綜合管廊供配電設(shè)計(jì)研究

陳凱軍

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 福建福州 350001)

0 引言

綜合管廊是建于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，可容納電力通信燃?xì)鉄崃o排水管線。

1958年，北京天安門廣場(chǎng)下，鋪設(shè)了一千多米的綜合管廊。據(jù)悉，至2020年，北京市將建成150km～200km綜合管廊，成都市規(guī)劃綜合管廊總長(zhǎng)約1084km。

綜合管廊工程一般呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的布置，覆蓋的區(qū)域比較廣，主要負(fù)荷有照明送風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī)排水泵等，具有負(fù)荷容量較小而數(shù)量多在工程沿線呈帶狀分散布置的特點(diǎn)。本文結(jié)合工程實(shí)例，提出10kV采用負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)式每個(gè)電源點(diǎn)設(shè)置2臺(tái)變壓器，引兩路10kV電源的供電方案，并總結(jié)了綜合管廊供配電設(shè)計(jì)中碰到的問題，為綜合管廊供配電設(shè)計(jì)提供參考。

1 供配電設(shè)計(jì)

1.1 項(xiàng)目概況

金峰大橋北連接線綜合管廊工程，位于福建省漳州市，主體位于道路綠化帶下，總長(zhǎng)度約1550m，每隔約200m設(shè)置一個(gè)防火分區(qū)，共8個(gè)防火分區(qū)，艙室內(nèi)分為電力艙和綜合艙。該工程以防火分區(qū)為配電單元進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)[1]。

1.2 負(fù)荷分析

在進(jìn)行供配電方案設(shè)計(jì)之前，首先對(duì)綜合管廊負(fù)荷分布及類型進(jìn)行分析。每個(gè)防火分區(qū)負(fù)荷，有一般照明檢修插座箱排水泵送風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī)應(yīng)急照明火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備電動(dòng)液壓逃生井蓋。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)該工程的負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)，如表1所示。

表1 負(fù)荷分析

由表1可以看出主要負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷，每個(gè)配電單元三級(jí)負(fù)荷總?cè)萘考s36kW。二級(jí)負(fù)荷主要為應(yīng)急照明火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備監(jiān)控安防設(shè)備等，容量約8kW。

1.3 供配電方案比較

在進(jìn)行綜合管廊的供配電設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)其建設(shè)規(guī)模及周圍電源分布情況，常使用以下3種供配電方案：

方案一：供電電壓為380V，綜合管廊內(nèi)設(shè)置電氣間，從市政公用電網(wǎng)引兩路低壓電源。電氣間內(nèi)設(shè)置雙電源切換箱，為二級(jí)負(fù)荷供電；設(shè)置動(dòng)力照明配電箱為三級(jí)負(fù)荷供電。此方案簡(jiǎn)單，適用于綜合管廊規(guī)模小，容易取得低壓電源的情況。

方案二：引兩路10kV市政電源，設(shè)置2臺(tái)變壓器，采用預(yù)裝箱式變電站，也可采用地埋變。這種供電方案可靠性高，可以給一級(jí)負(fù)荷供電。地埋變的變壓器和高壓負(fù)荷開關(guān)置于地坑內(nèi)，不影響景觀效果，缺點(diǎn)是檢修較為復(fù)雜造價(jià)高，而且福建夏天多發(fā)暴雨，地坑內(nèi)容易積水，一些早期位于地下室的變配電房正在改造，即將變配電房移至地面上，因?yàn)楦＝ㄑ睾５貐^(qū)將配電房建在地面以下不合適。

方案三：引一路10kV市政電源，采用環(huán)網(wǎng)式配電，設(shè)置一臺(tái)變壓器，采用預(yù)裝箱式變電站。低壓向各配電單元放射式配電，在各分區(qū)電氣間內(nèi)設(shè)置EPS作為應(yīng)急電源[2]，可滿足綜合管廊的配電要求，每個(gè)分區(qū)配電間需設(shè)置EPS，缺點(diǎn)是后期綜合管廊運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量較大。

該工程低壓電源只有路燈箱式變，因箱式變?nèi)萘啃。遗c綜合管廊所屬管理單位不同，故不采用方案一；方案三接線簡(jiǎn)單，占地空間小，能夠滿足二級(jí)負(fù)荷供電要求，然而需要設(shè)置大量的EPS作為應(yīng)急電源，工程造價(jià)高，且后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量大，因此不采用方案三。方案二供電可靠性高，每個(gè)分區(qū)的消防負(fù)荷從不同的變壓器低壓側(cè)引接，可以滿足綜合管廊內(nèi)應(yīng)急照明和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備等消防負(fù)荷的供電要求，然而占地面積較大，設(shè)計(jì)時(shí)需要與綠化用地專業(yè)密切配合，選好箱式變壓器位置。

通過對(duì)上述3種方案進(jìn)行比較，并結(jié)合該工程實(shí)際情況，選用方案二。

1.4 供配電設(shè)計(jì)

根據(jù)方案二，在綠化帶內(nèi)設(shè)置10/0.4kV箱式變電站。從經(jīng)濟(jì)性和供配電合理性綜合考慮，箱式變?cè)O(shè)置在防火分區(qū)5上部道路交叉口附近，位于負(fù)荷中心。箱式變電站10kV側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)式，變壓器容量200kVA，防火分區(qū)1～4的負(fù)荷引自1#變壓器，消防應(yīng)急電源引自2#變壓器。防火分區(qū)5～8負(fù)荷引自2#變壓器，消防應(yīng)急電源引自1#變壓器。每個(gè)配電單元內(nèi)，設(shè)置非消防負(fù)荷配電箱消防負(fù)荷配電箱。在防火分區(qū)電氣間的監(jiān)控安防設(shè)備柜內(nèi)，設(shè)置UPS，容量1kVA，持續(xù)供電時(shí)間60min。消防負(fù)荷配電線路采用阻燃耐火銅芯電纜，非消防負(fù)荷配電線路采用阻燃銅芯電纜。低壓電纜沿綜合管廊最上層置用支架敷設(shè)。供配電方案如圖1所示，標(biāo)準(zhǔn)斷面電氣布置如圖2所示。

圖1 供配電方案

圖2 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面電氣圖

2 設(shè)計(jì)總結(jié)

在進(jìn)行工程供配電設(shè)計(jì)時(shí)，主要依據(jù)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》第一版是2012年，現(xiàn)行版本為2015年。國(guó)家在2013年部署綜合管廊建設(shè)試點(diǎn)工作，早期相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不全，再加上一些工程設(shè)計(jì)人員對(duì)綜合管廊的建筑特點(diǎn)及運(yùn)行方式理解不到位，現(xiàn)將工程設(shè)計(jì)中的不足和建議總結(jié)如下：

(1)誤認(rèn)為排送風(fēng)機(jī)是消防負(fù)荷，將其按照消防負(fù)荷的要求配電，最末一級(jí)配電箱內(nèi)設(shè)置自動(dòng)切換裝置。然而，按照綜合管廊的運(yùn)行要求，通風(fēng)設(shè)備在非火災(zāi)情況下溫度超過40℃或需要進(jìn)行線路檢修時(shí)開啟[1]，綜合管廊內(nèi)屬于密閉空間，大多采用超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)，火災(zāi)情況下需要關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行滅火，滅火完成后開啟風(fēng)機(jī)。非燃?xì)馀摰耐L(fēng)設(shè)備為三級(jí)負(fù)荷，不屬于消防負(fù)荷，可直接引自非消防負(fù)荷配電箱。非消防負(fù)荷配電箱總開關(guān)加裝分勵(lì)線圈，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)控制切除非消防電源，滅火完成后需要開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，建議總開關(guān)加裝電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可對(duì)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位。

(2)在工程設(shè)計(jì)中大量采用低煙無(wú)鹵電纜，實(shí)際上，低煙無(wú)鹵電纜一般用在人員密集場(chǎng)所。如：一類高層住宅建筑公共疏散通道的應(yīng)急照明，應(yīng)采用低煙無(wú)鹵的線纜，而綜合管廊正常運(yùn)營(yíng)時(shí)處于無(wú)人狀態(tài)，可不采用低煙無(wú)鹵電纜。從工程的經(jīng)濟(jì)性考慮，建議非消防線路可采用阻燃電纜，消防線路采用阻燃耐火電纜。

(3)綜合管廊大多位于道路綠化帶下，供電距離較長(zhǎng)，配電特點(diǎn)與路燈相似，需要注意校驗(yàn)設(shè)備受電端的電壓偏差，同時(shí)還應(yīng)校核配電線路末端短路保護(hù)靈敏度?；耍ㄗh在合理范圍內(nèi)增加相線接地線截面以增大單相短路電流[3]，提高末端短路保護(hù)靈敏度。當(dāng)工程采用斷路器保護(hù)配電線路時(shí)，銅芯電纜的最大允許長(zhǎng)度可參照《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版)》表11.2-4。

(4)建議發(fā)生火災(zāi)發(fā)生時(shí)可不切斷普通照明，普通照明照度較高，有利于人員疏散，且便于控制中心工作人員通過攝像機(jī)及時(shí)了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況。同時(shí)，綜合管廊內(nèi)部采用超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)，一般不采用自動(dòng)噴水滅火。消防負(fù)荷中無(wú)消火栓泵噴淋泵等需要啟動(dòng)的大容量電機(jī)類負(fù)荷，照明負(fù)荷小，不會(huì)占用火災(zāi)情況下需要使用的電源容量。

(5)建議供配電設(shè)計(jì)時(shí)，將10kV側(cè)做成環(huán)網(wǎng)形式，電源引自控制中心開閉所，這種方式可直接在控制中心高壓側(cè)計(jì)量，減少計(jì)量點(diǎn)。有的設(shè)計(jì)單位，將每個(gè)變電站設(shè)計(jì)成末端的形式，就近引接10kV電源，若每個(gè)變電站引入兩路10kV電源，兩個(gè)變電站就需要申請(qǐng)4個(gè)電源接入點(diǎn)，該方案與市政電源接口多，不能統(tǒng)一集中計(jì)量，不利于后期綜合管廊的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展，城市道路下有限的空間上需要容納的管線越來(lái)越多，為了充分利用地下空間，同時(shí)避免頻繁開挖道路，減少揚(yáng)塵噪聲等環(huán)境污染，將會(huì)大規(guī)模建設(shè)綜合管廊。結(jié)合綜合管廊的建筑特點(diǎn)，選擇合適的供配電方案顯得尤為重要，既滿足規(guī)范要求，又節(jié)約投資。