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简谈综合管廊供配电系统的设计

浏览次数:33发布日期:2021-09-02
  刘丹
 
  安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
  摘要:综合管廊作为城市的生命线,是支撑城市运转和持续发展的重要基础设施,供配电系统作为管廊工程的一个重要附属设施,直接关系到管廊安全和正常运营。本文以实际工程为例,分别从系统的负荷等级以及电源设计标准,管廊变电所的设计,动力设备的配电及控制设计,照明系统设计,防雷接地以及节能设计等几个方面,对综合管廊供配电系统设计中的一些重点问题进行分析,希望能为行业发展提供参考依据。
 
  关键词:综合管廊;供配电系统;安全;节能;设计
 
  1 前言
 
  综合管廊作为城市道路地下空间开发利用的重要部分,在保障城市供应、克服城市规划与市政管线发展变化之间的矛盾、提升城市品位的前提下,对有效集约城市地下空间、促进城市的可持续发展有着非常大的作用,其建设对优化城市环境、合理利用城市地下空间具有重要意义。
 
  综合管廊是一种用以收纳多种不同市政管线的专门地下管廊,入廊管线有给水管道、再生水管道、热力管道、电力电缆、电信缆线和燃气管道等。综合管廊附属工程包括:消防系统、排水系统、通风系统、供配电及照明系统、监控与报警系统、标识系统等。其中,供配电系统为管廊消防系统、排水系统、通风系统、照明系统、监控与报警系统等提供电力保障及控制接口,是管廊最主要的附属工程。
 
  2 工程设计实例分析
 
  某地经一路、站南路地下综合管廊建设工程,经一路综合管廊长1.38km;站南路综合管廊起点长1.65km;建设管廊总长度为2.03km,在管廊内同步设置给水管、再生水管、电力电缆、通信光缆、热力管和燃气管。结合项目情况,沁州路与南环路交叉口附近位置处,新建一处县城综合管廊监控中心。
 
  2.1 负荷等级及电源
 
  (1)根据综合管廊负荷运行的安全要求,管廊内的消防相关设备、监控设备、照明、风机及排水泵为二级负荷;检修插座箱为三级负荷;其余均为三级负荷。
 
  (2)综合管廊由城市10kV电网就近提供两路10kV电源,电源运行方式为互为备用。
 
  (3)电压等级:高压为10kV,低压为380V/220V。
 
  2.2 管廊变电所的设计
 
  本综合管廊共划分12个防火区间,管廊每个防火区间包括三个防火分区(热力舱、综合舱和燃气舱)或两个防火分区(综合舱和燃气舱)。根据沿线布置情况及负荷分散、供电距离的特点,综合管廊全线可划分为2个供电区域。按每座变电站约500m 供电半径负荷计算,一般线路压降不大于5%。由此可以确定,管廊全线共选用2座地下变电站每个地下变电站为1个供电区域。
 
  根据用电负荷性质,工程采用二路独立10kV电源的环网供电方式。每三个或两个防火分区做为一个配电单元,在该区间吊装口夹层内设置配电箱,为本区间动力、照明配电。
 
  (1)10kV配电系统
 
  管廊专用变配电所10kV侧采用单母线分段不联络的接线方式,每座变配电所由就近的市政电网沿本工程管廊内专用桥架引入2路10kV电源,两路电源同时工作。当一路10kV电源因故退出运行时,综合管廊由另一路10kV电源所带变压器供电。
 
  (2)变压器及0.4kV配电系统
 
  根据用电负荷性质及综合管廊分区负荷容量,两座管廊专用地下变电站均采用双变压器型,0.4kV侧配电系统均采用双电源进线单母线分段联络形式。
 
  本工程各个变电站内两台变压器互为备用。当一路0.4kV电源因故退出或变电所中有一台变压器因故退出运行,变电所另一台变压器应能负担其供电范围内全部二级负荷,三级负荷可根据需要切除。
 
  供电方式采用树干式配电方式,为就近综合管廊每一防火分区中的双电源配电箱及照明配电箱供电。配电原则:消防、监控等负荷由不同段母排双电源供电,末端自切;其余负荷由变压器低压母排单电源供电。应急照明、监控系统等特别重要的负荷另设在线蓄电池作后备电源。
 
  (3)变电站控制、保护、信号及合闸电源采用DC220V电源。
 
  变电站进线设时限速断和过电流保护,电流电压测量,出线设时限速断和过电流保护,电流、电压及功率测量。低压部分均设有过负荷及短路保护。
 
  (4)计量及补偿
 
  ①在变电站高压侧设0.4kV专用计量柜,做总用电计量,低压侧主要回路装电度表,作分路计量。
 
  ②在每处变电站0.4kV侧采用电力电容器集中自动补偿,补偿装置采用静电电容器组自动补偿装置,补偿后功率因数达0.9以上。综合管廊照明灯具采用电子镇流器型荧光灯,以提高功率因数。
 
  2.3 动力设备的配电及控制设计
 
  在综合管廊每段防火区间内安装一台动力照明配电箱(双电源配电箱),负责该防火区间内动力设备的配电控制。在排烟风机、排水泵就地设置专用控制箱对设备进行配电和控制。综合管廊内沿线间隔60m设置带剩余电流动作保护装置检修插座箱,作施工安装、维修等临时接电之用。
 
  综合管廊内所有用电设备应采取防水防潮措施,防护等级均不低于IP65,天然气管道舱内的电气设备应采用防爆型,并符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)有关爆炸性气体环境2区的防爆规定。
 
  管廊内设备均采用全电压直接起动方式,电机起动压降控制在10%以内。专业管线电动阀由就近双电源配电箱提供电源,在专业单位授权情况下,由自控系统控制。
 
  管廊内主要用电设备操作采用自动及手动两种方式控制,自动方式时由PLC控制,手动方式时可在机旁控制箱或机旁按钮箱上操作。
 
  排烟风机控制:采用手动/自动两级控制相结合的方式。在风机控制箱处设集中手动控制,并将排风机的运行工况传至相应的现场控制站(PLC),并接受现场控制中心(PLC)及监控中心的遥控,此外在监控中心设置排风机手动直接控制装置。防火分区两端设置风机就地按钮箱,可实现现场控制排风机开停。排风机的温度自动控制和与电动风阀的联动控制均由现场控制分站(PLC)完成。
 
  排水泵控制:采用手动/自动/中心遥控三级控制相结合的方式。在动力照明箱处设集中手动控制,同时根据集水坑内水位自动开、停排水泵,并将排水泵的运行工况及集水井内高、低液位传至相应的现场控制站,并接受现场控制中心(PLC)及监控中心的遥控。排水泵旁设置水泵就地按钮箱,可实现现场控制水泵开停。
 
  2.4 节能设计
 
  综合管廊供配电系统的节能设计,主要从电气设备节能、电气照明节能、照明运行控制以及运转过程中的计量管理四个方面入手。
 
  2.4.1 电气设备的节能设计
 
  在电气设配的选择上,要根据实际的用电容量和用电性质,选择合理的供电电压以及供电的方式。在设置变配电所的位置时,要尽量接近负荷中心,争取减少变压级数,竟可能的把供电的半径缩短,导线要根据实际需要,选择合适的截面规格型号,要控制好总的线损率,使受电端的电压趋于稳定,偏差控制在一个合理的范围之内。无功补偿设备的设计要有集中补偿和就地补偿两种设置。在选择变压器时,要综合考虑容量、数量、运行方式,对负荷要进行合理的设计调整,竟可能的实现变压器的经济运行。
 
  2.4.2 电气照明的节能设计要求
 
  在项目设计中,照明系统在设计上选择了高光效的光源。在光源选择上,对室内照度、一般显色指数等指标都严格按照《建筑照明设计标准》的要求进行。工程所采用的电子镇流器,期自身的功率消耗要控制在光源功率的10%以内,谐波含量不能大于20%,单只荧光灯的功率因数要求在0.9以上。
 
  2.4.3 加强照明运行控制的设计
 
  要做好照明的运行控制,就得有合理的设计。本项目在设计上从节能控制的理念出发,比如在控制开关的设计上,每个配电分区都不低于2个;而对于通风口以及逃生口这些特殊场所的开关设计都采用就地设置。在控制中心走廊、公共走道、楼梯间以及门厅等场所,都采用自熄开关控制,做到人走灯灭。
 
  2.4.4计量设备选择
 
  为了能达到节能控制的科学管理,电能计量设备在选择上要符合国家及行业相关标准,并且获得计量检定机构的认可。
 
  3 安科瑞综合管廊10kV/0.4kV供配电电力监控系统的设计应用
 
  3.1 管廊电力监控系统(10/0.4kV地面变电所)
 
       4 结束语
 
  综合管廊建设所需要的施工材料、以及所有的设备,都必须具有国家检测中心的检验合格证,必须符合相应的国家及行业标准要求,所涉及到的消防产品、供电产品还必须具有入网许可证。管廊内电气设备的防护等级一定要符合地下环境的使用标准要求,并做好必要的防水防潮措施。值得一提的是,综合管廊燃气管道舱输送可燃气体,较易发生火灾,电力电力电缆也较容易发生火灾,合理的设计管廊供配电系统应作为其首要设计原则。
 
  综合管廊一般呈现网络化布置,而其附属用电设备一般负荷容量较小、在管廊沿线分散布置,因此选取合适的供电方案有利于节省管廊的建设投资及运行成本。
 
  参考文献
 
  [1] 李万欣,朱爱钧,张梦瑶.一种综合管廊电气标准化设计方案[J].电力与能源,2017(06):793~796.
 
  [2] 彭百川.综合管廊供配电系统设计简析[J].市政技术,2017(03):86~88+1.
 
  [3] 石晓敏. 综合管廊供配电系统的设计
 
  [4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版
 
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