淺談配電能效平臺在城市地下綜合管廊的應(yīng)用

引言

綜合管廊是指建在城市地下，用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施。它可解決馬路“拉鏈"、空中“蛛網(wǎng)"、能節(jié)約釋放大量地下空間、增強(qiáng)管線抗災(zāi)抗險(xiǎn)能力、保障城市生命線安全，提高城市綜合承載力，是一種集約度高、科學(xué)性強(qiáng)的城市綜合管線工程。

管廊的電氣設(shè)計(jì)主要包括斷面設(shè)計(jì)、供配電設(shè)計(jì)和纜線設(shè)計(jì)三個方面，文章結(jié)合筆者參與過的項(xiàng)目，對綜合管廊電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行簡要介紹。

項(xiàng)目概況

西安市某新區(qū)天谷四路為該區(qū)正在建設(shè)的管廊之一，長約1.3km，收納管線包括電力、通信、給水、再生水、天然氣、熱力。

斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)專項(xiàng)管線規(guī)劃及與供電、通信各管線單位溝通，確定電力容量為4×110kV+40×10kV，通信容量為24孔∅110mm管（按4層500mm×150mm橋架設(shè)計(jì)）。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及供電部門的相關(guān)要求，管廊內(nèi)電力和通信管線設(shè)置遵循以下原則：

①電力包含110kV和10kV線路，且數(shù)量較多，單獨(dú)成艙；

②通信與再生水、給水同艙；

③熱力與天然氣分別成艙。

管廊共設(shè)置四個艙室，標(biāo)準(zhǔn)斷面詳見圖1。

根據(jù)規(guī)范和管線維護(hù)單位的建議，10kV電纜梯架敷設(shè)水平間距為1500mm，110kV電纜支架敷設(shè)水平間距為750mm，縱向間距取350mm，通信纜線采用橋架敷設(shè)，支架水平間距取750mm，縱向間距取300mm。

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）供配電系統(tǒng)設(shè)置管廊全長1.3km，供電采用景觀式地埋變供電，單母線接線，10kV側(cè)預(yù)留環(huán)網(wǎng)柜，電源遠(yuǎn)期由監(jiān)控中心引來，高供低計(jì)，在0.4kV進(jìn)線處設(shè)置電能計(jì)量測量裝置，并設(shè)置低壓集中無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9。低壓供電半徑一般不宜超過0.8km，因此在管廊中段設(shè)置一座箱變。管廊以防火分區(qū)作為配電單元，每兩個防火分區(qū)共用一個配電室，每個防火分區(qū)設(shè)一套非消防負(fù)荷AP配電箱，負(fù)責(zé)區(qū)間內(nèi)三級負(fù)荷的配電；采用單電源進(jìn)線，同時(shí)設(shè)一套消防負(fù)荷APE配電箱，負(fù)責(zé)區(qū)間內(nèi)二級負(fù)荷的配電；采用雙電源供電，分別由低壓柜和EPS柜引入。負(fù)荷分類詳見表1。

（2）負(fù)荷計(jì)算管廊內(nèi)用電負(fù)荷采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，方法如下：

①排水泵，僅考慮綜合艙或熱力艙檢修泄水時(shí)的排水，取3個防火分區(qū)排水泵同時(shí)工作；

②風(fēng)機(jī)，僅計(jì)入風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的工作負(fù)荷；

③檢修負(fù)荷，單個檢修箱取30kW；

④照明負(fù)荷，按每艙2.5kW/km估算；

⑤弱電電源負(fù)荷，按每艙1.5kW/km估算；

⑥其他負(fù)荷根據(jù)相關(guān)專業(yè)的條件確定。

設(shè)備安裝容量為:P=1625.20kW(含檢修負(fù)荷1470kw);計(jì)算容量為:P112.39kW。因此選取容量為200kVA變壓器，負(fù)荷率58%，EPS電池柜容量為30kw。

（3）照明系統(tǒng)

管廊內(nèi)設(shè)正常照明及應(yīng)急照明，人行道平均照度為15lx，疏散應(yīng)急照明照度不低于5lx。疏散指示燈、出口標(biāo)志燈均自帶蓄電池，平時(shí)常亮：應(yīng)急照明雙頭燈自帶蓄電池，平時(shí)關(guān)閉：火災(zāi)時(shí)強(qiáng)制點(diǎn)亮，蓄電池持續(xù)供電時(shí)間不少于60min。燈具采用LED光源。照明控制分為就地、遠(yuǎn)程兩種控制方式，普通照明燈具按1：1間隔配電控制。

（4）電氣設(shè)備布置

管廊內(nèi)電氣設(shè)備布置要求如下：

①箱變安裝位置寬度大于3m的綠化帶，其次為道路紅線外；

②管廊內(nèi)配電箱等電氣設(shè)備應(yīng)防水防潮，防護(hù)等級不低于IP54，天然氣艙內(nèi)電氣設(shè)備防爆等級為ExdIIBT4；

③電纜橋架采用鋁合金材質(zhì)，自用橋架采用鋁合金材質(zhì)且外敷防火涂料。

1. 防雷、接地系統(tǒng)及安全措施

①在箱變內(nèi)、配電箱、設(shè)備電控箱內(nèi)均裝設(shè)SPD，防止雷電波侵入。

②設(shè)置環(huán)形接地網(wǎng)，沿管廊內(nèi)兩側(cè)縱向敷設(shè)通長接地干線，與預(yù)埋件可靠焊接，接地干線采用∅14mm銅覆鋼，接地支線采用∅10mm銅覆鋼。

③天然氣艙防靜電接地體采用管廊的接地系統(tǒng)。

纜線設(shè)計(jì)

管廊起點(diǎn)近期為臨時(shí)封堵，終點(diǎn)與已設(shè)計(jì)的科技二路管廊直接相連。為滿足周邊地塊的需求，通信出艙節(jié)點(diǎn)與給水、再生水節(jié)點(diǎn)結(jié)合設(shè)置，通信和電力10kV管線每間距150m～200m出艙一次，地塊內(nèi)出線采用預(yù)埋過街套管（南側(cè)3×4×DN110mm，北側(cè)2×4×DN110mm）敷設(shè)至道路紅線外，詳見圖2。

管廊交叉節(jié)點(diǎn)采用“立交"方式，局部擴(kuò)大以滿足管線連接和人員通行要求。交叉節(jié)點(diǎn)設(shè)置預(yù)留洞滿足纜線連接要求，電力預(yù)留洞尺寸不小于艙室寬度一半；通信預(yù)留洞為600mm×600mm，距結(jié)構(gòu)壁1100mm。

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(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)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(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

1. 平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

1. 平臺拓?fù)鋱D

1. 平臺子系統(tǒng)

4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

4.3馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

4.4電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

4.5智能照明控制

1. 防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動器回路。

2. 廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

3. 除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

4. 考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

5. 系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負(fù)荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動控制功能。

相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1. 電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

結(jié)語

電氣設(shè)計(jì)是綜合管廊設(shè)計(jì)的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)根據(jù)每條管廊的實(shí)際情況，就斷面設(shè)計(jì)、供配電設(shè)計(jì)和纜線設(shè)計(jì)等方案進(jìn)行優(yōu)化比選，提高設(shè)計(jì)的實(shí)用性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。