檢修插座負荷、排水泵負荷等。

在上述兩大類的用電負荷中，既有二級負荷又有三級負荷，綜合管廊供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同級的負荷不同需求，以使其發(fā)揮各自的功能與作用，保證管廊安全、可靠地運行。

      地鐵站車站降壓變電所0.4kV側為單母線分段接線（地鐵工程已設）。管廊內(nèi)分供電所采用單母線分段接線，正常運行時兩進線電源同時運行（地鐵站降壓變電所兩電源同時運行），母線聯(lián)絡斷路器處于分閘位置，當一路電源停電及檢修時，其中一路電源應能擔負全部的用電負荷。兩進線斷路器及母線聯(lián)絡斷路器形成三合二電氣聯(lián)鎖及機械連鎖。

配電所消防負荷動力配電柜和非消防負荷動力配電柜采用單母線不分段接線型式。

六、無功補償及計量

      每個分供電所電源進線側采用就地集中補償方式，使得功率因數(shù)補償?shù)?.95以上，電容器投切方式采用分組自動投切，三相自動平衡。

      每個分供電所電源進線側設電能計量測量裝置，便于管廊內(nèi)部管理核算及供電局計量。

1.安全疏散

      綜合管廊內(nèi)設正常照明和應急照明。

      （1）照明燈具在管廊內(nèi)頂部吸頂安裝，管廊內(nèi)人行道上正常照明平均照度不應小于15lx，照度不應低于5lx。在出入口和設備操作處照度值可提高到100lx，分供電所、配電所照度不低于200lx，監(jiān)控站照度不低于300lx。

      （2）應急照明采用智能應急照明與疏散照明控制系統(tǒng)，應急照明照度不低于5lx，應急電源持續(xù)供電時間不應小于60min。人員出入口、緊急逃生口、各防火分區(qū)防火門上方應設置安全出口標志燈，疏散指示燈設置在距地坪高度1.0m以下，間距不應大于20m。

      （3）管廊內(nèi)燈具應為防觸電保護等級Ⅰ類設備，能觸及的可導電部分應與固定線路中的保護(PE)線可靠連接。燈具應采用防潮防水措施，防護等級不低于IP54。燈具應采用節(jié)能型光源。

八、電線電纜的選擇及敷設

      管廊內(nèi)供電電纜采用預分支電纜。非消防電纜采用阻燃電纜，消防電纜采用不燃電纜或耐火電纜。管廊內(nèi)自用電纜敷設以電纜橋架為主，電纜橋架采用無孔槽盒式橋架。電纜出電纜橋架后穿鋼管敷設，暗敷設時沿管廊墻壁、頂板敷設，保護層厚度不宜小于30mm；明敷設時，穿線鋼管應涂防火材料。

      本工程全在地下，地下部分不設直擊雷防護措施，在配電系統(tǒng)中設置防雷電感應過電壓保護裝置，并在管廊內(nèi)設等電位聯(lián)結系統(tǒng)。

      綜合管廊結構內(nèi)鋼筋網(wǎng)可靠連接，形成可靠自然接地體。綜合管溝內(nèi)所有電纜支架、金屬構件、電纜金屬套、金屬管道以及電氣設備金屬外殼均經(jīng)接地線與主接地網(wǎng)、結構內(nèi)鋼筋相互連接，并做等電位連接。管廊內(nèi)的接地線形成環(huán)形接地網(wǎng)。接地線采用40×5mm的熱鍍鋅扁鋼。綜合管廊內(nèi)電氣工作接地、保護接地、監(jiān)控與報警系統(tǒng)弱電接地共用接地系統(tǒng)，綜合接地電阻不大于1Ω。當實測接地電阻不滿足要求時，利用管廊外壁預埋接地聯(lián)結板(每100m設置一塊）增設人工接地極。

1.平臺概述

      AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

2.平臺組成

      安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

3.平臺拓撲圖

 

 

4.平臺子系統(tǒng)

4.1電力監(jiān)控

      電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

 

4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

 

 

 

4.3馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

 

4.4電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

 

4.5智能照明控制

      ①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

      ②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

      ③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

      ④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

      ⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

1.電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

 

2.智能照明系統(tǒng)

 

3.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

 

4.消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.防火門監(jiān)控系統(tǒng)

 

6.消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

參考文獻

[1]GB50838-2015,城市綜合管廊工程技術規(guī)范.

[2]GB50217-2007,電力工程電纜設計規(guī)范.

[3]安科瑞電氣股份有限公司.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.2020.06版.

[5]安科瑞綜合管廊能效管理系統(tǒng)解決方案.2020.06版.

[6]12D101-5,110kV及以下電纜敷設.

[7]GB50054-2011,低壓配電設計規(guī)范.

[8]湘2015SZ102-3,城市綜合管廊附屬工程.

[9]張祎，張繼輝，淺談地下綜合管廊電氣設計.

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智慧用電的研發(fā)與應用。