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    淺析城市綜合管廊配電結構

    更新時間:2022-09-13 點擊次數:532

    周穎

    安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  20220809

    摘要:綜合管廊(日本稱“共同溝"、中稱“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,設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統,實施統一規劃、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、通風系統、排水系統提供電力保障及控制接口。推進城市地下綜合管廊建設,是創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"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、增加公共產品供給,提升城市發展質量,為經濟發展增添新動力。

    關鍵字: 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

           從目內建設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、可維護性好并能預留遠期發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設計的要目標。

           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是電纜一旦過火電纜絕緣材料已經破壞火災無論是否及時撲滅電纜已無法繼續使用需及時換。DL/T5221—2005《城市電力電纜線路設計技術規定》也規定在電力電纜進出線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滅火裝置。由此可見管廊消防重點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。其中火災時需可靠打開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;關閉防火門、通風電動百葉、防火風閥形成“ 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水噴霧滅火系統而采用系統簡單的氣溶膠自動滅火系統、移動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"及完成消防動作提供電力保障?;馂臅r需可靠完成的消防動作如表1所示。

    2、配電結構

           根據總圖專業對于防火分區的劃分,每兩個防火分區設一處進(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作為一個配電單元,在每個進(排)風機房設一處配電間,為配電間兩側相鄰的配電單元進行供電。

           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設低壓母聯開關,正常工作時,母聯開關處于分斷狀態;當一臺變壓器發生故障時,母聯開關閉合,由另一臺變壓器為其供電范圍的二級負荷供電,三級負荷可根據實際需求由運行人員進行切除或臨時啟用。

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

           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,保證壓降滿足規范要求。

           二級配電,以每個配電間的配電柜為中心,向兩側的防火分區放射式(或樹干式)配電,單方向配電不超過一個防火分區,即配電距離不超過200米。

           每個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機房內專門隔斷的設備室。

            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線,并設置雙電源自動切換。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開關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及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施,將電力、自來水、熱力、煤氣、電信、網絡等市政公用管線根據規劃要求集中敷設在同一個構建物內,實施統一設計、施工、管理的市政公用隧道空間,并且還具備排水、通風、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。無論承載的管線出現故障,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需要設置各類現場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、環境溫、濕度,可燃氣體探測、門禁、入侵檢測、視頻、巡等。

           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、消防系統、照明系統、環境系統等,采用成熟的邊緣計算技術,通過ANet邊緣計算網關進行邏輯判斷和異常分析,充分利用工業總線或物聯網對管廊電力、環境、消防等多方面的監測,同時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、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計,解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題,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深度集成的自動化平臺,它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、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。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據,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控、統一管理、統一調度,同時滿足管廊用電可靠、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行保護和監控,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和用能情況,可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

    2.3環境監測

          環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警,同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的三方系統完成管廊環境綜合監控。

     

    2.4馬達監控

          馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,實現對電機過載、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動控制。

    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、防火門狀態傳感器,接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示,并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視,發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

    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器;開關驅動器連接消防報警系統,接收消防報警信息,強制打開驅動器回路。

          ② 廊內上方安裝智能照明傳感器,使人員進入管廊內自動開啟燈具,在管廊內停留燈具保持常亮,離開后燈具關閉。

          ③ 除了現場的控制方式外,還可用電腦端實現集中控制,實時遠程監控當區域的照明情況,必要時可遠程控制該區域的照明。

          ④ 考慮現場模塊分布較廣,距離過長,除了現場的控制方式外,還可用電腦端實現集中控制,實時遠程監控當區域的照明情況,必要時可遠程控制該區域的照明。

          ⑤ 系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調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造成沖擊。模塊不依賴系統,可獨立工作,每個模塊均自帶時間模塊,可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能。

    四、相關平臺部署硬件選型清單

    1、電力監控及配電室環境監控系統

    2、智能照明系統

    3、電氣火災監控系統

    4、消防設備電源監控系統

    5、防火門監控系統

    6、消防應急照明和疏散指示系統

    參考文獻:

          [1]百科:城市地下綜合管廊.

          [2]現代建筑電氣:綜合管廊供配電系統的設計.

          [3]安科瑞電氣股份有限公司.

          [4]安科瑞企業微電網設計應用手冊.2020.06版.

          [5]安科瑞綜合管廊能效管理系統解決方案.2020.06版.

    作者簡介:

    周穎,女,本科  安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電網供配電

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