在城市地下综合管廊的应用了综合管廊能效管理平台

发布时间：2024-11-24

摘要:电气设计是综合管廊设计的重要组成部分，文章对综合管廊的断面设计、供配电系统和缆线设计进行了分析阐述，并结合设计案例，简要总结了综合管廊电气设计要点。

关键词:综合管廊；断面设计；供配电系统；缆线设计

引言

综合管廊是指建在城市地下，用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。它可解决马路“拉链”、空中“蛛网”、能节约释放大量地下空间、增强管线抗灾抗险能力、保障城市生命线安全，提高城市综合承载力，是一种集约度高、科学性强的城市综合管线工程。

管廊的电气设计主要包括断面设计、供配电设计和缆线设计三个方面，文章结合笔者参与过的项目，对综合管廊电气设计要点进行简要介绍。

项目概况

西安市某新区天谷四路为该区正在建设的管廊之一，长约1.3km，收纳管线包括电力、通信、给水、再生水、天然气、热力。

断面设计

根据专项管线规划及与供电、通信各管线单位沟通，确定电力容量为4×110kV+40×10kV，通信容量为24孔∅110mm管（按4层500mm×150mm桥架设计）。

根据相关规范及供电部门的相关要求，管廊内电力和通信管线设置遵循以下原则：

①电力包含110kV和10kV线路，且数量较多，单独成舱；

②通信与再生水、给水同舱；

③热力与天然气分别成舱。

管廊共设置四个舱室，标准断面详见图1。

根据规范和管线维护单位的建议，10kV电缆梯架敷设水平间距为1500mm，110kV电缆支架敷设水平间距为750mm，纵向间距取350mm，通信缆线采用桥架敷设，支架水平间距取750mm，纵向间距取300mm。

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供配电系统设计

（1）供配电系统设置管廊全长1.3km，供电采用景观式地埋变供电，单母线接线，10kV侧预留环网柜，电源远期由监控中心引来，高供低计，在0.4kV进线处设置电能计量测量装置，并设置低压集中无功补偿，补偿后功率因数不小于0.9。低压供电半径一般不宜超过0.8km，因此在管廊中段设置一座箱变。管廊以防火分区作为配电单元，每两个防火分区共用一个配电室，每个防火分区设一套非消防负荷AP配电箱，负责区间内三级负荷的配电；采用单电源进线，同时设一套消防负荷APE配电箱，负责区间内二级负荷的配电；采用双电源供电，分别由低压柜和EPS柜引入。负荷分类详见表1。

（2）负荷计算管廊内用电负荷采用需要系数法进行计算，方法如下：

①排水泵，仅考虑综合舱或热力舱检修泄水时的排水，取3个防火分区排水泵同时工作；

②风机，仅计入风机低速运行时的工作负荷；

③检修负荷，单个检修箱取30kW；

④照明负荷，按每舱2.5kW/km估算；

⑤弱电电源负荷，按每舱1.5kW/km估算；

⑥其他负荷根据相关的条件确定。

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设备安装容量为:P=1625.20kW(含检修负荷1470kw);计算容量为:P112.39kW。因此选取容量为200kVA变压器，负荷率58%，EPS电池柜容量为30kw。

（3）照明系统

管廊内设正常照明及应急照明，人行道平均照度为15lx，疏散应急照明照度不低于5lx。疏散指示灯、出口标志灯均自带蓄电池，平时常亮：应急照明双头灯自带蓄电池，平时关闭：火灾时强制点亮，蓄电池持续供电时间不少于60min。灯具采用LED光源。照明控制分为就地、远程两种控制方式，普通照明灯具按1：1间隔配电控制。

（4）电气设备布置

管廊内电气设备布置要求如下：

①箱变安装位置宽度大于3m的绿化带，其次为道路红线外；

②管廊内配电箱等电气设备应防水防潮，防护等级不低于IP54，天然气舱内电气设备防爆等级为ExdIIBT4；

③电缆桥架采用铝合金材质，自用桥架采用铝合金材质且外敷防火涂料。

防雷、接地系统及安全措施

①在箱变内、配电箱、设备电控箱内均装设SPD，防止雷电波侵入。

②设置环形接地网，沿管廊内两侧纵向敷设通长接地干线，与预埋件可靠焊接，接地干线采用∅14mm铜覆钢，接地支线采用∅10mm铜覆钢。

③天然气舱防静电接地体采用管廊的接地系统。

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缆线设计

管廊起点近期为临时封堵，终点与已设计的科技二路管廊直接相连。为满足周边地块的需求，通信出舱节点与给水、再生水节点结合设置，通信和电力10kV管线每间距150m～200m出舱一次，地块内出线采用预埋过街套管（南侧3×4×DN110mm，北侧2×4×DN110mm）敷设至道路红线外，详见图2。

管廊交叉节点采用“立交”方式，局部扩大以满足管线连接和人员通行要求。交叉节点设置预留洞满足缆线连接要求，电力预留洞尺寸不小于舱室宽度一半；通信预留洞为600mm×600mm，距结构壁1100mm。

AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台

平台概述

AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

平台组成

安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

平台拓扑图

平台子系统

4.1电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

4.2环境监测

环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。

4.3马达监控

马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。

综合管廊智能马达控制系统

4.4电气安全

AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

4.5智能照明控制

防火分区单独控制，分区内设置智能控制面板就地驱动器；开关驱动器连接消防报警系统，接收消防报警信息，强制打开驱动器回路。

廊内上方安装智能照明传感器，使人员进入管廊内自动开启灯具，在管廊内停留灯具保持常亮，离开后灯具关闭。

除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

考虑现场模块分布较广，距离过长，除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。

相关平台部署硬件选型清单

电力监控及配电室环境监控系统

应用场合（10KV）		产品	型号	功能
	10KV进/馈线		AM6-L	相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
	10/0.4KV变压器		AML-S	分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT 断线、CT 断线、对时异常等) 、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
	智能操控装置		ASD500	一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。
	10KV计量		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
应用场合（0.4KV）		产品	型号	功能
	0.4KV进/出线		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
	无功补偿		ARC	测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议
			ANSVC	ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。
			ANSVG	补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
	温湿度控制器		WHD72- 11/UT	智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
电动机保护器	电机回路		ARD2F-UT	智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于额定电压至 660V 的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行，带有逻辑可编程功能，可以满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应各种柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
配套附件	0.4kV电流互感器		AKH-0.66	测量型互感器，采集交流电流信号
智能网关			Anet系列	8个RS485串口 2kV隔离， 2个以太网接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220V AC/DC。