淺談綜合管廊供配電系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：綜合管廊作為城市的生命線，是支撐城市運轉(zhuǎn)和持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，供配電系統(tǒng)作為管廊工程的個重要附屬設(shè)施，直接關(guān)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(tǒng)的負荷等級以及電源設(shè)計標準，管廊變電所的設(shè)計，動力設(shè)備的配電及控制設(shè)計，照明系統(tǒng)設(shè)計，防雷接地以及節(jié)能設(shè)計等幾個方面，對綜合管廊供配電系統(tǒng)設(shè)計中的些重點問題進行分析，希望能為行業(yè)發(fā)展提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；供配電系統(tǒng)；安全；節(jié)能；設(shè)計

1 言

綜合管廊作為城市道路地下空間開發(fā)利用的重要部分，在保障城市供應(yīng)、克服城市規(guī)劃與市政管線發(fā)展變化之間的矛盾、提升城市品位的提下，對有效集約城市地下空間、促進城市的可持續(xù)發(fā)展有著非常大的作用，其建設(shè)對化城市環(huán)境、合理利用城市地下空間具有重要意義。

      綜合管廊是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(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、供配電及照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報警系統(tǒng)、標識系統(tǒng)等。其中，供配電系統(tǒng)為管廊消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報警系統(tǒng)等提供電力保障及控制接口，是管廊主要的附屬工程。

2 工程設(shè)計實例分析

某地經(jīng)路、站南路地下綜合管廊建設(shè)工程，經(jīng)路綜合管廊長1.38km；站南路綜合管廊起點長1.65km；建設(shè)管廊總長度為2.03km，在管廊內(nèi)同步設(shè)置給水管、再生水管、電力電纜、通信光纜、熱力管和燃氣管。結(jié)合項目情況，沁州路與南環(huán)路交叉口附近位置處，新建處縣城綜合管廊監(jiān)控中心。

2.1 負荷等級及電源

（1）根據(jù)綜合管廊負荷運行的安全要求，管廊內(nèi)的消防相關(guān)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)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(wǎng)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(shè)計

本綜合管廊共劃分12個防火區(qū)間，管廊每個防火區(qū)間包括三個防火分區(qū)（熱力艙、綜合艙和燃氣艙）或兩個防火分區(qū)（綜合艙和燃氣艙）。根據(jù)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(qū)域。按每座變電站約500m 供電半徑負荷計算，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(qū)域。

根據(jù)用電負荷性質(zhì)，工程采用二路獨立10kV電源的環(huán)網(wǎng)供電方式。每三個或兩個防火分區(qū)做為個配電單元，在該區(qū)間吊裝口夾層內(nèi)設(shè)置配電箱，為本區(qū)間動力、照明配電。

（1）10kV配電系統(tǒng)

管廊專用變配電所10kV側(cè)采用單母線分段不聯(lián)絡(luò)的接線方式，每座變配電所由就近的市政電網(wǎng)沿本工程管廊內(nèi)專用橋架引入2路10kV電源，兩路電源同時工作。當路10kV電源因故退出運行時，綜合管廊由另路10kV電源所帶變壓器供電。

（2）變壓器及0.4kV配電系統(tǒng)

根據(jù)用電負荷性質(zhì)及綜合管廊分區(qū)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(cè)配電系統(tǒng)均采用雙電源進線單母線分段聯(lián)絡(luò)形式。

本工程各個變電站內(nèi)兩臺變壓器互為備用。當路0.4kV電源因故退出或變電所中有臺變壓器因故退出運行，變電所另臺變壓器應(yīng)能負擔其供電范圍內(nèi)全部二級負荷，三級負荷可根據(jù)需要切除。

供電方式采用樹干式配電方式，為就近綜合管廊每防火分區(qū)中的雙電源配電箱及照明配電箱供電。配電原則：消防、監(jiān)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(yīng)急照明、監(jiān)控系統(tǒng)等特別重要的負荷另設(shè)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(shè)時限速斷和過電流保護，電流電壓測量，出線設(shè)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(shè)有過負荷及短路保護。

（4）計量及補償

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

②在每處變電站0.4kV側(cè)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(shù)達0.9以上。綜合管廊照明燈具采用電子鎮(zhèn)流器型熒光燈，以提高功率因數(shù)。

2.3 動力設(shè)備的配電及控制設(shè)計

在綜合管廊每段防火區(qū)間內(nèi)安裝臺動力照明配電箱（雙電源配電箱），負責該防火區(qū)間內(nèi)動力設(shè)備的配電控制。在排煙風機、排水泵就地設(shè)置專用控制箱對設(shè)備進行配電和控制。綜合管廊內(nèi)沿線間隔60m設(shè)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(nèi)所有用電設(shè)備應(yīng)采取防水防潮措施，防護等級均不低于IP65，天然氣管道艙內(nèi)的電氣設(shè)備應(yīng)采用防爆型，并符合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）有關(guān)爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的防爆規(guī)定。

管廊內(nèi)設(shè)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(nèi)。專業(yè)管線電動閥由就近雙電源配電箱提供電源，在專業(yè)單位授權(quán)情況下，由自控系統(tǒng)控制。

管廊內(nèi)主要用電設(shè)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(jié)合的方式。在風機控制箱處設(shè)集中手動控制，并將排風機的運行工況傳至相應(yīng)的現(xiàn)場控制站（PLC），并接受現(xiàn)場控制中心（PLC）及監(jiān)控中心的遙控，此外在監(jiān)控中心設(shè)置排風機手動直接控制裝置。防火分區(qū)兩端設(shè)置風機就地按鈕箱，可實現(xiàn)現(xiàn)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(lián)動控制均由現(xiàn)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(jié)合的方式。在動力照明箱處設(shè)集中手動控制，同時根據(jù)集水坑內(nèi)水位自動開、停排水泵，并將排水泵的運行工況及集水井內(nèi)高、低液位傳至相應(yīng)的現(xiàn)場控制站，并接受現(xiàn)場控制中心（PLC）及監(jiān)控中心的遙控。排水泵旁設(shè)置水泵就地按鈕箱，可實現(xiàn)現(xiàn)場控制水泵開停。

2.4 節(jié)能設(shè)計

綜合管廊供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，主要從電氣設(shè)備節(jié)能、電氣照明節(jié)能、照明運行控制以及運轉(zhuǎn)過程中的計量管理四個方面入手。

2.4.1 電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計

在電氣設(shè)配的選擇上，要根據(jù)實際的用電容量和用電性質(zhì)，選擇合理的供電電壓以及供電的方式。在設(shè)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(shù)，竟可能的把供電的半徑縮短，導線要根據(jù)實際需要，選擇合適的截面規(guī)格型號，要控制好總的線損率，使受電端的電壓趨于穩(wěn)定，偏差控制在個合理的范圍之內(nèi)。無功補償設(shè)備的設(shè)計要有集中補償和就地補償兩種設(shè)置。在選擇變壓器時，要綜合考慮容量、數(shù)量、運行方式，對負荷要進行合理的設(shè)計調(diào)整，竟可能的實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行。

2.4.2 電氣照明的節(jié)能設(shè)計要求

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

2.4.3 加強照明運行控制的設(shè)計

要做好照明的運行控制，就得有合理的設(shè)計。本項目在設(shè)計上從節(jié)能控制的理念出發(fā)，比如在控制開關(guān)的設(shè)計上，每個配電分區(qū)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(guān)設(shè)計都采用就地設(shè)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(guān)控制，做到人走燈滅。

2.4.4計量設(shè)備選擇

為了能達到節(jié)能控制的科學管理，電能計量設(shè)備在選擇上要符合家及行業(yè)相關(guān)標準，并且獲得計量檢定機構(gòu)的認可。

3 安科瑞綜合管廊10kV/0.4kV供配電電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

3.1 管廊電力監(jiān)控系統(tǒng)（10/0.4kV地面變電所）

4 結(jié)束語

綜合管廊建設(shè)所需要的施工材料、以及所有的設(shè)備，都必須具有家檢測中心的檢驗合格證，必須符合相應(yīng)的家及行業(yè)標準要求，所涉及到的消防產(chǎn)品、供電產(chǎn)品還必須具有入網(wǎng)許可證。管廊內(nèi)電氣設(shè)備的防護等級定要符合地下環(huán)境的使用標準要求，并做好必要的防水防潮措施。值得提的是，綜合管廊燃氣管道艙輸送可燃氣體，較易發(fā)生火災(zāi)，電力電力電纜也較容易發(fā)生火災(zāi)，合理的設(shè)計管廊供配電系統(tǒng)應(yīng)作為其要設(shè)計原則。

綜合管廊般呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化布置，而其附屬用電設(shè)備般負荷容量較小、在管廊沿線分散布置，因此選取合適的供電方案有利于節(jié)省管廊的建設(shè)投資及運行成本。

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