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城市地下綜合管廊的電氣設計及產(chǎn)品選型方案

更新時(shí)間：2023-03-09

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

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(chēng)謂，在歐美等國家稱(chēng)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(xiàn)集中在一起，實(shí)行“統一規劃、統一建設、統一管理"，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(guān)鍵詞:綜合管廊；電氣設計

一、工程概況

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

二、負荷等級

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

三、供電電源

綜合管廊附屬用電設備具有負荷容量相對較小而數量眾多、在管廊沿線(xiàn)呈帶狀分布特點(diǎn)。管廊與地鐵2號線(xiàn)平行分布在道路兩側，地鐵二號線(xiàn)一期工程與管廊相關(guān)的地鐵站為9座，每個(gè)車(chē)站均設有35/0.4kV車(chē)站降壓變電所，降壓變電所為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)型式（地鐵工程電力專(zhuān)業(yè)已設）。管廊以6～8個(gè)防火分區為一個(gè)供電區間，每一供電區間設一座分供電所，分供電所設于管廊各供電區間的中間位置；依次相鄰兩防火分區設一配電所，每個(gè)防火分區設1臺消防負荷動(dòng)力配電柜和非消防負荷動(dòng)力配電柜（包括同一防火分區多個(gè)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(xiàn)側，分供電所以樹(shù)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(dòng)力配電柜、XP為消防負荷動(dòng)力配電柜，n=4、6、8）。

四、供配電系統構成

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

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

綜合管廊供電系統擔負著(zhù)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(lèi)，一類(lèi)是二級負荷，即消防負荷，包括應急照明負荷、排風(fēng)機、監控與報警設備；另一類(lèi)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(lèi)的用電負荷中，既有二級負荷又有三級負荷，綜合管廊供電系統就是要滿(mǎn)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。

五、主接線(xiàn)形式

地鐵站車(chē)站降壓變電所0.4kV側為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)（地鐵工程已設）。管廊內分供電所采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，正常運行時(shí)兩進(jìn)線(xiàn)電源同時(shí)運行（地鐵站降壓變電所兩電源同時(shí)運行），母線(xiàn)聯(lián)絡(luò )斷路器處于分閘位置，當一路電源停電及檢修時(shí)，其中一路電源應能擔負全部的用電負荷。兩進(jìn)線(xiàn)斷路器及母線(xiàn)聯(lián)絡(luò )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(dòng)力配電柜和非消防負荷動(dòng)力配電柜采用單母線(xiàn)不分段接線(xiàn)型式。

六、無(wú)功補償及計量

每個(gè)分供電所電源進(jìn)線(xiàn)側采用就地集中補償方式，使得功率因數補償到0.95以上，電容器投切方式采用分組自動(dòng)投切，三相自動(dòng)平衡。

每個(gè)分供電所電源進(jìn)線(xiàn)側設電能計量測量裝置，便于管廊內部管理核算及供電局計量。

七、照明系統

1.安全疏散

綜合管廊內設正常照明和應急照明。

（1）照明燈具在管廊內頂部吸頂安裝，管廊內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，應急照明照度不低于5lx，應急電源持續供電時(shí)間不應小于60min。人員出入口、緊急逃生口、各防火分區防火門(mén)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）管廊內燈具應為防觸電保護等級Ⅰ類(lèi)設備，能觸及的可導電部分應與固定線(xiàn)路中的保護(PE)線(xiàn)可靠連接。燈具應采用防潮防水措施，防護等級不低于IP54。燈具應采用節能型光源。

八、電線(xiàn)電纜的選擇及敷設

管廊內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。管廊內自用電纜敷設以電纜橋架為主，電纜橋架采用無(wú)孔槽盒式橋架。電纜出電纜橋架后穿鋼管敷設，暗敷設時(shí)沿管廊墻壁、頂板敷設，保護層厚度不宜小于30mm；明敷設時(shí)，穿線(xiàn)鋼管應涂防火材料。

九、防雷

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

十、接地

綜合管廊結構內鋼筋網(wǎng)可靠連接，形成可靠自然接地體。綜合管溝內所有電纜支架、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(xiàn)與主接地網(wǎng)、結構內鋼筋相互連接，并做等電位連接。管廊內的接地線(xiàn)形成環(huán)形接地網(wǎng)。接地線(xiàn)采用40×5mm的熱鍍鋅扁鋼。綜合管廊內電氣工作接地、保護接地、監控與報警系統弱電接地共用接地系統，綜合接地電阻不大于1Ω。當實(shí)測接地電阻不滿(mǎn)足要求時(shí)，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。

十一、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

1.平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網(wǎng)絡(luò )、系統架構、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數據服務(wù)等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統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是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環(huán)境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門(mén)監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器、手機APP獲取數據，通過(guò)一個(gè)平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監控、統一管理、統一調度，同時(shí)滿(mǎn)足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

3.平臺拓撲圖

4.平臺子系統

4.1電力監控

電力監控主要針對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(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況，可實(shí)時(shí)監控高低壓供配電系統開(kāi)關(guān)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)境監測

環(huán)境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門(mén)禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時(shí)也可接入管廊艙室內的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設備集成的第三方系統完成管廊環(huán)境綜合監控。

4.3馬達監控

馬達監控實(shí)現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現對電機過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動(dòng)控制。

4.4電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統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(mén)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(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，發(fā)生異常時(shí)通過(guò)聲光、短信、APP及時(shí)預警。

4.5智能照明控制

①　防火分區單獨控制，分區內設置智能控制面板就地驅動(dòng)器；開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器連接消防報警系統，接收消防報警信息，強制打開(kāi)驅動(dòng)器回路。

②　廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內自動(dòng)開(kāi)啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開(kāi)后燈具關(guān)閉。

③　除了現場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現集中控制，實(shí)時(shí)遠程監控當前區域的照明情況，必要時(shí)可遠程控制該區域的照明。

④　考慮現場(chǎng)模塊分布較廣，距離過(guò)長(cháng)，除了現場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現集中控制，實(shí)時(shí)遠程監控當前區域的照明情況，必要時(shí)可遠程控制該區域的照明。

⑤　系統支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負荷對配電系統造成沖擊。模塊不依賴(lài)系統，可獨立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能。