綜合管廊電氣工程相關問題的探討

陳文利

廈門海滄旅游投資集團有限公司（361000）

綜合管廊電氣工程相關問題的探討

陳文利

廈門海滄旅游投資集團有限公司（361000）

對綜合管廊中的電氣設計、施工和管理過程中的一系列問題進行研究和分析，并在充分探討排煙風機和電源供電、配電結構優化，電纜支架選材、通訊網絡、接地、電容電流補償、電氣設備防潮和纜線火災監測、巡檢等問題的基礎上，提出了一系列有效的解決方案，在管廊電氣設計的優化及其相關功能的完善方面也給出了一些相關的建議。

綜合管廊；供電電源；設計原則

1 供電電源

從以往的設計原則來看，將綜合管廊和整個控制中心視為一個單一用戶，申請的是一路或者兩路高壓電源，并充分運用樹干式配電方式，實現對沿途各個分變電所箱變的供電。設計過程中，箱變負載主要由單一防火分區的風機、照明、排水泵和搶修用電工具等組成。在箱變的日常負載中，秋冬季節較低，與空載運行相近，其運行效率也相對較低。此時綜合管廊的負荷相對較小，可由城市低壓電網來代替各個分變電所箱變,并采取多點供電的方式，在原箱變處設置用戶接入點（0.4 KV），并以就近原則取電。

2 通風系統設計原則

排煙風機僅用于日常通風換氣，火災后待綜合管廊內溫度自然冷卻至常溫后再開啟通風機以排出煙氣，通風機采用常溫風機。目前，考慮災后綜合管廊內溫度變化情況未知,或影響纜線搶修的時效性，通風系統按災后快速排出高溫煙氣設計。風機采用高溫排煙風機，兼作綜合管廊的日常通風換氣之用。綜合管廊平時無人值守,偶有少數專業巡檢人員進入。這里排煙風機僅用于災后排出高溫煙氣之用。

3 配電結構優化

綜合管廊非消防動力設備包括排煙風機、排水泵、檢修插座箱、電力井蓋等，均具有容量較小、較為分散的特點。單一防火分區目前考慮對各類設備采用各自不同回路的預分支電纜線路樹干式供電，供電線路較長，電纜線路利用率較低。另外，為綜合管廊服務的自用電纜線路需占用一到兩層電纜支架，考慮綜合管廊的資金回收主要來源于倉位出租，此配電結構的整體經濟性有待提高。

綜合管廊內非消防動力設備負荷分級相同，建議不再區分設備類型，對于每個防火分區以投料口為界，兩側各設一個預分支電纜饋電回路，對以上設備統一樹干式供電。或按防火分區分段設置通長配電母線（每個防火分區以投料口為界兩側各設一段），提供配電主干路。

綜合管廊內所有非消防用電設備由配電母線統一供電。采用預分支電纜統一配電可大幅減少配電電纜數量，緊湊布局，節約綜合管廊倉位，其經濟性明顯。主干路由采用封閉母線的配電結構與預分支電纜統一供電，但剛性母線的施工安裝難于柔性電纜。此方式經濟性介于預分支電纜統一供電與傳統配電結構之間[2]。

4 接地

4.1 預埋引出板

綜合管廊內設有高壓電力輸電線路。考慮高壓輸電線路的防雷接地要求、斷電檢修時的人身安全及輸電線路的金屬層保護接地要求等，電力部門要求在敷設有高壓電力輸電線路的綜合管廊沿途設置可靠的人工接地裝置。因此，應在綜合管廊各投料口的結構外壁面預埋引出接地線鋼板，留作用戶連接人工接地極之用。

4.2 單相接地故障保護

目前，綜合管廊低壓系統多采用兩級配電結構,第一級由分變電所箱變配出，以樹干式為各防火分區低壓配電箱供電。第二級由低壓配電箱配出，對于同類用電設備采用樹干式供電方式。綜合管廊內低壓電氣系統多為TN系統。末端線路保護多利用低壓配電箱各饋線回路的過電流保護斷路器兼作接地故障保護。

以某工程為例，其分變電所箱變：10/0.4 kV，D，yn11，ST=200 kVA；其第一級配線干線電纜：YJV-1 kV-3×70+2×35，l1=1 km，至線路末端某Pn=1.5 kW的三相電動機設備的第二級配電電纜：YJV-1 kV-5×6，l2=0.1 km。

5 電容電流補償

綜合管廊自用電纜平時負載率低，電纜線路接近空載運行。在無法實現將長距離綜合管廊分段劃分、多點就近申請低壓電源分散供電時，往往需要集中配電。綜合管廊正常運行時，較長的用高低壓電纜電容電流較大，存在容性無功倒送的情況。以某采用10 kV電源供電的長約8 km綜合管廊為例，電纜線路的單相電容電流可按下式估算：

其中：Ur為線路額定線電壓，kV；l為電纜線路長度，km。容性無功功率為：

如不采取電容電流補償措施，綜合管廊管理單位可能因管廊長期運行在容性無功過剩的情況下，功率因數不達標而受罰。因此，可在10 kV母線上集中設置并聯電抗器,補償母線上過大的容性無功。

6 電氣設備防潮

綜合管廊的通風系統在管廊內相對濕度大于75%時開啟，這對于一般電氣、電子設備的運行是適宜的。然而，在綜合管廊進、排風口的中部以及拐角處，往往存在局部通風不良，環境相對濕度可能大于80%。綜合管廊內各配電控制箱、柜外殼均為鋼板，在潮濕環境中易凝結水汽，IP54的外殼防護等級亦不能阻止水汽滲入，箱、柜內部金屬器件容易銹蝕。另外，水汽滲入可使空氣電阻下降，容易產生擊穿打火，發生短路，導致電氣元器件的損毀。因此,必須對綜合管廊內的電氣設備采取必要的防潮措施。解決上述問題，除設置局部通風設施外，還應注意以下問題：盡量避免在通風不良處安裝電氣設備；必須安裝時，可選擇濕度敏感性較低的設備及器件，并對安裝濕度敏感器件的箱、柜體進行分隔密封；按需安裝電加熱裝置,以排除箱柜內濕氣；箱、柜外殼盡量選擇不易凝結水汽的材料;提高箱、柜外殼的防護等級。

7 纜線火災監測

綜合管廊內敷設有較多的高壓電力電纜，其安全性直接關系到城市的正常運作。一旦電纜故障引發明火，則可能迅速殃及周圍電纜，導致線路癱瘓，給企業造成巨額經濟損失。因此，在綜合管廊內設置電纜線路火災監測系統至關重要。目前，纜線火災探測器可采用不可恢復式感溫電纜、可恢復式感溫電纜、感溫光柵及感溫光纖。

8 用移動攝像監控設備代替人工巡檢

綜合管廊管理單位需經常定期巡檢全程管線的運行狀況，以便及時發現安全隱患及時對管線破損事故進行處理，確保管線運行安全。目前，國內已建成綜合管廊均采用人員現場巡檢方式，已投入使用的綜合管廊其運營成本主要是巡檢投入的人力成本。綜合管廊內通風不良時，環境悶濕，舒適性較差，特別是長距離綜合管廊，巡檢人員需置身其中幾個小時，非常辛苦。另外，巡檢人員只能通過有限的井蓋及爬梯進出綜合管廊，綜合管廊內一旦發生缺氧或火災險情，亦威脅巡檢人員的生命安全。綜合管廊的日常巡檢時間及次數均受限。因此，應在綜合管廊內設置移動攝像監控，設備替代人工完成對現場設施的巡檢工作。人員只需通過監控計算機控制前端攝像機的移動及轉角并實時調取攝像機圖像便可隨時完成日常巡檢工作。管理單位只需配備少量巡檢人員，可節約大量的人力成本。

9 通訊網絡

目前,綜合管廊內的通訊普遍采用有線網絡。人員只能通過綜合管廊內固定設置的若干光纖電話與外部通訊，不能滿足指揮人員在綜合管廊外部與內部工作人員實時通訊的需求。因此，可對綜合管廊進行無線網絡覆蓋，并推廣使用基于無線網絡通訊的移動攝像監控設備、移動滅火設備替代，以往大量固定安裝的攝像設備及消防滅火設備，以節省空間，節約成本。

10 結語

1）電源由高壓電源單點供電調整為低壓電源多點供電。取消分變電所箱變，將綜合管廊按原各箱變供電范圍分段，各段就近申請低壓電源。

2）排煙風機為三級非消防負荷，但為防止纜線在火災中損毀，管廊管理單位應準備移動式備用電源。

3）采用預分支電纜或母線對防火分區內各非消防設備統一樹干式供電。

4）在綜合管廊各投料口結構外壁面預埋接地引出板。

5）采用斷路器的瞬時過電流保護兼作單相接地故障保護時，需復核其保護靈敏度，必要時設置帶接地故障保護的斷路器、零序電流互感器及過流繼電器,實現零序過電流保護以提高靈敏度，TN-S或TN-C-S系統中亦可采用剩余電流保護器。

6）綜合管廊為高壓單電源集中配電，應在高壓母線上集中設置并聯電抗器，補償母線上過大的容性無功。

7）應用玻璃鋼支架替代傳統鋼制支架。

8）避免在通風不良處安裝電氣設備，必須安裝時選擇濕度敏感性較低的設備及器件，并采取必要的密封及電加熱措施.

9）長距離綜合管廊建議選用感溫光纖系統作纜線火災監測器。

10）采用移動攝像監控設備替代人工完成對現場設施的巡檢工作。

11）設置無線網絡，推廣使用移動攝像監控設備及移動滅火設備。

[1]孫兵,陳立衛.電力線路接地線管理工作探討[J].電力技術, 2010(5)：18-20.

[2]詹廣軍.低壓TN系統單相接地故障的保護設計[J].現代建筑電氣,2011,2(10)：36-39.