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淺析城市綜合管廊配電結構

更新時(shí)間：2022-10-17瀏覽：675次

摘要：綜合管廊（日本稱(chēng)“共同溝"、中國臺灣稱(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，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線(xiàn)集于一體，設有專(zhuān)門(mén)的檢修口、吊裝口和監測系統，實(shí)施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，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照明系統、監控系統、消防系統、通風(fēng)系統、排水系統提供電力保障及控制接口。推進(jìn)城市地下綜合管廊建設，是創(chuàng )新城市基礎設施建設的重要舉措，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)濟發(fā)展增添新動(dòng)力。

關(guān)鍵字： 綜合管廊管廊電力監控管廊配電設計管廊運維

一、配電系統

1、配電設計

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

電力電纜火災是綜合管廊的主要危險源也是管廊火災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)破壞火災無(wú)論是否及時(shí)撲滅電纜已無(wú)法繼續使用需及時(shí)更換。ＤＬ／Ｔ5221—2005《城市電力電纜線(xiàn)路設計技術(shù)規定》也規定在電力電

ＤＬ／Ｔ5221—2005《城市電力電纜線(xiàn)路設計技術(shù)規定》也規定在電力電纜進(jìn)出線(xiàn)集中的隧道為了把火災事故限制在小范圍盡量減小事故損失可加設監控報警和固定自動(dòng)滅火裝置。由此可見(jiàn)管廊消防重點(diǎn)是限制火災范圍保護未失火區而非迅速撲滅火災。

為此將綜合管廊劃分成若干個(gè)防火分區。圖 1為綜合管廊典型防火分區設備系統圖。其中火災時(shí)需可靠打開(kāi)應急疏散照明指示人員逃生；切斷非消防負荷防止火災事故擴大；關(guān)閉防火門(mén)、通風(fēng)電動(dòng)百葉、防火風(fēng)閥形成“ 悶燒"即可限制火災范圍。此外滅火系統起到加快撲滅火災及限制火災范圍

輔助作用故管廊滅火系統一般不采用自動(dòng)水噴霧滅火系統而采用系統簡(jiǎn)單的氣溶膠自動(dòng)滅火系統、移動(dòng)式水噴霧系統或不設滅火系統。因此供配電系統應在火災情況下為可靠形成“ 悶燒"及完成消防動(dòng)作提供電力保障?；馂臅r(shí)需可靠完成的消防動(dòng)作如表1所示。

2、配電結構

根據總圖專(zhuān)業(yè)對于防火分區的劃分，每?jì)蓚€(gè)防火分區設一處進(jìn)（排）風(fēng)機房，考慮綜合管廊各相鄰配電單元負荷類(lèi)型、容量、數量、受電位置基本相同，且具有沿線(xiàn)分布、比較均勻的特點(diǎn)，本項目以每防火分區作為一個(gè)配電單元，在每個(gè)進(jìn)（排）風(fēng)機房設一處配電間，為配電間兩側相鄰的配

電單元進(jìn)行供電。

沿管廊設置獨立地下變電所，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）。

每處變電所內設置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臺變壓器的低壓側分別設進(jìn)線(xiàn)柜、無(wú)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設低壓母聯(lián)開(kāi)關(guān)，正常工作時(shí)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)處于分斷狀態(tài)；當一臺變壓器發(fā)生故障時(shí)，母聯(lián)開(kāi)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

根據實(shí)際需求由運行人員進(jìn)行切除或臨時(shí)啟用。

低壓配電系統采用交流220V/380V樹(shù)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(shù)干式配電，單方向配電不超過(guò)800米。對于局部超過(guò)800米的配電單元，通過(guò)加粗供電電纜，保證壓降滿(mǎn)足規范要求。

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

每個(gè)配電單元內設二級負荷配電柜、三級負荷配電柜、一般照明配電柜、非消防應急照明配電柜及應急照明集中電源控制柜。配電柜設置在機械通風(fēng)機房?jì)葘?zhuān)門(mén)隔斷的設備室。

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(jìn)線(xiàn)，并設置雙電源自動(dòng)切換。兩路電源進(jìn)線(xiàn)分別引自?xún)膳_變壓器的二級負荷母線(xiàn)段，當一路電源故障時(shí)，可自動(dòng)切換至另一回路電源。三級負荷配電柜為單電源進(jìn)線(xiàn)，負責給其他非消防設備配電。當一臺變壓器

維護或故障時(shí)，可通過(guò)變電所低壓母聯(lián)開(kāi)關(guān)切換至另一臺變壓器為非消防負荷供電。

考慮照明回路較多，為便于管養，4艙管廊每配電間設一般照明柜一臺（兩個(gè)隔室），電源引自三級負荷配電柜，分別為配電間兩側的防火分區內一般照明負荷供電；每配電間設非消防應急照明柜一臺（兩個(gè)隔室），電源引自二級負荷配電柜，分別為配電間兩側的防火分區內非消防應急照明負

荷供電。3艙管廊每配電間設照明柜一臺（兩個(gè)隔室），其中一個(gè)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，為配電間兩側的防火分區內非消防應急照明負荷供電。一般照明與非消防應急照明的主用電源引自不同變壓器。

參考《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018）規定，應急照明采用DC36V低壓直流為燈具，在配電間處設應急照明集中電源柜，為應急照明及疏散指示供電。應急照明集中電源柜電源引自該配電間二級負荷配電柜。監控與報警系統配置UPS電源，由監控與報警系統提供。

二、運維管理

綜合管廊一般是建于城市地下用于容納兩類(lèi)及以上城市工程管線(xiàn)的構筑物及附屬設施，將電力、自來(lái)水、熱力、煤氣、電信、網(wǎng)絡(luò )等市政公用管線(xiàn)根據規劃要求集中敷設在同一個(gè)構建物內，實(shí)施統一設計、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、通信和監控等功能。

主要的作用就是為了避免城市道路被反復開(kāi)挖，減少城市污染，為城市運轉提供各種能源和通信，保證城市運轉的高效。無(wú)論承載的管線(xiàn)出現故障，還是自身附屬設備出現故障，都可能造成部分功能的癱瘓，因此建設綜合管廊時(shí)需要設置各類(lèi)現場(chǎng)傳感器用于監測和控制管廊內部設施運行情況。通

常包括：管廊附屬地面及內部供電系統、照明系統、消防系統、排水排煙系統、環(huán)境溫、濕度，可燃氣體探測、門(mén)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(wèn)題，建立一套包含供電系統、消防系統、照明系統、環(huán)境系統等，采用成熟的邊緣計算技術(shù)，通過(guò)ANet邊緣計算網(wǎng)關(guān)進(jìn)行邏輯判斷和異常分析，充分利用工業(yè)總線(xiàn)或物聯(lián)網(wǎng)對管廊電力、環(huán)境、消防等多方面的監測，同時(shí)也是為智慧管廊平臺和應急指揮

部提供智能、高效、穩定的信息服務(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。

2.1平臺拓撲圖

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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。

2.6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。