城市综合管廊工程电气自控设计探讨

城市综合管廊工程电气自控设计探讨

林香玉

武汉市市政建设科研有限公司湖北武汉430000

摘要：综合管廊的设计不仅关系到市政工程系统性以及科学性，而且影响城市基础设施建设水平。电气及自控系统是城市综合管廊工程的重要组成部分，其设计质量直接影响到综合管廊的使用安全性。现阶段，人们越来越关注城市综合管廊工程的电气自控设计。

关键词：综合管廊；照明系统；供配电系统；自控系统设计；

1国内外综合管廊发展历程

综合管廊的起源地在巴黎，距今已达两百年左右历史。1833年，法国巴黎结合下水道的富裕空间，开始建设世界上第一条综合管廊，综合容纳了自来水、通讯、电力、压缩空气管道等市政公用管道。目前巴黎综合管廊的长度已经超出100km。在巴黎之后，汉堡、伦敦等一些大型城市也逐渐开始建设综合管廊工程。从上个世纪开始，许多发达国家，如日本、美国等也开始兴建城市综合管廊。

相较于发达国家，国内在综合管廊的研究与建设上时间较短，起步较晚，并且主要在大城市集中建设，如北京、上海及广州等地区。20世纪90年代初，上海建设了国内首个综合管廊，其规模和距离都比较大，总长达到11km，主要包含四种管线，即供水、供电、燃气以及通讯管线。2006年，北京建设了国内第二个综合管廊工程。综合管廊承载力强服务水平高节约城市土地资源提高省事综合防灾能力，具有很高的应用价值，其推广前景非常广阔。

2供配电系统设计

在综合管廊整个电气系统中，属于二级负荷的设备有应急照明、消防设备、报警及监控设备。在荆州大道综合管廊项目设计中，天燃气管道入廊，燃气舱的监控与报警设备，管道紧急切断阀、事故风机也按二级负荷供电，采用两回线路供电。其余为三级负荷设备。

一般按综合管廊全长综合考虑供配电系统设计。由于综合管廊供电距离长，而用电设备主要为380/220V，考虑到10kV及0.4kV的线路的供电能力，经综合考虑，综合管廊供配电系统采用10/0.4kV两级配电系统。根据地区供电条件，供电电源采用10kV。

10kV电源从监控中心引出，为沿线的箱式变电所提供电。箱式变电所由监控中心10kV配电所提供两回路10kV电源，双回路环网供电。监控中心总变配电所的10kV电源应分别独立就近引自地区电网，每回路均应承受100%的全部负荷。

各个防火区中都要进行相应配电单元的设置，并进行电能计量装置的安装。供电方式为交流220/380V三相四线，配电系统为TN-S低压配电系统。对于普通设备，电缆需要具备良好的阻燃性能；对于火灾发生时仍要工作的设备，需要选取耐火阻燃甚至矿物绝缘电缆。同时为防止因意外断电导致安全事故，综合管廊中还进行了UPS不间断电源的配置，以防事故断电时满足消防以及照明需求。此外，沿着综合管廊的线路设置交流220V/380V带剩余电流动作保护装置的检修插座，插座沿线间距50m。检修插座容量为15kW，安装高度不小于0.5m。然气舱内的检修插座应满足防爆要求，且应在检修环境安全的状态下送电。

3照明系统的设计

综合管廊设正常照明和事故应急照明，综合管廊内人行道上的一般照明的平均照度不小于15lx，最低照度不小于5lx，出入口和设备操作处的局部照度可为100lx。管廊内事故应急照明照度不低于5lx，每3盏灯设1盏应急疏散照明灯，灯具自带蓄电池。管廊出入口和各防火分区防火门上方设置安全出口指示标志灯；在管廊沿线安装疏散指示标志灯，疏散指示标志灯设置在距地坪高度1.0m以下，间隔不大于20米。指示标志灯由单独回路供电，并自带蓄电池。

照明灯具光源以节能型为主，并能快速启动点亮。天然气管道舱采用的灯具选用防爆型，并符合《爆炸危险环境电气装置设计规范》GB50058有关爆炸性气体环境2区的防爆规定。综合管廊内照明灯具应采取防水防潮措施，防护等级不低于IP54，采用I类设备，设专用PE线保护。

管廊上层各节点内安装高度低于2.2m的灯具采用DC24V供电，管廊下层各舱室内正常照明、应急照明、疏散指示标志及安全出口标志灯采用AC220V供电。正常照明及应急照明分别由各配电区间动力照明配电箱和消防负荷双电源切换箱供电，灯具蓄电池供电时间不小于60min。照明灯具控制分为集中就地和监控中心两级控制，在照明配电箱上实现集中手动控制，通过设置在防火分区两端防火门处的照明就地按钮实现就地手动控制，通过监控系统现场控制分站（PLC）实现监控中心的远程控制。

4电气设备的节能设计

在电气设备的选择上，要求技术先进、安全可靠、节能环保、价格合理。要根据实际用电容量和性质，选择合理的供电电压及供电方式。设备元器件选用节能型产品。

在变配电所选址时，尽量靠近负荷中心，减少变压、配电级数，尽可能缩短供电半径。根据实际需要选择合适的截面规格型号，控制总的线损率，使受电端的电压趋于稳定，偏差控制在合理的范围之内，动力设备不超过供电标称电压的±5％，照明设备不超过＋5％、-10％。

无功补偿设备的设计有变压器集中补偿和设备就地补偿两种方式。在选择变压器时，要综合考虑容量、数量、运行方式，对负荷进行合理的设计调整。变压器选用干式变压器，容量按实际负荷接近设计的最佳负荷率确定，以降低变压器运行损耗，提高变压器的技术经济效益。

5自控系统

综合管廊每个分区配电间内设置PLC子站，采集该区域内各环境监控仪表参数，并监控该分区内风机、水泵及照明设备的运行，利用单模光纤通道的千兆以太网将控制中心与各个区域的现场PLC子站连接起来，各个区域的管廊内部温湿度、氧含量、有毒气体含量、排水泵以及排风机等设备由PLC控制站统一控制。

管廊内设备控制方式采用就地手动、就地自动和远程控制。前者通过操作控制箱的按钮进行，后者通过中央计算机的监控系统进行。利用控制箱的转换开关，能够实现手动控制与自动控制之间的转换。

综合管廊每个防火分区设置温湿度变送器及点型可燃/有毒气体探测器，用来测量各舱室内的O2、CH4浓度、温湿度。当测量值超过设定值时，通过PLC自动启动相应防火分区内的通风设备强制换气。

在各排水泵集水坑内设置浮球液位开关。浮球开关用来测量集水坑的液位高度，根据设定的液位高度值控制排水泵（组）的启、停。当液位超过报警设定值时，向PLC发出报警信号。

在正常条件下，排风机与排烟机发挥通风换气功能，通过自动控制系统进行控制，当综合管廊内空气温度高于40°或需进行线路检修时，应开启排风机，以满足管廊内环境控制的要求。一旦发生火灾，这些设备则发挥事故排烟功能，通过消防控制室进行联动控制。

有给排水入廊的舱内在每个排水区间地势最低处设置超声波液位计，当综合舱内发生爆管事故时，排水区间地势最低处最早产生危险水位，超声波液位计向PLC发出水管爆管报警信号。

变压器设有三相温度测量，低压柜进、出线回路均设置多功能电力仪表。多功能电力仪表通过工业总线与箱式变电所内的PLC通讯，将电流、电压及功率等测量信号通过通讯管理机上传至箱式变电所内的环网交换机。

结束语

随着城市土地资源越来越紧张，综合管廊在城市规划建设中的地位也越来越高。在城市中建设综合管廊工程，不仅可以缓解用地紧张局面，还能有效保护管线，降低管线铺设对城市路面的破坏。供电距离长、容量分散等是综合管廊电气系统的主要特点，这就要求设计师做好综合管廊工程电气自控设计工作，确保设计科学合理，有效保证综合管廊电气自控系统运行的安全性、稳定性与可靠性。

参考文献：

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