簡析配電能效平臺在城市地下綜合管廊的應用

時間：2024-04-07

摘要:電氣設計是綜合管廊設計的重要組成部分，文章對綜合管廊的斷面設計、供配電系統(tǒng)和纜線設計進行了分析闡述，并結合設計案例，簡要總結了綜合管廊電氣設計要點。

關鍵詞:綜合管廊；斷面設計；供配電系統(tǒng)；纜線設計

引言

綜合管廊是指建在城市地下，用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。它可解決馬路“拉鏈”、空中“蛛網(wǎng)”、能節(jié)約釋放大量地下空間、增強管線抗災抗險能力、城市生命線，提高城市綜合承載力，是一種集約度高、科學性強的城市綜合管線工程。

管廊的電氣設計主要包括斷面設計、供配電設計和纜線設計三個方面，文章結合筆者參與過的項目，對綜合管廊電氣設計要點進行簡要介紹。

項目概況

西安市某新區(qū)天谷四路為該區(qū)正在建設的管廊之一，長約1.3km，收納管線包括電力、通信、給水、再生水、氣、熱力。

斷面設計

根據(jù)專項管線規(guī)劃及與供電、通信各管線單位溝通，確定電力容量為4×110kV+40×10kV，通信容量為24孔?110mm管（按4層500mm×150mm橋架設計）。

根據(jù)相關規(guī)范及供電部門的相關要求，管廊內電力和通信管線設置遵循以下原則：

①電力包含110kV和10kV線路，且數(shù)量較多，單成艙；

②通信與再生水、給水同艙；

③熱力與氣分別成艙。

管廊共設置四個艙室，標準斷面詳見圖1。

根據(jù)規(guī)范和管線維護單位的建議，10kV電纜梯架敷設水平間距為1500mm，110kV電纜支架敷設水平間距為750mm，縱向間距取350mm，通信纜線采用橋架敷設，支架水平間距取750mm，縱向間距取300mm。

供配電系統(tǒng)設計

（1）供配電系統(tǒng)設置管廊全長1.3km，供電采用景觀式地埋變供電，單母線接線，10kV側預留環(huán)網(wǎng)柜，電源遠期由監(jiān)控引來，高供低計，在0.4kV進線處設置電能計量測量裝置，并設置低壓集中無功補償，補償后功率因數(shù)不小于0.9。低壓供電半徑一般不宜過0.8km，因此在管廊中段設置一座箱變。管廊以*分區(qū)作為配電單元，每兩個*分區(qū)共用一個配電室，每個*分區(qū)設一套非消防負荷AP配電箱，負責區(qū)間內三級負荷的配電；采用單電源進線，同時設一套消防負荷APE配電箱，負責區(qū)間內二級負荷的配電；采用雙電源供電，分別由低壓柜和EPS柜引入。負荷分類詳見表1。

（2）負荷計算管廊內用電負荷采用需要系數(shù)法進行計算，方法如下：

①排水泵，僅考慮綜合艙或熱力艙檢修泄水時的排水，取3個*分區(qū)排水泵同時工作；

②風機，僅計入風機低速運行時的工作負荷；

③檢修負荷，單個檢修箱取30kW；

④照明負荷，按每艙2.5kW/km估算；

⑤弱電電源負荷，按每艙1.5kW/km估算；

⑥其他負荷根據(jù)相關的條件確定。

設備安裝容量為:P=1625.20kW(含檢修負荷1470kw);計算容量為:P112.39kW。因此選取容量為200kVA變壓器，負荷率58%，EPS電池柜容量為30kw。

（3）照明系統(tǒng)

管廊內設正常照明及應急照明，人行道平均照度為15lx，疏散應急照明照度不5lx。疏散指示燈、出口標志燈均自帶蓄電池，平時常亮：應急照明雙頭燈自帶蓄電池，平時關閉：火災時強制點亮，蓄電池持續(xù)供電時間不少于60min。燈具采用LED光源。照明控制分為就地、遠程兩種控制方式，普通照明燈具按1：1間隔配電控制。

（4）電氣設備布置

管廊內電氣設備布置要求如下：

①箱變安裝位置寬度大于3m的綠化帶，其次為道路紅線外；

②管廊內配電箱等電氣設備應防潮，防護等級不IP54，氣艙內電氣設備防爆等級為ExdIIBT4；

③電纜橋架采用鋁合金材質，自用橋架采用鋁合金材質且外敷*涂料。

防雷、接地系統(tǒng)及措施

①在箱變內、配電箱、設備電控箱內均裝設SPD，防止雷電波侵入。

②設置環(huán)形接地網(wǎng)，沿管廊內兩側縱向敷設通長接地干線，與預埋件焊接，接地干線采用?14mm銅覆鋼，接地支線采用?10mm銅覆鋼。

③氣艙防靜電接地體采用管廊的接地系統(tǒng)。

纜線設計

管廊起點近期為臨時封堵，終點與已設計的科技二路管廊直接相連。為滿足周邊地塊的需求，通信出艙節(jié)點與給水、再生水節(jié)點結合設置，通信和電力10kV管線每間距150m～200m出艙一次，地塊內出線采用預埋過街套管（南側3×4×DN110mm，北側2×4×DN110mm）敷設至道路紅線外，詳見圖2。

管廊交叉節(jié)點采用“立交”方式，局部擴大以滿足管線連接和人員通行要求。交叉節(jié)點設置預留洞滿足纜線連接要求，電力預留洞尺寸不小于艙室寬度一半；通信預留洞為600mm×600mm，距結構壁1100mm。

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

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、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立、、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、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部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

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)、*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進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調度，同時滿足管廊用電、、穩(wěn)定、、有序的要求。

平臺拓撲圖

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、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、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的水泵和通風排煙風機等設備集成的三方系統(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

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣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、*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

*分區(qū)單控制，分區(qū)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(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

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。

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。

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。

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)，可立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

相關平臺部署硬件選型清單

電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

應用場合（10KV）		產品	型號	功能
	10KV進/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
	10/0.4KV變壓器		AML-S	分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。
	智能操控裝置		ASD500	一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
	10KV計量		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢驗檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
應用場合（0.4KV）		產品	型號	功能
	0.4KV進/出線		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢驗檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
	無功補償		ARC	測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。
			ANSVG	補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監(jiān)控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的性和可維護性。
	溫濕度控制器		WHD72- 11/UT	智能型溫濕度控制器以數(shù)碼管方式顯示溫濕度值，有加熱器、傳感器故障指示、變送功能、帶有RS485通訊接口可供遠程監(jiān)控，用戶可通過按鍵編程自行設定系統(tǒng)參數(shù)。該儀表集測量、顯示、控制及通訊于一體，精度高、測量范圍寬，是一種適合于各個行業(yè)和領域的溫濕度測量控制儀表。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢驗檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
電動機保護器	電機回路		ARD2F-UT	智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式?？蛇x配不同通訊模塊適應現(xiàn)場通訊需求。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢驗檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
配套附件	0.4kV電流互感器		AKH-0.66	測量型互感器，采集交流電流信號
智能網(wǎng)關			Anet系列	8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網(wǎng)接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據(jù)服務要求，支持斷點續(xù)傳，裝置電源:220V AC/DC。

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詞條
詞條說明
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