高压电缆隧道供配电和照明系统设计

赵纪倩, 陈正方, 彭 伟, 吴述关

(1.江苏省电力设计院, 江苏 南京 211102; 2.江苏省电力公司 苏州供电公司, 江苏 苏州 215004)

高压电缆隧道供配电和照明系统设计

赵纪倩1, 陈正方2, 彭 伟1, 吴述关1

(1.江苏省电力设计院, 江苏 南京 211102; 2.江苏省电力公司 苏州供电公司, 江苏 苏州 215004)

随着城市规划程度的提高,受规划制约,高压电缆正逐步取代占地较大的架空线。电缆隧道中的通风、照明、排水等设施都需要低压供配电系统。结合工程实际,介绍了高压电缆隧道的供配电和照明系统设计,旨在为相关高压电缆隧道供配电和照明系统设计提供参考。

高压电缆隧道; 供电电源; 供配电系统; 照明系统

0 引 言

近年来,随着城市规划程度的提高,高压/超高压电缆正逐步取代占地较大的架空线。在电缆等级提高的同时,电缆隧道的规模也越来越大,电缆隧道中的通风、照明、排水等设施都需要低压供配电系统。与大规模的公路、铁路隧道相比,高压电缆隧道的供配电与照明系统有其自身的一些特点。

本文结合常州市大明路向北延伸段电力管道工程与丁塘河西侧电力管道工程,对高压电缆隧道的供配电和照明系统设计作了探讨。

1 项目概况

常州市大明路向北延伸段电力管道工程与丁塘河西侧电力管道工程都为江苏华电戚墅堰发电有限公司2×400 MW燃机二期扩建220 kV送出工程的重要配套项目。丁塘河西侧电力管道工程采用顶管隧道的方式,长度为1.2 km,线路规模为2回220 kV电缆。丁塘河段电缆隧道断面如图1所示。

图1 丁塘河段电缆隧道断面(mm)

大明路向北延伸段道路工程已于2012年内开工,大明路沿线电缆隧道沿该道路的西侧绿化带走线,采用明挖管道的方式敷设,路径长度约1.4 km,线路规模为2回220 kV电缆。大明路北延段电缆隧道断面如图2所示。顶管隧道和明挖隧道相连,供配电和照明系统设计时统一考虑。

图2 大明路北延段电缆隧道断面(mm)

2 负荷分区

供配电和照明系统是为了保障电缆隧道正常运行、维护、检修、监控的必要辅助系统。电缆隧道中的用电设施主要有排风机、水泵、在线监测系统、检修电源、照明灯具等,种类较多,分布较散,且功率和重要性也不同。

在供配电系统设计前,首先要对负荷的种类和分布情况进行分析,以确定每个负荷分区的容量。按照供电半径尽量等长,并兼顾工作井的位置,将电缆隧道分为3个负荷分区。每个负荷分区的所有用电设备均需从该区配电柜处获取电源,两个相邻负荷分区的供电分界应设置在两个配电柜之间的中点处。负荷分区确定后可以计算出各分区配电柜的负荷容量,1#、2#、3#配电柜的负荷分别为56、46、53 kVA。

3 供电电源设计

国内电缆隧道设计起步较晚,电缆隧道供配电电源设计的原则不统一,往往根据每个设计单位的设计习惯与各个工程业主的要求来确定。有采用380 V市电直接供电的方案,也有采用10 kV市电降压至380 V供电的方案。

DL/T 5484—2013《电力电缆隧道设计规程》指出:电缆隧道低压配电系统宜采用专用变压器、双电源供电。每路电源均应满足该供电范围内全部设备同时投入时用电的需要。按照规程要求,每个配电柜电源宜采用10 kV市电配备专用变压器降压使用。双电源供电可通过采用具有双电源自动转换功能的断路器来实现。

双10 kV电源供电系统如图3所示。

图3 双10 kV电源供电系统

采用图3所示的双10 kV电源系统,可增强供电可靠性。本文涉及到的工程分为3个负荷区段,分别采用了图3给出的电源系统。

4 配电系统设计

各负荷分区的配电柜获取电源后,配电系统采用单母线向分区内各负荷统一供电,采用由配电柜向各负荷放射式的供电方式,各个负荷再由上至下分级。例如,配电柜至照明箱、通风箱、潜水泵控制箱等为专线供电,照明箱至不同的照明区段、通风箱至不同风机、潜水泵至不同水泵再分别采用放射式的专线供电。

配电柜系统图如图4所示。通风箱接线图如图5所示。

对风机、水泵等大容量用电设备采用单机就地补偿,所有灯具均配备电子镇流器,保证功率因数在0.8以上。根据每一供电支路用电负荷大小和功率因数可计算出供电电路,由此可确定断路器型号。导线截面和电流及供电距离的关系可通过查取预先计算好的表格来确定。

图4 配电柜系统图

图5 通风箱接线图

5 接地系统设计

电缆隧道低压配电系统的接地型式宜采用TN系统。TN系统有一点直接接地,电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地线相连接。TN系统又分为TN-C、TN-C-S、TN-S系统。根据DL/T 5484—2013,电缆隧道配电系统的接地类型宜采用TN-S系统,电源分电箱、低压配电箱、灯具、风机、水泵及控制箱屏等的外露可导电部分应就近接地。

隧道内的高压电缆系统已设置专用的接地装置,电缆隧道内有两个接地系统,一个是高压电力电缆的接地系统,另一个是供配电系统的接地系统。受隧道结构的限制,两个接地系统实际是共地系统。为保证维护方便,两个接地系统应分别设计接地装置。

6 照明系统设计

照明设计主要依据DL/T 5221—2005《城市电力电缆线路设计技术规定》、DL/T 5484—2013。

照明系统提供电缆隧道内巡检、维护和电缆敷设施工的基本照明。在隧道内,人行通道上的平均照度不小于10 lx,最小照度不小于2 lx。

一段电缆隧道需分为若干个照明区段,每一个照明区段设置防潮双控开关,以方便在照明区段的两侧都可以控制灯具开启和关闭。照明回路接线示意图如图6所示。

每个照明区段内的灯具采用两路电源交叉供电,以提高照明供电可靠性。照明区段的划分需综合考虑区段长度、配电柜位置和人孔井位置,既要满足照明箱的供电距离,又要满足检修时入井即可打开灯具的需求。另外,与配电柜的布置相同,每两个相邻照明区段的分界点应尽量设置在两个照明箱之间的中点。

图6 照明回路接线示意图

电缆隧道内照明灯具采用防潮型工矿灯,光源为LED灯,间距为5 m,沿电缆隧道中心线吸顶安装。正常运行状态下,照明箱内开关处于合闸状态,运行人员通过操作电缆井内的双控开关来控制电缆隧道内的照明。

电缆隧道照明箱内设置一组单相三眼插座和三相四线的四眼插座,另外在每两个电缆井之间设置防水防潮多用插座一组,用于检修和施工用电。照明箱至照明灯具间的断路器与电缆选取方法和配电箱至用电负荷的相同。照明箱接线图如图7所示。

图7 照明箱接线图

7 结 语

针对目前国内高压电力电缆隧道设计起步较晚,电缆隧道供配电与照明系统设计方案不够统一,本文结合实际工程,参照DL/T 5484—2013对电力电缆隧道供配电及照明系统中的问题作了探讨,旨在为其他类似电力隧道工程的供配电与照明系统设计提供参考。

[1] 袁丁.电缆隧道供配电及照明设计[J].现代建筑电气,2010,1(11):46-49.

[2] DL/T 5484—2013 电力电缆隧道设计规程[S].

[3] 梅珍,胡江波.长距离高压电缆隧道供配电方案[J].水电与新能源,2010(3):52-54.

[4] GB 50052—2009 供配电系统设计规范[S].

[5] DL/T 5221—2005 城市电力电缆线路设计技术规定[S].

Design of Power Supply and Distribution and Lighting System in High Voltage Cable Tunnel

ZHAO Jiqian1, CHEN Zhengfang2, PENG Wei1, WU Shuguan1

(1.Jiangsu Provincial Electric Power Design Institute, Nanjing 211102, China; 2.Suzhou Power Supply Company, State Grid, Suzhou 215004,China)

With the improvement of urbanization level,the overhead lines with large area occupied are being replaced by the HV/EHV cables.Moreover,the low voltage power supply and distribution system is necessary for the ventilating system,lighting system,and drainage facility in the cable tunnels.Based on the engineering practice,the power supply and distribution system as well as the lighting system in high voltage cable tunnels were discussed in order to provide

for the relevant projects.

high voltage cable tunnel; power supply; power supply and distribution system; lighting system

赵纪倩(1986—),男,从事高压输电线路设计方面的研究。

TU 852

B

1674-8417(2014)10-0057-04

2014-10-15

陈正方(1963—),男,工程师,从事电力系统规划方面的研究。

彭 伟(1984—),男,工程师,从事高压输电线路设计方面的研究。

吴述关(1983—),男,工程师,从事高压输电线路设计方面的研究。