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：727

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司

摘要：綜合管廊（日本稱(chēng)“共同溝"、稱(chēng)“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(zhuān)門(mén)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(mǎn)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(jiàn)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(kāi)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(mén)、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(zhuān)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(lèi)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(kāi)關(guān)，正常工作時(shí)，母聯(lián)開(kāi)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(kāi)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(shù)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(shù)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(mǎn)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(shù)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(zhuān)門(mén)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?xún)膳_(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(kāi)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(lèi)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(kāi)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(lèi)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(mén)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(mén)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(hù)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(mǎn)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(kāi)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(mén)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(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(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(kāi)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(kāi)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(kāi)啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開(kāi)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(lài)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。