摘要:城市綜合管廊的供配電系統(tǒng)設計多種多樣，通過對綜合管廊自用負荷的分析及安全運行的因素考慮，并結(jié)合綜合管廊設計案例，簡要總結(jié)綜合管廊供配電系統(tǒng)設計要點。

關鍵詞:綜合管廊；負荷等級；供配電方案

一、引言

       近年來，隨著國家對城市化建設的快速推進，對基礎設施建設提出了更高的標準和要求，建設地下綜合管廊是實現(xiàn)城市基礎設施彈性化、集約化和可持續(xù)發(fā)展的重要措施，因此國家相繼出臺了一系列推動綜合管廊建設的意見和規(guī)范，越來越多的城市都在加快推進綜合管廊的規(guī)劃、建設。

        綜合管廊的功能相對明確單一，其作為城市主動脈，重要性不言而喻，供配電系統(tǒng)作為綜合管廊主要的附屬工程，為管廊內(nèi)消防、通風、排水、照明、監(jiān)控、安防、通信等系統(tǒng)提供電力保證，因此保障管廊安全運行是供配電系統(tǒng)設計的首要目標。

        通過對多個綜合管廊項目的分析，并結(jié)合筆者參與的項目，對綜合管廊的供配電設計方案進行簡要介紹。

二、項目概況

        西安市某新區(qū)南北三號路綜合管廊為該區(qū)先期啟動建設的管廊之一，位于道路非機動車道及人行道下，全長約1.1km。收納的管線包括電力、通信、給水、再生水、污水、雨水、天然氣，設有綜合艙、纜線艙、天然氣艙、雨水艙，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，詳見圖1。

三、負荷分級 

       綜合管廊做為城市重要的基礎設施之一，中斷供電將存在重大的安全隱患，因此確定為二級負荷供電。采用兩路電源供電，以保證供電的可靠性，每回路均能負擔100％二級負荷。負荷分類如表1所示。

四、供電電源 

       綜合管廊供電電源的方案選擇，主要依據(jù)管廊的建設規(guī)模、近遠期規(guī)劃情況、周邊電源情況、管廊的運營模式等綜合確定。 

       南北三號路綜合管廊為該新區(qū)先期 啟動建設的多條管廊之一，該區(qū)域管廊規(guī)劃密度高，各管廊之間相互連通，成網(wǎng)成片，因此供電電源的選擇應統(tǒng)籌考慮(見圖2)。

       由于綜合管廊內(nèi)用電設備均為0.4kv低壓設備，因此供電電源可采用10kv或0.4kV供電方案。

       結(jié)合常寧新區(qū)綜合管廊規(guī)劃特點，若采用0.4kV供電方案，受電壓損失影響，各條綜合管廊需頻繁從附近變電站引接電源，考慮常寧新區(qū)多為待開發(fā)地塊，因此存在電源引接困難等問題，且為后期管廊的管理、運維造成諸多不便，因此確定本工程采用10kV供電方案。同時常寧新區(qū)規(guī)劃建設有綜合管廊監(jiān)控中心一座，設計將該監(jiān)控中心，作為10kV配電中心，對區(qū)域內(nèi)綜合管廊進行統(tǒng)一的運營管理、監(jiān)控管理及配電管理。

五、供電方案 

       綜合管廊采用10kV供電，0.38kV配電的形式。在綜合管廊沿線設置10/0.4kv分變電所(或箱式變電站，以下簡稱箱變)，對管廊內(nèi)附屬設施進行低壓配電。

       根據(jù)綜合管廊二級負荷供電需求。需由供電中心敷設兩路10kV電纜為管廊沿線箱變供電，供電中心由于需增加出線間隔而擴大規(guī)模，同時為少量的二級負荷需額外敷設一路價格高昂的10kV電纜，而且該種供電方式，在管廊現(xiàn)場箱變內(nèi)常設置有兩臺變壓器，同時工作，互為備用，可見此種供電方案前期投入資金較大，供配電系統(tǒng)設計冗雜，雙變壓器的運行，也為后期的運維增加成本。

       由于綜合管廊的供配電系統(tǒng)存在比較鮮明的特點，如負荷分散，供電距離較長，且所有電氣設備運行的同時系數(shù)較低等，二級負荷相較于整個配電系統(tǒng)而言，容量更小且供電時間要求短。根據(jù)這些特點，在管廊現(xiàn)場設置一臺變壓器加一臺EPS的配電形式，變壓器作為管廊正常運行的供電電源，EPS作為正常供電以外的備用電源，即可滿足二級負荷的供電要求。

       同時lOkV供電系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)式供電，各箱變內(nèi)設置一進兩出共三面10kV環(huán)網(wǎng)柜，一路出線接自用變壓器，一路出線與片區(qū)內(nèi)相鄰、相交道路管廊的變壓器相連，組成環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，10kV線路首尾兩端均由監(jiān)控中心的10kV不同母線段引出，(監(jiān)控中心進線電源采用雙回路供電)，提高供電可靠性。

       日常運行時，10kV環(huán)網(wǎng)線路中間位置斷開，兩段10kV供電線路獨立運行，當環(huán)網(wǎng)內(nèi)某一箱變出現(xiàn)故障或監(jiān)控中心1Okv母線需要檢修時，可調(diào)整環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)10kV斷路器的開合，切換供電線路。

        南北三號路綜合管廊即采用10kV環(huán)網(wǎng)式供電，電源由片區(qū)內(nèi)監(jiān)控中心10kV配電室引出，管廊現(xiàn)場箱變設置變壓器一臺，對本工程進行低壓配電，并在管廊內(nèi)配電室，設置EPS電源柜一臺，作為本工程二級負荷的備用電源。

六、供配電系統(tǒng) 

       綜合管廊采用10kV供電，0.38kV配電的形式，10kV配電線路沿管廊內(nèi)敷設，根據(jù)管廊用電負荷密度較低，總?cè)萘枯^小等特點，綜合考慮監(jiān)控中心服務半徑，電纜電壓損失等因素，確定10kV供電線路按6km控制，每回10kV線路正常運行所帶變壓器數(shù)量按5臺(或1000kVA)控制。

       監(jiān)控中心10kV配電系統(tǒng)，采用分段單母線接線，母線不分段運行的配電方式，兩路10kV總電源，在進線柜內(nèi)設合閘閉鎖裝置，嚴禁同時合閘。

       綜合管廊內(nèi)用電設備容量相對較小，數(shù)量較多，且分散，在管廊沿線呈線型分布，從配電系統(tǒng)的合理性考慮，供電距離越短，電壓損失越小，從投資造價角度考慮，箱變數(shù)量設置越少，投資越低，結(jié)合市政道路供配電設計經(jīng)驗及管廊防火分區(qū)的劃分特性，配電半徑按照600m~700m(約3個~4個防火分區(qū))控制，極限不大于lkm(5個防火分區(qū))。

       管廊0．38kV配電以防火分區(qū)作為配電單元，各分區(qū)分別設置總動力配電箱及雙電源配電箱?？倓恿ο湄撠熍潆妴卧獌?nèi)三級負荷的配電，采用單電源進線，由箱變直接引入。雙電源箱負責配電單元內(nèi)二級負荷配電，采用雙電源進線，一路由箱變引入，一路由EPS引入?？紤]管廊內(nèi)供電距離長、負荷分散、使用頻率較低等特點，由箱變至各配電單元采用預分支電纜樹干式配電，此方案可有效減少配電主干電纜的使用，節(jié)約投資，提高利用率。

七、照明系統(tǒng)

        綜合管廊內(nèi)照明分為正常照明和應急照明。各分區(qū)出入口、逃生口、管廊人員出入口位置，均應設置控制開關，供人員進入該防火分區(qū)時使用。應急照明需與火災報警控制器聯(lián)動，且優(yōu)先級高于手動控制和自動控制。

八、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

1.平臺概述

        AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

2.平臺組成

       安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

3.平臺拓撲圖

4.平臺子系統(tǒng)

4.1電力監(jiān)控

        電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

4.2環(huán)境監(jiān)測

       環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

4.3馬達監(jiān)控

       馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

4.4電氣安全

       AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

九、相關平臺部署硬件選型清單

十、結(jié)語

        綜合管廊作為重要的市政基礎設施，在設計階段就應該充分考慮各種因素，對設計方案優(yōu)化比選。供配電設計作為其中的一項內(nèi)容，更應在保證功能條件下，提高設計的可靠性、安全性和經(jīng)濟性。

        綜合管廊采用單套箱變配電，半徑按600m～700m控制，采用預分支電纜樹干式供電，并采用EPS作為備用電源，既能保證供電的安全、可靠，并能大大減少工程投資。

參考文獻

[1]張浩．綜合管廊供配電系統(tǒng)的設計[J]．現(xiàn)代建筑電氣，2011(4)：36—39.

[2]田自龍．綜合管廊供配電系統(tǒng)設計簡析[J]．建筑電氣，2018(9)：39—44.

[3]安科瑞電氣股份有限公司.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.2020.06版.

[5]安科瑞綜合管廊能效管理系統(tǒng)解決方案.2020.06版.

[6]GB50838.2015.城市綜合管廊工程技術規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[7]GB50052—2009．供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S]．北京：中國計劃出版社，2010.

[8]孟沖，綜合管廊供配電系統(tǒng)設計.