综合管廊供配电设计研究

陈凯军

(福建省交通规划设计院 福建福州 350001)

0 引言

综合管廊是建于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，可容纳电力通信燃气热力给排水管线。

1958年，北京天安门广场下，铺设了一千多米的综合管廊。据悉，至2020年，北京市将建成150km～200km综合管廊，成都市规划综合管廊总长约1084km。

综合管廊工程一般呈现网络化的布置，覆盖的区域比较广，主要负荷有照明送风机排风机排水泵等，具有负荷容量较小而数量多在工程沿线呈带状分散布置的特点。本文结合工程实例，提出10kV采用负荷开关环网式每个电源点设置2台变压器，引两路10kV电源的供电方案，并总结了综合管廊供配电设计中碰到的问题，为综合管廊供配电设计提供参考。

1 供配电设计

1.1 项目概况

金峰大桥北连接线综合管廊工程，位于福建省漳州市，主体位于道路绿化带下，总长度约1550m，每隔约200m设置一个防火分区，共8个防火分区，舱室内分为电力舱和综合舱。该工程以防火分区为配电单元进行供配电设计[1]。

1.2 负荷分析

在进行供配电方案设计之前，首先对综合管廊负荷分布及类型进行分析。每个防火分区负荷，有一般照明检修插座箱排水泵送风机排风机应急照明火灾自动报警设备监控与报警设备电动液压逃生井盖。根据《城市综合管廊工程技术规范》对该工程的负荷进行分级，如表1所示。

表1 负荷分析

由表1可以看出主要负荷为三级负荷，每个配电单元三级负荷总容量约36kW。二级负荷主要为应急照明火灾自动报警设备监控安防设备等，容量约8kW。

1.3 供配电方案比较

在进行综合管廊的供配电设计时，根据其建设规模及周围电源分布情况，常使用以下3种供配电方案：

方案一：供电电压为380V，综合管廊内设置电气间，从市政公用电网引两路低压电源。电气间内设置双电源切换箱，为二级负荷供电；设置动力照明配电箱为三级负荷供电。此方案简单，适用于综合管廊规模小，容易取得低压电源的情况。

方案二：引两路10kV市政电源，设置2台变压器，采用预装箱式变电站，也可采用地埋变。这种供电方案可靠性高，可以给一级负荷供电。地埋变的变压器和高压负荷开关置于地坑内，不影响景观效果，缺点是检修较为复杂造价高，而且福建夏天多发暴雨，地坑内容易积水，一些早期位于地下室的变配电房正在改造，即将变配电房移至地面上，因为福建沿海地区将配电房建在地面以下不合适。

方案三：引一路10kV市政电源，采用环网式配电，设置一台变压器，采用预装箱式变电站。低压向各配电单元放射式配电，在各分区电气间内设置EPS作为应急电源[2]，可满足综合管廊的配电要求，每个分区配电间需设置EPS，缺点是后期综合管廊运营维护工作量较大。

该工程低压电源只有路灯箱式变，因箱式变容量小，而且与综合管廊所属管理单位不同，故不采用方案一；方案三接线简单，占地空间小，能够满足二级负荷供电要求，然而需要设置大量的EPS作为应急电源，工程造价高，且后期运营维护工作量大，因此不采用方案三。方案二供电可靠性高，每个分区的消防负荷从不同的变压器低压侧引接，可以满足综合管廊内应急照明和火灾自动报警设备等消防负荷的供电要求，然而占地面积较大，设计时需要与绿化用地专业密切配合，选好箱式变压器位置。

通过对上述3种方案进行比较，并结合该工程实际情况，选用方案二。

1.4 供配电设计

根据方案二，在绿化带内设置10/0.4kV箱式变电站。从经济性和供配电合理性综合考虑，箱式变设置在防火分区5上部道路交叉口附近，位于负荷中心。箱式变电站10kV侧采用负荷开关环网式，变压器容量200kVA，防火分区1～4的负荷引自1#变压器，消防应急电源引自2#变压器。防火分区5～8负荷引自2#变压器，消防应急电源引自1#变压器。每个配电单元内，设置非消防负荷配电箱消防负荷配电箱。在防火分区电气间的监控安防设备柜内，设置UPS，容量1kVA，持续供电时间60min。消防负荷配电线路采用阻燃耐火铜芯电缆，非消防负荷配电线路采用阻燃铜芯电缆。低压电缆沿综合管廊最上层置用支架敷设。供配电方案如图1所示，标准断面电气布置如图2所示。

图1 供配电方案

图2 综合管廊标准断面电气图

2 设计总结

在进行工程供配电设计时，主要依据国家或行业标准，《城市综合管廊工程技术规范》第一版是2012年，现行版本为2015年。国家在2013年部署综合管廊建设试点工作，早期相关规范标准不全，再加上一些工程设计人员对综合管廊的建筑特点及运行方式理解不到位，现将工程设计中的不足和建议总结如下：

(1)误认为排送风机是消防负荷，将其按照消防负荷的要求配电，最末一级配电箱内设置自动切换装置。然而，按照综合管廊的运行要求，通风设备在非火灾情况下温度超过40℃或需要进行线路检修时开启[1]，综合管廊内属于密闭空间，大多采用超细干粉灭火系统，火灾情况下需要关闭通风设备进行灭火，灭火完成后开启风机。非燃气舱的通风设备为三级负荷，不属于消防负荷，可直接引自非消防负荷配电箱。非消防负荷配电箱总开关加装分励线圈，发生火灾时，由火灾报警控制器联动控制切除非消防电源，灭火完成后需要开启风机进行通风，建议总开关加装电动操作机构，可对装置进行远程复位。

(2)在工程设计中大量采用低烟无卤电缆，实际上，低烟无卤电缆一般用在人员密集场所。如：一类高层住宅建筑公共疏散通道的应急照明，应采用低烟无卤的线缆，而综合管廊正常运营时处于无人状态，可不采用低烟无卤电缆。从工程的经济性考虑，建议非消防线路可采用阻燃电缆，消防线路采用阻燃耐火电缆。

(3)综合管廊大多位于道路绿化带下，供电距离较长，配电特点与路灯相似，需要注意校验设备受电端的电压偏差，同时还应校核配电线路末端短路保护灵敏度。基此，建议在合理范围内增加相线接地线截面以增大单相短路电流[3]，提高末端短路保护灵敏度。当工程采用断路器保护配电线路时，铜芯电缆的最大允许长度可参照《工业与民用配电设计手册(第四版)》表11.2-4。

(4)建议发生火灾发生时可不切断普通照明，普通照明照度较高，有利于人员疏散，且便于控制中心工作人员通过摄像机及时了解火灾现场情况。同时，综合管廊内部采用超细干粉灭火系统，一般不采用自动喷水灭火。消防负荷中无消火栓泵喷淋泵等需要启动的大容量电机类负荷，照明负荷小，不会占用火灾情况下需要使用的电源容量。

(5)建议供配电设计时，将10kV侧做成环网形式，电源引自控制中心开闭所，这种方式可直接在控制中心高压侧计量，减少计量点。有的设计单位，将每个变电站设计成末端的形式，就近引接10kV电源，若每个变电站引入两路10kV电源，两个变电站就需要申请4个电源接入点，该方案与市政电源接口多，不能统一集中计量，不利于后期综合管廊的运营维护。

3 结语

随着城市的发展，城市道路下有限的空间上需要容纳的管线越来越多，为了充分利用地下空间，同时避免频繁开挖道路，减少扬尘噪声等环境污染，将会大规模建设综合管廊。结合综合管廊的建筑特点，选择合适的供配电方案显得尤为重要，既满足规范要求，又节约投资。