綜合管廊供配電設計研究

陳凱軍

(福建省交通規劃設計院 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筑物及附屬設施，可容納電力通信燃氣熱力給排水管線。

1958年，北京天安門廣場下，鋪設了一千多米的綜合管廊。據悉，至2020年，北京市將建成150km～200km綜合管廊，成都市規劃綜合管廊總長約1084km。

綜合管廊工程一般呈現網絡化的布置，覆蓋的區域比較廣，主要負荷有照明送風機排風機排水泵等，具有負荷容量較小而數量多在工程沿線呈帶狀分散布置的特點。本文結合工程實例，提出10kV采用負荷開關環網式每個電源點設置2臺變壓器，引兩路10kV電源的供電方案，并總結了綜合管廊供配電設計中碰到的問題，為綜合管廊供配電設計提供參考。

1 供配電設計

1.1 項目概況

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，總長度約1550m，每隔約200m設置一個防火分區，共8個防火分區，艙室內分為電力艙和綜合艙。該工程以防火分區為配電單元進行供配電設計[1]。

1.2 負荷分析

在進行供配電方案設計之前，首先對綜合管廊負荷分布及類型進行分析。每個防火分區負荷，有一般照明檢修插座箱排水泵送風機排風機應急照明火災自動報警設備監控與報警設備電動液壓逃生井蓋。根據《城市綜合管廊工程技術規范》對該工程的負荷進行分級，如表1所示。

表1 負荷分析

由表1可以看出主要負荷為三級負荷，每個配電單元三級負荷總容量約36kW。二級負荷主要為應急照明火災自動報警設備監控安防設備等，容量約8kW。

1.3 供配電方案比較

在進行綜合管廊的供配電設計時，根據其建設規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，綜合管廊內設置電氣間，從市政公用電網引兩路低壓電源。電氣間內設置雙電源切換箱，為二級負荷供電；設置動力照明配電箱為三級負荷供電。此方案簡單，適用于綜合管廊規模小，容易取得低壓電源的情況。

方案二：引兩路10kV市政電源，設置2臺變壓器，采用預裝箱式變電站，也可采用地埋變。這種供電方案可靠性高，可以給一級負荷供電。地埋變的變壓器和高壓負荷開關置于地坑內，不影響景觀效果，缺點是檢修較為復雜造價高，而且福建夏天多發暴雨，地坑內容易積水，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，因為福建沿海地區將配電房建在地面以下不合適。

方案三：引一路10kV市政電源，采用環網式配電，設置一臺變壓器，采用預裝箱式變電站。低壓向各配電單元放射式配電，在各分區電氣間內設置EPS作為應急電源[2]，可滿足綜合管廊的配電要求，每個分區配電間需設置EPS，缺點是后期綜合管廊運營維護工作量較大。

該工程低壓電源只有路燈箱式變，因箱式變容量小，而且與綜合管廊所屬管理單位不同，故不采用方案一；方案三接線簡單，占地空間小，能夠滿足二級負荷供電要求，然而需要設置大量的EPS作為應急電源，工程造價高，且后期運營維護工作量大，因此不采用方案三。方案二供電可靠性高，每個分區的消防負荷從不同的變壓器低壓側引接，可以滿足綜合管廊內應急照明和火災自動報警設備等消防負荷的供電要求，然而占地面積較大，設計時需要與綠化用地專業密切配合，選好箱式變壓器位置。

通過對上述3種方案進行比較，并結合該工程實際情況，選用方案二。

1.4 供配電設計

根據方案二，在綠化帶內設置10/0.4kV箱式變電站。從經濟性和供配電合理性綜合考慮，箱式變設置在防火分區5上部道路交叉口附近，位于負荷中心。箱式變電站10kV側采用負荷開關環網式，變壓器容量200kVA，防火分區1～4的負荷引自1#變壓器，消防應急電源引自2#變壓器。防火分區5～8負荷引自2#變壓器，消防應急電源引自1#變壓器。每個配電單元內，設置非消防負荷配電箱消防負荷配電箱。在防火分區電氣間的監控安防設備柜內，設置UPS，容量1kVA，持續供電時間60min。消防負荷配電線路采用阻燃耐火銅芯電纜，非消防負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。供配電方案如圖1所示，標準斷面電氣布置如圖2所示。

圖1 供配電方案

圖2 綜合管廊標準斷面電氣圖

2 設計總結

在進行工程供配電設計時，主要依據國家或行業標準，《城市綜合管廊工程技術規范》第一版是2012年，現行版本為2015年。國家在2013年部署綜合管廊建設試點工作，早期相關規范標準不全，再加上一些工程設計人員對綜合管廊的建筑特點及運行方式理解不到位，現將工程設計中的不足和建議總結如下：

(1)誤認為排送風機是消防負荷，將其按照消防負荷的要求配電，最末一級配電箱內設置自動切換裝置。然而，按照綜合管廊的運行要求，通風設備在非火災情況下溫度超過40℃或需要進行線路檢修時開啟[1]，綜合管廊內屬于密閉空間，大多采用超細干粉滅火系統，火災情況下需要關閉通風設備進行滅火，滅火完成后開啟風機。非燃氣艙的通風設備為三級負荷，不屬于消防負荷，可直接引自非消防負荷配電箱。非消防負荷配電箱總開關加裝分勵線圈，發生火災時，由火災報警控制器聯動控制切除非消防電源，滅火完成后需要開啟風機進行通風，建議總開關加裝電動操作機構，可對裝置進行遠程復位。

(2)在工程設計中大量采用低煙無鹵電纜，實際上，低煙無鹵電纜一般用在人員密集場所。如：一類高層住宅建筑公共疏散通道的應急照明，應采用低煙無鹵的線纜，而綜合管廊正常運營時處于無人狀態，可不采用低煙無鹵電纜。從工程的經濟性考慮，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，配電特點與路燈相似，需要注意校驗設備受電端的電壓偏差，同時還應校核配電線路末端短路保護靈敏度。基此，建議在合理范圍內增加相線接地線截面以增大單相短路電流[3]，提高末端短路保護靈敏度。當工程采用斷路器保護配電線路時，銅芯電纜的最大允許長度可參照《工業與民用配電設計手冊(第四版)》表11.2-4。

(4)建議發生火災發生時可不切斷普通照明，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及時了解火災現場情況。同時，綜合管廊內部采用超細干粉滅火系統，一般不采用自動噴水滅火。消防負荷中無消火栓泵噴淋泵等需要啟動的大容量電機類負荷，照明負荷小，不會占用火災情況下需要使用的電源容量。

(5)建議供配電設計時，將10kV側做成環網形式，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計量，減少計量點。有的設計單位，將每個變電站設計成末端的形式，就近引接10kV電源，若每個變電站引入兩路10kV電源，兩個變電站就需要申請4個電源接入點，該方案與市政電源接口多，不能統一集中計量，不利于后期綜合管廊的運營維護。

3 結語

隨著城市的發展，城市道路下有限的空間上需要容納的管線越來越多，為了充分利用地下空間，同時避免頻繁開挖道路，減少揚塵噪聲等環境污染，將會大規模建設綜合管廊。結合綜合管廊的建筑特點，選擇合適的供配電方案顯得尤為重要，既滿足規范要求，又節約投資。