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      淺談綜合管廊供配電系統的設計

      發表時間:2021-06-11  |  點擊率:151
        程志芳
       
        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重點問題進行分析,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,對有效集約城市地下空間、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
       
       ?、僭谧冸娬靖邏簜仍O0.4kV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。
       
       ?、谠诿刻幾冸娬?.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。專業管線電動閥由就近雙電源配電箱提供電源,在專業單位授權情況下,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國家及行業相關標準,并且獲得計量檢定機構的認可。
       
        3 結束語
       
        綜合管廊建設所需要的施工材料、以及所有的設備,都必須具有國家檢測中心的檢驗合格證,必須符合相應的國家及行業標準要求,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
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