綜合管廊供配電系統的設計

石曉敏

（山西省城鄉規劃設計研究院 山西省太原市 030001）

1 前言

綜合管廊作為城市道路地下空間開發利用的重要部分，在保障城市供應、克服城市規劃與市政管線發展變化之間的矛盾、提升城市品位的前提下，對有效集約城市地下空間、促進城市的可持續發展有著非常大的作用，其建設對優化城市環境、合理利用城市地下空間具有重要意義。

綜合管廊是一種用以收納多種不同市政管線的專門地下管廊，入廊管線有給水管道、再生水管道、熱力管道、電力電纜、電信纜線和燃氣管道等。綜合管廊附屬工程包括：消防系統、排水系統、通風系統、供配電及照明系統、監控與報警系統、標識系統等。其中，供配電系統為管廊消防系統、排水系統、通風系統、照明系統、監控與報警系統等提供電力保障及控制接口，是管廊最主要的附屬工程。

2 工程設計實例分析

某地經一路、站南路地下綜合管廊建設工程，經一路綜合管廊長1.38km；站南路綜合管廊起點長0.65km；建設管廊總長度為2.03km，在管廊內同步設置給水管、再生水管、電力電纜、通信光纜、熱力管和燃氣管。結合項目情況，沁州路與南環路交叉口附近位置處，新建一處縣城綜合管廊監控中心。

2.1 負荷等級及電源

（1）根據綜合管廊負荷運行的安全要求，管廊內的消防相關設備、監控設備、照明、風機及排水泵為二級負荷；檢修插座箱為三級負荷；其余均為三級負荷。

（2）綜合管廊由城市10kV電網就近提供兩路10kV電源，電源運行方式為互為備用。

（3）電壓等級：高壓為10kV，低壓為380/220V。

2.2 管廊變電所的設計

本綜合管廊共劃分12個防火區間，管廊每個防火區間包括三個防火分區（熱力艙、綜合艙和燃氣艙）或兩個防火分區（綜合艙和燃氣艙）。根據沿線布置情況及負荷分散、供電距離的特點，綜合管廊全線可劃分為2個供電區域。按每座變電站約500m供電半徑負荷計算，一般線路壓降不大于5%。由此可以確定，管廊全線共選用2座地下變電站每個地下變電站為1個供電區域。

根據用電負荷性質，工程采用二路獨立10kV電源的環網供電方式。每三個或兩個防火分區做為一個配電單元，在該區間吊裝口夾層內設置配電箱，為本區間動力、照明配電。

（1）10kV配電系統

管廊專用變配電所10kV側采用單母線分段不聯絡的接線方式，每座變配電所由就近的市政電網沿本工程管廊內專用橋架引入2路10kV電源，兩路電源同時工作。當一路10kV電源因故退出運行時，綜合管廊由另一路10kV電源所帶變壓器供電。

（2）變壓器及0.4kV配電系統

根據用電負荷性質及綜合管廊分區負荷容量，2座管廊專用地下變電站均采用雙變壓器型，0.4kV側配電系統均采用雙電源進線單母線分段聯絡形式。

本工程各個變電站內2臺變壓器互為備用。當一路10kV電源因故退出或變電所中有一臺變壓器因故退出運行，變電所另一臺變壓器應能負擔其供電范圍內全部二級負荷，三級負荷可根據需要切除。

供電方式采用樹干式配電方式，為就近綜合管廊每一防火分區中的雙電源配電箱及照明配電箱供電。配電原則：消防、監控等負荷由不同段母排雙電源供電，末端自切；其余負荷由變壓器低壓母排單電源供電。應急照明、監控系統等特別重要的負荷另設在線蓄電池作后備電源。

（3）變電站控制、保護、信號及合閘電源采用DC220V電源。

變電站進線設時限速斷和過電流保護，電流電壓測量，出線設時限速斷和過電流保護，電流、電壓及功率測量。低壓部分均設有過負荷及短路保護。

（4）計量及補償

①在變電站高壓側設10kV專用計量柜，做總用電計量，低壓側主要回路裝電度表，作分路計量。

②在每處變電站0.4kV側采用電力電容器集中自動補償，補償裝置采用靜電電容器組自動補償裝置，補償后功率因數達0.9以上。綜合管廊照明燈具采用電子鎮流器型熒光燈，以提高功率因數。

2.3 動力設備的配電及控制設計

在綜合管廊每段防火區間內安裝一臺動力照明配電箱（雙電源配電箱），負責該防火區間內動力設備的配電控制。在排煙風機、排水泵就地設置專用控制箱對設備進行配電和控制。綜合管廊內沿線間隔60m設置帶剩余電流動作保護裝置檢修插座箱，作施工安裝、維修等臨時接電之用。

綜合管廊內所有用電設備應采取防水防潮措施，防護等級均不低于IP65，天然氣管道艙內的電氣設備應采用防爆型，并符合《爆炸危險環境電力裝置設計規范》（GB50058-2014）有關爆炸性氣體環境2區的防爆規定。

管廊內設備均采用全電壓直接起動方式，電機起動壓降控制在10%以內。專業管線電動閥由就近雙電源配電箱提供電源，在專業單位授權情況下，由自控系統控制。

管廊內主要用電設備操作采用自動及手動兩種方式控制，自動方式時由PLC控制，手動方式時可在機旁控制箱或機旁按鈕箱上操作。

排煙風機控制：采用手動/自動兩級控制相結合的方式。在風機控制箱處設集中手動控制，并將排風機的運行工況傳至相應的現場控制站（PLC），并接受現場控制中心（PLC）及監控中心的遙控，此外在監控中心設置排風機手動直接控制裝置。防火分區兩端設置風機就地按鈕箱，可實現現場控制排風機開停。排風機的溫度自動控制和與電動風閥的聯動控制均由現場控制分站（PLC）完成。

排水泵控制：采用手動/自動/中心遙控三級控制相結合的方式。在動力照明箱處設集中手動控制，同時根據集水坑內水位自動開、停排水泵，并將排水泵的運行工況及集水井內高、低液位傳至相應的現場控制站，并接受現場控制中心（PLC）及監控中心的遙控。排水泵旁設置水泵就地按鈕箱，可實現現場控制水泵開停。

2.4 照明系統的設計

綜合管廊設正常照明和事故應急照明，普通段照度不小于15lx，人孔、吊裝口及防火分區門等處局部照度提高到100lx。每段防火分區內的照明燈具由該分區動力照明配電箱（雙電源配電箱）統一配電，在人孔、防火分區門處設手動開關控制，并設監控系統遙控，照明狀態信號反饋監控系統。

照明燈具光源以節能型T8型防水防塵熒光燈為主，天然氣管道艙采用的燈具選用防爆型，并符合《爆炸危險環境電氣裝置設計規范》（GB50058-2014）有關爆炸性氣體環境2區的防爆規定。

綜合管廊內照明燈具應采取防水防潮措施，防護等級不低于IP65，采用I類絕緣結構，設專用PE線保護。

照明燈具控制分為集中就地和監控中心兩級控制，在照明配電箱上實現集中手動控制，通過設置在防火分區兩端防火門處的照明就地按鈕實現就地手動控制，通過監控系統現場控制分站（PLC）實現監控中心的遠程控制。

2.5 防雷接地系統的設計

管廊用地下變電站為戶外設備，應按三類設置防雷措施。

管廊配電系統均采用TN-S保護系統，所有配電設備及金屬構件、支架之外露可導電部分、裝置外可導電部分，均應與接地保護線（PE線）可靠連接。

2.6 節能設計

綜合管廊供配電系統的節能設計，主要從電氣設備節能、電氣照明節能、照明運行控制以及運轉過程中的計量管理四個方面入手。

2.6.1 電氣設備的節能設計

在電氣設配的選擇上，要根據實際的用電容量和用電性質，選擇合理的供電電壓以及供電的方式。在設置變配電所的位置時，要盡量接近負荷中心，爭取減少變壓級數，竟可能的把供電的半徑縮短，導線要根據實際需要，選擇合適的截面規格型號，要控制好總的線損率，使受電端的電壓趨于穩定，偏差控制在一個合理的范圍之內。無功補償設備的設計要有集中補償和就地補償兩種設置。在選擇變壓器時，要綜合考慮容量、數量、運行方式，對負荷要進行合理的設計調整，竟可能的實現變壓器的經濟運行。

2.6.2 電氣照明的節能設計要求

在項目設計中，照明系統在設計上選擇了高光效的光源。在光源選擇上，對室內照度、一般顯色指數等指標都嚴格按照《建筑照明設計標準》的要求進行。工程所采用的電子鎮流器，期自身的功率消耗要控制在光源功率的10%以內，諧波含量不能大于20%，單只熒光燈的功率因數要求在0.9以上。

2.6.3 加強照明運行控制的設計

要做好照明的運行控制，就得有合理的設計。本項目在設計上從節能控制的理念出發，比如在控制開關的設計上，每個配電分區都不低于2個；而對于通風口以及逃生口這些特殊場所的開關設計都采用就地設置。在控制中心走廊、公共走道、樓梯間以及門廳等場所，都采用自熄開關控制，做到人走燈滅。

2.6.4 計量設備選擇

為了能達到節能控制的科學管理，電能計量設備在選擇上要符合國家及行業相關標準，并且獲得計量檢定機構的認可。

3 結語

綜合管廊建設所需要的施工材料、以及所有的設備，都必須具有國家檢測中心的檢驗合格證，必須符合相應的國家及行業標準要求，所涉及到的消防產品、供電產品還必須具有入網許可證。管廊內電氣設備的防護等級一定要符合地下環境的使用標準要求，并做好必要的防水防潮措施。值得一提的是，綜合管廊燃氣管道艙輸送可燃氣體，較易發生火災，電力電力電纜也較容易發生火災，合理的設計管廊供配電系統應作為其首要設計原則。

綜合管廊一般呈現網絡化布置，而其附屬用電設備一般負荷容量較小、在管廊沿線分散布置，因此選取合適的供電方案有利于節省管廊的建設投資及運行成本。