淺談城市綜合管廊配電結(jié)構(gòu)

　更新日期：2022-09-16　點(diǎn)擊量：439

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司

摘要：綜合管廊（日本稱“共同溝"、稱“共同管道"），就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將電力、通信，燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，綜合管廊供配電工程是管廊工程中主要的附屬工程為管廊內(nèi)照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)提供電力保障及控制接口。推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)，是創(chuàng)新城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要舉措，不僅可以逐步消除“馬路拉鏈"、“空中蜘蛛網(wǎng)"等問(wèn)題，用好地下空間資源，提高城市綜合承載能力，滿足民生需求，而且可以帶動(dòng)有效投資、增加公共產(chǎn)品供給，提升城市發(fā)展質(zhì)量，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展增添新動(dòng)力。

關(guān)鍵字： 綜合管廊管廊電力監(jiān)控管廊配電設(shè)計(jì) 管廊運(yùn)維

一、配電系統(tǒng)

1、配電設(shè)計(jì)

從目前國(guó)內(nèi)建設(shè)的綜合管廊來(lái)看其功能定位主要是為各種管線提供一個(gè)安裝方便、可維護(hù)性好并能預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展的管線通道其功能明確單一但管廊作為城市運(yùn)行的主動(dòng)脈重要性不言而喻，因此保障管廊安全運(yùn)行是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。

電力電纜火災(zāi)是綜合管廊的主要危險(xiǎn)源也是管廊火災(zāi)的主要破壞對(duì)象一旦失火將造成大面積停電。并且電力電纜火災(zāi)的特點(diǎn)是電纜一旦過(guò)火電纜絕緣材料已經(jīng)破壞火災(zāi)無(wú)論是否及時(shí)撲滅電纜已無(wú)法繼續(xù)使用需及時(shí)更換。ＤＬ／Ｔ5221—2005《城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》也規(guī)定在電力電纜進(jìn)出線集中的隧道為了把火災(zāi)事故限制在小范圍盡量減小事故損失可加設(shè)監(jiān)控報(bào)警和固定自動(dòng)滅火裝置。由此可見管廊消防重點(diǎn)是限制火災(zāi)范圍保護(hù)未失火區(qū)而非迅速撲滅火災(zāi)。

為此將綜合管廊劃分成若干個(gè)防火分區(qū)。圖 1為綜合管廊典型防火分區(qū)設(shè)備系統(tǒng)圖。其中火災(zāi)時(shí)需可靠打開應(yīng)急疏散照明指示人員逃生；切斷非消防負(fù)荷防止火災(zāi)事故擴(kuò)大；關(guān)閉防火門、通風(fēng)電動(dòng)百葉、防火風(fēng)閥形成“ 悶燒"即可限制火災(zāi)范圍。此外滅火系統(tǒng)起到加快撲滅火災(zāi)及限制火災(zāi)范圍輔助作用故管廊滅火系統(tǒng)一般不采用自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)而采用系統(tǒng)簡(jiǎn)單的氣溶膠自動(dòng)滅火系統(tǒng)、移動(dòng)式水噴霧系統(tǒng)或不設(shè)滅火系統(tǒng)。因此供配電系統(tǒng)應(yīng)在火災(zāi)情況下為可靠形成“ 悶燒"及完成消防動(dòng)作提供電力保障?；馂?zāi)時(shí)需可靠完成的消防動(dòng)作如表1所示。

2、配電結(jié)構(gòu)

根據(jù)總圖專業(yè)對(duì)于防火分區(qū)的劃分，每?jī)蓚€(gè)防火分區(qū)設(shè)一處進(jìn)（排）風(fēng)機(jī)房，考慮綜合管廊各相鄰配電單元負(fù)荷類型、容量、數(shù)量、受電位置基本相同，且具有沿線分布、比較均勻的特點(diǎn)，本項(xiàng)目以每防火分區(qū)作為一個(gè)配電單元，在每個(gè)進(jìn)（排）風(fēng)機(jī)房設(shè)一處配電間，為配電間兩側(cè)相鄰的配電單元進(jìn)行供電。

沿管廊設(shè)置獨(dú)立地下變電所，每變電所為兩或三處配電間進(jìn)行供配電，即每處變電所為4~6個(gè)配電單元供電（供電半徑不大于800m）。

每處變電所內(nèi)設(shè)置2臺(tái)10kV/0.4kV SCB13型干式變壓器，兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。

變電所的2臺(tái)變壓器的低壓側(cè)分別設(shè)進(jìn)線柜、無(wú)功補(bǔ)償柜、二級(jí)負(fù)荷配電柜、三級(jí)負(fù)荷配電柜。在其中一臺(tái)變壓器的三級(jí)負(fù)荷配電柜內(nèi)設(shè)低壓母聯(lián)開關(guān)，正常工作時(shí)，母聯(lián)開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài)；當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，母聯(lián)開關(guān)閉合，由另一臺(tái)變壓器為其供電范圍的二級(jí)負(fù)荷供電，三級(jí)負(fù)荷可根據(jù)實(shí)際需求由運(yùn)行人員進(jìn)行切除或臨時(shí)啟用。

低壓配電系統(tǒng)采用交流220V/380V樹干式配電方式，分兩級(jí)配電。

第一級(jí)配電，從變電所分別向各配電間樹干式配電，單方向配電不超過(guò)800米。對(duì)于局部超過(guò)800米的配電單元，通過(guò)加粗供電電纜，保證壓降滿足規(guī)范要求。

第二級(jí)配電，以每個(gè)配電間的配電柜為中心，向兩側(cè)的防火分區(qū)放射式（或樹干式）配電，單方向配電不超過(guò)一個(gè)防火分區(qū)，即配電距離不超過(guò)200米。

每個(gè)配電單元內(nèi)設(shè)二級(jí)負(fù)荷配電柜、三級(jí)負(fù)荷配電柜、一般照明配電柜、非消防應(yīng)急照明配電柜及應(yīng)急照明集中電源控制柜。配電柜設(shè)置在機(jī)械通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)專門隔斷的設(shè)備室。

二級(jí)負(fù)荷配電控制柜為綜合管廊的二級(jí)負(fù)荷供電，二級(jí)負(fù)荷配電控制柜為雙電源進(jìn)線，并設(shè)置雙電源自動(dòng)切換。兩路電源進(jìn)線分別引自兩臺(tái)變壓器的二級(jí)負(fù)荷母線段，當(dāng)一路電源故障時(shí)，可自動(dòng)切換至另一回路電源。三級(jí)負(fù)荷配電柜為單電源進(jìn)線，負(fù)責(zé)給其他非消防設(shè)備配電。當(dāng)一臺(tái)變壓器維護(hù)或故障時(shí)，可通過(guò)變電所低壓母聯(lián)開關(guān)切換至另一臺(tái)變壓器為非消防負(fù)荷供電。

考慮照明回路較多，為便于管養(yǎng)，4艙管廊每配電間設(shè)一般照明柜一臺(tái)（兩個(gè)隔室），電源引自三級(jí)負(fù)荷配電柜，分別為配電間兩側(cè)的防火分區(qū)內(nèi)一般照明負(fù)荷供電；每配電間設(shè)非消防應(yīng)急照明柜一臺(tái)（兩個(gè)隔室），電源引自二級(jí)負(fù)荷配電柜，分別為配電間兩側(cè)的防火分區(qū)內(nèi)非消防應(yīng)急照明負(fù)荷供電。3艙管廊每配電間設(shè)照明柜一臺(tái)（兩個(gè)隔室），其中一個(gè)隔室電源引自三級(jí)負(fù)荷配電柜，為一般照明負(fù)荷供電；另一隔室電源引自二級(jí)負(fù)荷配電柜，為配電間兩側(cè)的防火分區(qū)內(nèi)非消防應(yīng)急照明負(fù)荷供電。一般照明與非消防應(yīng)急照明的主用電源引自不同變壓器。

參考《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51309-2018）規(guī)定，應(yīng)急照明采用DC36V低壓直流為燈具，在配電間處設(shè)應(yīng)急照明集中電源柜，為應(yīng)急照明及疏散指示供電。應(yīng)急照明集中電源柜電源引自該配電間二級(jí)負(fù)荷配電柜。監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)配置UPS電源，由監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)提供。

二、運(yùn)維管理

綜合管廊一般是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，將電力、自來(lái)水、熱力、煤氣、電信、網(wǎng)絡(luò)等市政公用管線根據(jù)規(guī)劃要求集中敷設(shè)在同一個(gè)構(gòu)建物內(nèi)，實(shí)施統(tǒng)一設(shè)計(jì)、施工、管理的市政公用隧道空間，并且還具備排水、通風(fēng)、照明、通信和監(jiān)控等功能。主要的作用就是為了避免城市道路被反復(fù)開挖，減少城市污染，為城市運(yùn)轉(zhuǎn)提供各種能源和通信，保證城市運(yùn)轉(zhuǎn)的高效。無(wú)論承載的管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設(shè)備出現(xiàn)故障，都可能造成部分功能的癱瘓，因此建設(shè)綜合管廊時(shí)需要設(shè)置各類現(xiàn)場(chǎng)傳感器用于監(jiān)測(cè)和控制管廊內(nèi)部設(shè)施運(yùn)行情況。通常包括：管廊附屬地面及內(nèi)部供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、排水排煙系統(tǒng)、環(huán)境溫、濕度，可燃?xì)怏w探測(cè)、門禁、入侵檢測(cè)、視頻、巡更等。

安科瑞針對(duì)綜合管廊運(yùn)維和管理存在的問(wèn)題，建立一套包含供電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等，采用成熟的邊緣計(jì)算技術(shù)，通過(guò)ANet邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)進(jìn)行邏輯判斷和異常分析，充分利用工業(yè)總線或物聯(lián)網(wǎng)對(duì)管廊電力、環(huán)境、消防等多方面的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也是為智慧管廊平臺(tái)和應(yīng)急指揮部提供智能、高效、穩(wěn)定的信息服務(wù)平臺(tái)。

三、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

1、平臺(tái)概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

2、平臺(tái)組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，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(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過(guò)瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

2.1平臺(tái)拓?fù)鋱D

2.2電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所，對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量?jī)x表，用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

2.3環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

2.4馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)控制。

2.5電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對(duì)配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)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(shí)時(shí)顯示，并且對(duì)UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過(guò)聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

2.6智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動(dòng)器；開關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動(dòng)器回路。

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

③　除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場(chǎng)模塊分布較廣，距離過(guò)長(zhǎng)，除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)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(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)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(fù)荷對(duì)配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。