石曉敏
(山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院 山西省太原市 030001)
綜合管廊作為城市道路地下空間開發(fā)利用的重要部分,在保障城市供應、克服城市規(guī)劃與市政管線發(fā)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(xù)發(fā)展有著非常大的作用,其建設對優(yōu)化城市環(huán)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(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、供配電及照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報警系統(tǒng)、標識系統(tǒng)等。其中,供配電系統(tǒng)為管廊消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報警系統(tǒng)等提供電力保障及控制接口,是管廊最主要的附屬工程。
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(huán)路交叉口附近位置處,新建一處縣城綜合管廊監(jiān)控中心。
(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(jiān)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。
本綜合管廊共劃分12個防火區(qū)間,管廊每個防火區(qū)間包括三個防火分區(qū)(熱力艙、綜合艙和燃氣艙)或兩個防火分區(qū)(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(qū)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(qū)域。
根據用電負荷性質,工程采用二路獨立10kV電源的環(huán)網供電方式。每三個或兩個防火分區(qū)做為一個配電單元,在該區(qū)間吊裝口夾層內設置配電箱,為本區(qū)間動力、照明配電。
(1)10kV配電系統(tǒng)
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(tǒng)
根據用電負荷性質及綜合管廊分區(qū)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(tǒng)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(qū)中的雙電源配電箱及照明配電箱供電。配電原則:消防、監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)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(zhèn)流器型熒光燈,以提高功率因數。
在綜合管廊每段防火區(qū)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(qū)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(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB50058-2014)有關爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的防爆規(guī)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(yè)管線電動閥由就近雙電源配電箱提供電源,在專業(yè)單位授權情況下,由自控系統(tǒng)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(jiān)控中心的遙控,此外在監(jiān)控中心設置排風機手動直接控制裝置。防火分區(qū)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(jiān)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。
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(qū)門等處局部照度提高到100lx。每段防火分區(qū)內的照明燈具由該分區(qū)動力照明配電箱(雙電源配電箱)統(tǒng)一配電,在人孔、防火分區(qū)門處設手動開關控制,并設監(jiān)控系統(tǒng)遙控,照明狀態(tài)信號反饋監(jiān)控系統(tǒng)。
照明燈具光源以節(jié)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(huán)境電氣裝置設計規(guī)范》(GB50058-2014)有關爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的防爆規(guī)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(jiān)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(qū)兩端防火門處的照明就地按鈕實現就地手動控制,通過監(jiān)控系統(tǒng)現場控制分站(PLC)實現監(jiān)控中心的遠程控制。
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(tǒng)均采用TN-S保護系統(tǒng),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。
綜合管廊供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計,主要從電氣設備節(jié)能、電氣照明節(jié)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(jié)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(guī)格型號,要控制好總的線損率,使受電端的電壓趨于穩(wěn)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(jié)能設計要求
在項目設計中,照明系統(tǒng)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(zhèn)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(jié)能控制的理念出發(fā),比如在控制開關的設計上,每個配電分區(qū)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(jié)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(yè)相關標準,并且獲得計量檢定機構的認可。
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(yè)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(huán)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(fā)生火災,電力電力電纜也較容易發(fā)生火災,合理的設計管廊供配電系統(tǒng)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(jié)省管廊的建設投資及運行成本。