簡談綜合管廊供配電系統的設計

　　劉丹
 

　　安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 

　　摘要：綜合管廊作為城市的生命線，是支撐城市運轉和持續發展的重要基礎設施，供配電系統作為管廊工程的一個重要附屬設施，直接關系到管廊安全和正常運營。本文以實際工程為例，分別從系統的負荷等級以及電源設計標準，管廊變電所的設計，動力設備的配電及控制設計，照明系統設計，防雷接地以及節能設計等幾個方面，對綜合管廊供配電系統設計中的一些問題進行分析，希望能為行業發展提供參考依據。
 

　　關鍵詞：綜合管廊；供配電系統；安全；節能；設計
 

　　1 前言
 

　　綜合管廊作為城市道路地下空間開發利用的重要部分，在保障城市供應、克服城市規劃與市政管線發展變化之間的矛盾、提升城市品位的前提下，對集約城市地下空間、促進城市的可持續發展有著非常大的作用，其建設對優化城市環境、合理利用城市地下空間具有重要意義。
 

　　綜合管廊是一種用以收納多種不同市政管線的專門地下管廊，入廊管線有給水管道、再生水管道、熱力管道、電力電纜、電信纜線和燃氣管道等。綜合管廊附屬工程包括：消防系統、排水系統、通風系統、供配電及照明系統、監控與報警系統、標識系統等。其中，供配電系統為管廊消防系統、排水系統、通風系統、照明系統、監控與報警系統等提供電力保障及控制接口，是管廊最主要的附屬工程。
 

　　2 工程設計實例分析
 

　　某地經一路、站南路地下綜合管廊建設工程，經一路綜合管廊長1.38km；站南路綜合管廊起點長1.65km；建設管廊總長度為2.03km，在管廊內同步設置給水管、再生水管、電力電纜、通信光纜、熱力管和燃氣管。結合項目情況，沁州路與南環路交叉口附近位置處，新建一處縣城綜合管廊監控中心。
 

　　2.1 負荷等級及電源
 

　　(1)根據綜合管廊負荷運行的安全要求，管廊內的消防相關設備、監控設備、照明、風機及排水泵為二級負荷；檢修插座箱為三級負荷；其余均為三級負荷。
 

　　(2)綜合管廊由城市10kV電網就近提供兩路10kV電源，電源運行方式為互為備用。
 

　　(3)電壓等級：高壓為10kV，低壓為380V/220V。
 

　　2.2 管廊變電所的設計
 

　　本綜合管廊共劃分12個防火區間，管廊每個防火區間包括三個防火分區(熱力艙、綜合艙和燃氣艙)或兩個防火分區(綜合艙和燃氣艙)。根據沿線布置情況及負荷分散、供電距離的特點，綜合管廊全線可劃分為2個供電區域。按每座變電站約500m 供電半徑負荷計算，一般線路壓降不大于5%。由此可以確定，管廊全線共選用2座地下變電站每個地下變電站為1個供電區域。
 

　　根據用電負荷性質，工程采用二路獨立10kV電源的環網供電方式。每三個或兩個防火分區做為一個配電單元，在該區間吊裝口夾層內設置配電箱，為本區間動力、照明配電。
 

　　(1)10kV配電系統
 

　　管廊專用變配電所10kV側采用單母線分段不聯絡的接線方式，每座變配電所由就近的市政電網沿本工程管廊內專用橋架引入2路10kV電源，兩路電源同時工作。當一路10kV電源因故退出運行時，綜合管廊由另一路10kV電源所帶變壓器供電。
 

　　(2)變壓器及0.4kV配電系統
 

　　根據用電負荷性質及綜合管廊分區負荷容量，兩座管廊專用地下變電站均采用雙變壓器型，0.4kV側配電系統均采用雙電源進線單母線分段聯絡形式。
 

　　本工程各個變電站內兩臺變壓器互為備用。當一路0.4kV電源因故退出或變電所中有一臺變壓器因故退出運行，變電所另一臺變壓器應能負擔其供電范圍內全部二級負荷，三級負荷可根據需要切除。
 

　　供電方式采用樹干式配電方式，為就近綜合管廊每一防火分區中的雙電源配電箱及照明配電箱供電。配電原則：消防、監控等負荷由不同段母排雙電源供電，末端自切；其余負荷由變壓器低壓母排單電源供電。應急照明、監控系統等特別重要的負荷另設在線蓄電池作后備電源。
 

　　(3)變電站控制、保護、信號及合閘電源采用DC220V電源。
 

　　變電站進線設時限速斷和過電流保護，電流電壓測量，出線設時限速斷和過電流保護，電流、電壓及功率測量。低壓部分均設有過負荷及短路保護。
 

　　(4)計量及補償
 

　　①在變電站高壓側設0.4kV專用計量柜，做總用電計量，低壓側主要回路裝電度表，作分路計量。
 

　　②在每處變電站0.4kV側采用電力電容器集中自動補償，補償裝置采用靜電電容器組自動補償裝置，補償后功率因數達0.9以上。綜合管廊照明燈具采用電子鎮流器型熒光燈，以提高功率因數。
 

　　2.3 動力設備的配電及控制設計
 

　　在綜合管廊每段防火區間內安裝一臺動力照明配電箱(雙電源配電箱)，負責該防火區間內動力設備的配電控制。在排煙風機、排水泵就地設置專用控制箱對設備進行配電和控制。綜合管廊內沿線間隔60m設置帶剩余電流動作保護裝置檢修插座箱，作施工安裝、維修等臨時接電之用。
 

　　綜合管廊內所有用電設備應采取防水防潮措施，防護等級均不低于IP65，天然氣管道艙內的電氣設備應采用防爆型，并符合《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)有關爆炸性氣體環境2區的防爆規定。
 

　　管廊內設備均采用全電壓直接起動方式，電機起動壓降控制在10%以內。管線電動閥由就近雙電源配電箱提供電源，在單位授權情況下，由自控系統控制。
 

　　管廊內主要用電設備操作采用自動及手動兩種方式控制，自動方式時由PLC控制，手動方式時可在機旁控制箱或機旁按鈕箱上操作。
 

　　排煙風機控制：采用手動/自動兩級控制相結合的方式。在風機控制箱處設集中手動控制，并將排風機的運行工況傳至相應的現場控制站(PLC)，并接受現場控制中心(PLC)及監控中心的遙控，此外在監控中心設置排風機手動直接控制裝置。防火分區兩端設置風機就地按鈕箱，可實現現場控制排風機開停。排風機的溫度自動控制和與電動風閥的聯動控制均由現場控制分站(PLC)完成。
 

　　排水泵控制：采用手動/自動/中心遙控三級控制相結合的方式。在動力照明箱處設集中手動控制，同時根據集水坑內水位自動開、停排水泵，并將排水泵的運行工況及集水井內高、低液位傳至相應的現場控制站，并接受現場控制中心(PLC)及監控中心的遙控。排水泵旁設置水泵就地按鈕箱，可實現現場控制水泵開停。
 

　　2.4 節能設計
 

　　綜合管廊供配電系統的節能設計，主要從電氣設備節能、電氣照明節能、照明運行控制以及運轉過程中的計量管理四個方面入手。
 

　　2.4.1 電氣設備的節能設計
 

　　在電氣設配的選擇上，要根據實際的用電容量和用電性質，選擇合理的供電電壓以及供電的方式。在設置變配電所的位置時，要盡量接近負荷中心，爭取減少變壓級數，竟可能的把供電的半徑縮短，導線要根據實際需要，選擇合適的截面規格型號，要控制好總的線損率，使受電端的電壓趨于穩定，偏差控制在一個合理的范圍之內。無功補償設備的設計要有集中補償和就地補償兩種設置。在選擇變壓器時，要綜合考慮容量、數量、運行方式，對負荷要進行合理的設計調整，竟可能的實現變壓器的經濟運行。
 

　　2.4.2 電氣照明的節能設計要求
 

　　在項目設計中，照明系統在設計上選擇了高光效的光源。在光源選擇上，對室內照度、一般顯色指數等指標都嚴格按照《建筑照明設計標準》的要求進行。工程所采用的電子鎮流器，期自身的功率消耗要控制在光源功率的10%以內，諧波含量不能大于20%，單只熒光燈的功率因數要求在0.9以上。
 

　　2.4.3 加強照明運行控制的設計
 

　　要做好照明的運行控制，就得有合理的設計。本項目在設計上從節能控制的理念出發，比如在控制開關的設計上，每個配電分區都不低于2個；而對于通風口以及逃生口這些特殊場所的開關設計都采用就地設置。在控制中心走廊、公共走道、樓梯間以及門廳等場所，都采用自熄開關控制，做到人走燈滅。
 

　　2.4.4計量設備選擇
 

　　為了能達到節能控制的科學管理，電能計量設備在選擇上要符合及行業相關標準，并且獲得計量檢定機構的認可。
 

　　3 安科瑞綜合管廊10kV/0.4kV供配電電力監控系統的設計應用
 

　　3.1 管廊電力監控系統（10/0.4kV地面變電所）
 

       4 結束語

 

　　綜合管廊建設所需要的施工材料、以及所有的設備，都必須具有檢測中心的檢驗合格證，必須符合相應的及行業標準要求，所涉及到的消防產品、供電產品還必須具有入網許可證。管廊內電氣設備的防護等級一定要符合地下環境的使用標準要求，并做好必要的防水防潮措施。值得一提的是，綜合管廊燃氣管道艙輸送可燃氣體，較易發生火災，電力電力電纜也較容易發生火災，合理的設計管廊供配電系統應作為其首要設計原則。
 

　　綜合管廊一般呈現網絡化布置，而其附屬用電設備一般負荷容量較小、在管廊沿線分散布置，因此選取合適的供電方案有利于節省管廊的建設投資及運行成本。
 

　　參考文獻：
 

　　[1] 李萬欣，朱愛鈞，張夢瑤.一種綜合管廊電氣標準化設計方案[J].電力與能源，2017(06)：793~796.
 

　　[2] 彭百川.綜合管廊供配電系統設計簡析[J].市政技術，2017(03)：86~88+1.
 

　　[3] 石曉敏. 綜合管廊供配電系統的設計
 

　　[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版