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浅析城市综合管廊配电结构

发表时间:2022-08-24  |  点击率:133

摘要:综合管廊(日本称“共同沟"、中国台湾称“共同管道"),就是地下城市管道综合走廊,即在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通信,燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理, 综合管廊供配电工程是管廊工程中最主要的附属工程为管廊内照明系统、监控系统、消防系统、通风系统、排水系统提供电力保障及控制接口。推进城市地下综合管廊建设,是创新城市基础设施建设的重要举措,不仅可以逐步消除“马路拉链"、“空中蜘蛛网"等问题,用好地下空间资源,提高城市综合承载能力,满足民生需求,而且可以带动有效投资、增加公共产品供给,提升城市发展质量,为经济发展增添新动力。

关键字: 综合管廊  管廊电力监控  管廊配电设计  管廊运维  

一、配电系统

1、配电设计

从目前国内建设的综合管廊来看其功能定位主要是为各种管线提供一个安装方便、可维护性好并能预留远期发展的管线通道其功能明确单一但管廊作为城市运行的主动脉重要性不言而喻,因此保障管廊安全运行是供配电系统设计的首要目标。

电力电缆火灾是综合管廊的主要危险源也是管廊火灾的主要破坏对象一旦失火将造成大面积停电。并且电力电缆火灾的特点是电缆一旦过火电缆绝缘材料已经破坏火灾无论是否及时扑灭电缆已无法继续使用需及时更换。DL/T5221—2005《城市电力电缆线路设计技术规定》也规定在电力电缆进出线集中的隧道为了把火灾事故限制在最小范围尽量减小事故损失可加设监控报警和固定自动灭火装置。由此可见管廊消防重点是限制火灾范围保护未失火区而非迅速扑灭火灾。

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图1典型防火分区设备系统图

为此将综合管廊划分成若干个防火分区。图 1为综合管廊典型防火分区设备系统图。其中火灾时需可靠打开应急疏散照明指示人员逃生;切断非消防负荷防止火灾事故扩大;关闭防火门、通风电动百叶、防火风阀形成“ 闷烧"即可限制火灾范围。此外灭火系统起到加快扑灭火灾及限制火灾范围辅助作用故管廊灭火系统一般不采用自动水喷雾灭火系统而采用系统简单的气溶胶自动灭火系统、移动式水喷雾系统或不设灭火系统。因此供配电系统应在火灾情况下为可靠形成“ 闷烧"及完成消防动作提供电力保障。火灾时需可靠完成的消防动作如表1所示。

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表1消防动作一览表

2、配电结构

根据总图专业对于防火分区的划分,每两个防火分区设一处进(排)风机房,考虑综合管廊各相邻配电单元负荷类型、容量、数量、受电位置基本相同,且具有沿线分布、比较均匀的特点,本项目以每防火分区作为一个配电单元,在每个进(排)风机房设一处配电间,为配电间两侧相邻的配电单元进行供电。

沿管廊设置独立地下变电所,每变电所为两或三处配电间进行供配电,即每处变电所为4~6个配电单元供电(供电半径不大于800m)。

每处变电所内设置2台10kV/0.4kV SCB13型干式变压器,两台变压器并列运行。

变电所的2台变压器的低压侧分别设进线柜、无功补偿柜、二级负荷配电柜、三级负荷配电柜。在其中一台变压器的三级负荷配电柜内设低压母联开关,正常工作时,母联开关处于分断状态;当一台变压器发生故障时,母联开关闭合,由另一台变压器为其供电范围的二级负荷供电,三级负荷可根据实际需求由运行人员进行切除或临时启用。

低压配电系统采用交流220V/380V树干式配电方式,分两级配电。

第一级配电,从变电所分别向各配电间树干式配电,单方向配电不超过800米。对于局部超过800米的配电单元,通过加粗供电电缆,保证压降满足规范要求。

第二级配电,以每个配电间的配电柜为中心,向两侧的防火分区放射式(或树干式)配电,单方向配电不超过一个防火分区,即配电距离不超过200米。

每个配电单元内设二级负荷配电柜、三级负荷配电柜、一般照明配电柜、非消防应急照明配电柜及应急照明集中电源控制柜。配电柜设置在机械通风机房内专门隔断的设备室。

二级负荷配电控制柜为综合管廊的二级负荷供电,二级负荷配电控制柜为双电源进线,并设置双电源自动切换。两路电源进线分别引自两台变压器的二级负荷母线段,当一路电源故障时,可自动切换至另一回路电源。三级负荷配电柜为单电源进线,负责给其他非消防设备配电。当一台变压器维护或故障时,可通过变电所低压母联开关切换至另一台变压器为非消防负荷供电。

考虑照明回路较多,为便于管养,4舱管廊每配电间设一般照明柜一台(两个隔室),电源引自三级负荷配电柜,分别为配电间两侧的防火分区内一般照明负荷供电;每配电间设非消防应急照明柜一台(两个隔室),电源引自二级负荷配电柜,分别为配电间两侧的防火分区内非消防应急照明负荷供电。3舱管廊每配电间设照明柜一台(两个隔室),其中一个隔室电源引自三级负荷配电柜,为一般照明负荷供电;另一隔室电源引自二级负荷配电柜,为配电间两侧的防火分区内非消防应急照明负荷供电。一般照明与非消防应急照明的主用电源引自不同变压器。

参考《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB51309-2018)规定,应急照明采用DC36V低压直流为灯具,在配电间处设应急照明集中电源柜,为应急照明及疏散指示供电。应急照明集中电源柜电源引自该配电间二级负荷配电柜。监控与报警系统配置UPS电源,由监控与报警系统提供。

二、运维管理

综合管廊一般是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施,将电力、自来水、热力、煤气、电信、网络等市政公用管线根据规划要求集中敷设在同一个构建物内,实施统一设计、施工、管理的市政公用隧道空间,并且还具备排水、通风、照明、通信和监控等功能。主要的作用就是为了避免城市道路被反复开挖,减少城市污染,为城市运转提供各种能源和通信,保证城市运转的高效。无论承载的管线出现故障,还是自身附属设备出现故障,都可能造成部分功能的瘫痪,因此建设综合管廊时需要设置各类现场传感器用于监测和控制管廊内部设施运行情况。通常包括:管廊附属地面及内部、照明系统、消防系统、排水排烟系统、环境温、湿度,可燃气体探测、门禁、入侵检测、视频、巡更等。

安科瑞针对综合管廊运维和管理存在的问题,建立一套包含、消防系统、照明系统、环境系统等,采用成熟的边缘计算技术,通过ANet边缘计算网关进行逻辑判断和异常分析,充分利用工业总线或物联网对管廊电力、环境、消防等多方面的监测,同时也是为智慧管廊平台和应急指挥部提供智能、高效、稳定的信息服务平台。

三、AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台

1、平台概述

AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体,为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持,从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计,解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题,大大提高了系统运行的可靠性和可管理性,提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

2、平台组成

安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台,它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据,通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度,同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

2.1平台拓扑图

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2.2电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所,对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控,对0.4kV出线配置多功能计量仪表,用于测控出线回路电气参数和用能情况,可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS,包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

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2.3环境监测

环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警,同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。

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2.4马达监控

马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能,实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。

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2.5电气安全

AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器,消防设备电源传感器、防火门状态传感器,接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示,并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视,发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

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2.6智能照明控制

① 防火分区单独控制,分区内设置智能控制面板就地驱动器;开关驱动器连接消防报警系统,接收消防报警信息,强制打开驱动器回路。

② 廊内上方安装智能照明传感器,使人员进入管廊内自动开启灯具,在管廊内停留灯具保持常亮,离开后灯具关闭。

③ 除了现场的控制方式外,还可用电脑端实现集中控制,实时远程监控当前区域的照明情况,必要时可远程控制该区域的照明。

④ 考虑现场模块分布较广,距离过长,除了现场的控制方式外,还可用电脑端实现集中控制,实时远程监控当前区域的照明情况,必要时可远程控制该区域的照明。

⑤ 系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式,支持延时控制,避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统,可独立工作,每个模块均自带时间模块,可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。

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