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淺述綜合管廊供配電系統設計方案
摘要:城市綜合管廊的供配電系統設計多種多樣，通過對綜合管廊自用負荷的分析及安全運行的因素考慮，并結合綜合管廊設計案例，簡要總結綜合管廊供配電系統設計要點。
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城市基礎設施彈性化、集約化和可持續發展的重要措施，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范，越來越多的城市都在加快推進綜合管廊的規劃、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，供配電系統作為綜合管廊主要的附屬工程，為管廊內消防、通風、排水、照明、監控、安防、通信等系統提供電力保證，因此保障管廊安全運行是供配電系統設計的首要目標。
通過對多個綜合管廊項目的分析，并結合筆者參與的項目，對綜合管廊的供配電設計方案進行簡要介紹。
二、項目概況
西安市某新區南北三號路綜合管廊為該區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，采用鋼筋混凝土結構，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，主要依據管廊的建設規模、近遠期規劃情況、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先期 啟動建設的多條管廊之一，該區域管廊規劃密度高，各管廊之間相互連通，成網成片，因此供電電源的選擇應統籌考慮(見圖2)。
由于綜合管廊內用電設備均為0.4kv低壓設備，因此供電電源可采用10kv或0.4kV供電方案。
結合常寧新區綜合管廊規劃特點，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，考慮常寧新區多為待開發地塊，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。同時常寧新區規劃建設有綜合管廊監控中心一座，設計將該監控中心，作為10kV配電中心，對區域內綜合管廊進行統一的運營管理、監控管理及配電管理。
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)，對管廊內附屬設施進行低壓配電。
根據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，在管廊現場箱變內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較低等，二級負荷相較于整個配電系統而言，容量更小且供電時間要求短。根據這些特點，在管廊現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供電系統采用環網式供電，各箱變內設置一進兩出共三面10kV環網柜，一路出線接自用變壓器，一路出線與片區內相鄰、相交道路管廊的變壓器相連，組成環網供電系統，10kV線路首尾兩端均由監控中心的10kV不同母線段引出，(監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環網線路中間位置斷開，兩段10kV供電線路獨立運行，當環網內某一箱變出現故障或監控中心1Okv母線需要檢修時，可調整環網系統內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環網式供電，電源由片區內監控中心10kV配電室引出，管廊現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
綜合管廊采用10kV供電，0.38kV配電的形式，10kV配電線路沿管廊內敷設，根據管廊用電負荷密度較低，總容量較小等特點，綜合考慮監控中心服務半徑，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量按5臺(或1000kVA)控制。
監控中心10kV配電系統，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，在進線柜內設合閘閉鎖裝置，嚴禁同時合閘。
綜合管廊內用電設備容量相對較小，數量較多，且分散，在管廊沿線呈線型分布，從配電系統的合理性考慮，供電距離越短，電壓損失越小，從投資造價角度考慮，箱變數量設置越少，投資越低，結合市政道路供配電設計經驗及管廊防火分區的劃分特性，配電半徑按照600m~700m(約3個~4個防火分區)控制，極限不大于lkm(5個防火分區)。
管廊0.38kV配電以防火分區作為配電單元，各分區分別設置總動力配電箱及雙電源配電箱。總動力箱負責配電單元內三級負荷的配電，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。考慮管廊內供電距離長、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，節約投資，提高利用率。
七、照明系統
綜合管廊內照明分為正常照明和應急照明。各分區出入口、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時使用。應急照明需與火災報警控制器聯動，且優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控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環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變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，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控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。
3.平臺拓撲圖
4.平臺子系統
4.1電力監控
電力監控主要針對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和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。
4.2環境監測
環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。
4.3馬達監控
馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。
4.4電氣安全
AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統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、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。
4.5智能照明控制
① 防火分區單獨控制，分區內設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。
② 廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內自動開啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。
③ 除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。
④ 考慮現場模塊分布較廣，距離過長，除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。
⑤ 系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調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造成沖擊。模塊不依賴系統，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能。
九、相關平臺部署硬件選型清單
十、結語
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，對設計方案優化比選。供配電設計作為其中的一項內容，更應在保證功能條件下，提高設計的可靠性、安全性和經濟性。
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
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[8]孟沖，綜合管廊供配電系統設計.
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