综合管廊供配电系统设计简析王林玉

综合管廊供配电系统设计简析王林玉

王林玉

（中国石油管道局工程有限公司设计分公司河北廊坊065000）

摘要：近年来，随着城市快速发展，地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸显，一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。综合管廊作为一种新型的城市市政基础设施，可以有效解决城市道路反复开挖、地下空间浪费、市政管线损坏等问题，保障地下管线的安全运行，提升城市整体环境，基于此，本文进行了分析。

关键词：综合管廊；供配电系统；安全；节能；设计

引言：

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。

1.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0.65km；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。

1.1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380/220V。

1.2管廊变电所的设计

（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，2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2台变压器互为备用。当一路10kV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10kV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.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。

2.1防雷接地系统的设计

管廊用地下变电站为户外设备，应按三类设置防雷措施。管廊配电系统均采用TN-S保护系统，所有配电设备及金属构件、支架之外露可导电部分、装置外可导电部分，均应与接地保护线（PE线）可靠连接。

2.2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。

2.3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。

结语

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]候志军.谈地下综合管廊的电气设计[J].山西建筑,2017,43(34):116-118.

[2]王风伟.综合管廊电力设计分析[J].低碳世界,2018(05):52.