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淺談城市綜合管廊配電結(jié)構(gòu)

　更新日期：2022-09-16　點擊量：955

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隧道空間，將電力、通信，燃氣、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)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、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)、通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)提供電力保障及控制接口。推進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)濟發(fā)展增添新動力。

關(guān)鍵字： 綜合管廊管廊電力監(jiān)控管廊配電設(shè)計管廊運維

一、配電系統(tǒng)

1、配電設(shè)計

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

電力電纜火災(zāi)是綜合管廊的主要危險源也是管廊火災(zāi)的主要破壞對象一旦失火將造成大面積停電。并且電力電纜火災(zāi)的特點是電纜一旦過火電纜絕緣材料已經(jīng)破壞火災(zāi)無論是否及時撲滅電纜已無法繼續(xù)使用需及時更換。ＤＬ／Ｔ5221—2005《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》也規(guī)定在電力電纜進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)控報警和固定自動滅火裝置。由此可見管廊消防重點是限制火災(zāi)范圍保護未失火區(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)時需可靠打開應(yīng)急疏散照明指示人員逃生；切斷非消防負荷防止火災(zāi)事故擴大；關(guān)閉防火門、通風電動百葉、防火風閥形成“ 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)一般不采用自動水噴霧滅火系統(tǒng)而采用系統(tǒng)簡單的氣溶膠自動滅火系統(tǒng)、移動式水噴霧系統(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"及完成消防動作提供電力保障。火災(zāi)時需可靠完成的消防動作如表1所示。

2、配電結(jié)構(gòu)

根據(jù)總圖專業(yè)對于防火分區(qū)的劃分，每兩個防火分區(qū)設(shè)一處進（排）風機房，考慮綜合管廊各相鄰配電單元負荷類型、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，本項目以每防火分區(qū)作為一個配電單元，在每個進（排）風機房設(shè)一處配電間，為配電間兩側(cè)相鄰的配電單元進行供電。

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

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

變電所的2臺變壓器的低壓側(cè)分別設(shè)進線柜、無功補償柜、二級負荷配電柜、三級負荷配電柜。在其中一臺變壓器的三級負荷配電柜內(nèi)設(shè)低壓母聯(lián)開關(guān)，正常工作時，母聯(lián)開關(guān)處于分斷狀態(tài)；當一臺變壓器發(fā)生故障時，母聯(lián)開關(guān)閉合，由另一臺變壓器為其供電范圍的二級負荷供電，三級負荷可根據(jù)實際需求由運行人員進行切除或臨時啟用。

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

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

第二級配電，以每個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，單方向配電不超過一個防火分區(qū)，即配電距離不超過200米。

每個配電單元內(nèi)設(shè)二級負荷配電柜、三級負荷配電柜、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)置在機械通風機房內(nèi)專門隔斷的設(shè)備室。

二級負荷配電控制柜為綜合管廊的二級負荷供電，二級負荷配電控制柜為雙電源進線，并設(shè)置雙電源自動切換。兩路電源進線分別引自兩臺變壓器的二級負荷母線段，當一路電源故障時，可自動切換至另一回路電源。三級負荷配電柜為單電源進線，負責給其他非消防設(shè)備配電。當一臺變壓器維護或故障時，可通過變電所低壓母聯(lián)開關(guān)切換至另一臺變壓器為非消防負荷供電。

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（兩個隔室），電源引自三級負荷配電柜，分別為配電間兩側(cè)的防火分區(qū)內(nèi)一般照明負荷供電；每配電間設(shè)非消防應(yīng)急照明柜一臺（兩個隔室），電源引自二級負荷配電柜，分別為配電間兩側(cè)的防火分區(qū)內(nèi)非消防應(yīng)急照明負荷供電。3艙管廊每配電間設(shè)照明柜一臺（兩個隔室），其中一個隔室電源引自三級負荷配電柜，為一般照明負荷供電；另一隔室電源引自二級負荷配電柜，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)標準》（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負荷配電柜。監(jiān)控與報警系統(tǒng)配置UPS電源，由監(jiān)控與報警系統(tǒng)提供。

二、運維管理

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)在同一個構(gòu)建物內(nèi)，實施統(tǒng)一設(shè)計、施工、管理的市政公用隧道空間，并且還具備排水、通風、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，為城市運轉(zhuǎn)提供各種能源和通信，保證城市運轉(zhuǎn)的高效。無論承載的管線出現(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)綜合管廊時需要設(shè)置各類現(xiàn)場傳感器用于監(jiān)測和控制管廊內(nèi)部設(shè)施運行情況。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，可燃氣體探測、門禁、入侵檢測、視頻、巡更等。

安科瑞針對綜合管廊運維和管理存在的問題，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，采用成熟的邊緣計算技術(shù)，通過ANet邊緣計算網(wǎng)關(guān)進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)對管廊電力、環(huán)境、消防等多方面的監(jiān)測，同時也是為智慧管廊平臺和應(yīng)急指揮部提供智能、高效、穩(wěn)定的信息服務(wù)平臺。

三、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(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(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)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(diào)復(fù)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(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)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(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(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

2.1平臺拓撲圖

2.2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(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(diào)、事故報警及記錄等。

2.3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(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)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(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(shè)置聯(lián)動控制。

2.5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(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(yù)警。

2.6智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)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(guān)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(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)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。