张伟南1 王洪彬2
中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川成都 610000
摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市基础设施得到了快速发展。因为传统直埋管线的方式会占用非常多的地下空间，并且管线敷设无法与道路建设同时进行，从而造成道路会多次的开挖，某些直埋管线也多次发生安全事故。现阶段国家管理机构积极推广综合管廊建设，通过此种方式能够扩大基建，并有效处理过剩产能。但是综合管廊工程建设在我国还存在起步阶段，因此需要对其进行设计方面的研究。本文结合相应的工程设计案例设计综合管廊供配电系统内容，希望能够对相关人士有所帮助。
关键词：综合管廊；供配电系统；设计
0 引言
所谓的综合管廊就是指将不同的管线（主要包括电力、水利、通信等市政设施）融为一体的城市地下管廊当中。这种方式可以有效解决不同管线规划之间的矛盾问题，也可以大大缓解城市的快速发展和市政管线建设中的冲突。近年来我国许多城市的综合管廊建设得到快速发展。综合管廊工程是电力工程建设中非常重要的环节之一，能够为电力多个系统（街区照明系统、交通监控系统、通风保障系统、消防安全系统和市政排水系统等）提供有效保障和安全防护。在电力系统实际建设过程中，不同的地方具体要求也有所不同，对于工程造价和供配电系统功能具有非常大的影响，所以对其进行设计分析对于促进市政工程建设具有相当的作用。
1 市政综合管廊供配电系统的设计原则
（1）从现阶段城市在综合管廊的具体建设过程中，为不同用途的管线提供安装维护空间且为其它市政设施预留方便是其主要的功能。这种功能单一却非常有效，现在管廊已经成为了城市运行的重要动脉，所以确保管廊安全运行是供配电系统设计的重要目标。
（2）从相应资料和参考文献中可知，综合管廊的重要危险源主要就是电力电缆的火灾，同时其也为火灾的重要破坏内容，发生火灾时就会形成大范围的停电情况。另外，电力电缆一旦受到火灾的影响就会造成其绝缘材料的破坏，从而造成电缆不能继续使用，要进行及时的替换。另外，为了有效控制火灾事故的范围、最大程度上降低事故损失，需要在电力电缆进出线集中的隧道中增设监控报警以及固定自动灭火装置。所以，管廊消防中要加强火灾范围的控制，对于没有发生火灾的区域进行保护，并且要采取有效隔离措施。
（3）综合管廊根据实际用途不同可以划分成若干防火区域，如图1所示为其设备系统图。
2 市政综合管廊供配电系统设计分析
（1）工程案例概述
某工程总体占地面积为150km2，按照当地实际情况规划要求新建一个高标准的综合性管廊工程，为城市的安全提供综合保障。此综合管廊全长达到17km，间隔200米提供一个防火区域，这个防火区域根据功能又可以划分为两个防火分区，一个分区作为配电区间，每3个防火区间当成一个通风区间。同时在防火分区的两端位置设置防火门，要在防火分区的中间位置设置投料口，并且要在通风区间两侧设置自然进风口和机械排风口。
（2）与管廊系统配套的变电所设置
变电所是综合管廊主要配套系统之一，需要在其沿线设置若干20/0.4kV变电所，以满足不同防火区域供电需求。每个变电所中要配置特殊要求的地埋式变压器，输出端采取树干式供电模式，输入端连接控制中心。对于管廊系统所设置的变电所数量多少对于供配电工程造价预算有直接影响。依据科学合理配置的原则，在满足供电需求的前提下尽可能减少变电所数量，同时减少其造价预算。变电所系统铺设的供电电缆在不同区域具体造价可以按照如下公式进行计算：
其中，T表示的是电缆单位造价，单位为元/米；n表示的是变电所供电的防火区个数；A(n)表示的是所有防火区域供电电缆总价；B表示的是所有变电所的总价。
图2所示为变电所供电防火区的个数和电缆单位造价之间所具有的关系，
图2 变电所供电防火区间的数量和单位造价之间的关系
从图2中可知，如果变电所供电防火区间的数量较少，那么整体的造价相对较高。但是随着变电所供电防火区间数量增加时，造价也是非常高，主要原因是由于防火区间数量的增加，配套电缆的总长度也随之增加，而且为了保障需求端电压标准，电缆的直径需要加大，这就造成了电缆的价格增加较多。另外，从图2可以看出：防火区间的个数在五到六个时电缆单位造价是最低的。要综合考虑电缆单位造价和通风区间之间的关系，每个变电所配备两个通风区间，同时满足6个防火区间的供电需求，供电半径达到1.2公里以上。
（3）防火区域内的电力配置
管廊中的照明系统、排水系统及其它辅助设施等一般属于三级负荷，每个防火区域只需配置一个配电箱（0.4kV接入端可以从管廊附近变电所引入）对其进行供电。管廊中的电动百叶设施、应急照明系统、防火门和防火风阀等装置属于二级负荷，可以在每一个防火区间安排一台EPS箱（其中一路0.4kV电源可以从就地配电箱中引入）对其进行供电。除此之外，为了符合自控系统和火灾报警系统供电持续性方面的要求，要采取UPS当做不间断电源。因为EPS的设置，UPS可以通过EPS箱进行供电，这样就能够有效降低价格非常高的UPS容量。这样就形成了UPS自动系统和火灾报警系统持续供电的需要，通过EPS确保自控系统和火灾报警系统供电时间方面的需要。
在管廊中设置有非常多的电力电缆，虽然通过排风机有效换气通风，但还是存在持续性高温的情况，同时管廊常常处在无人管理的状态，所以EPS需要采取免维护铅密封酸蓄电池。其中电池的数量以及容量主要按照如下公式进行计算：
其中n和Ce分别表示电池的数量和容量；Ur表示直流系统的额定电压；Uf表示电池的浮充电压；Ke1表示的为可靠系数；Cs表示的供电时间下的放电容量；Kec表示的是容量系数。
（4）二次回路方面的设计内容
对于市政综合管廊来说，需要进行控制的设备很多，主要包括通风系统、照明系统、排水系统等等。
第一，通风系统二次控制回路设计。为了确保正常的风力供应，需要在每个通风区间设置风口。在其中一段设置机械的排风口，而在另一端设置自然进风口。在机械排风口要设置多台排风机，这些排风机和相应的通风区间进行一一对应，并且要将机械排风口和变电所共同建设。排风机主要通过变电所低压系统进行供电，其中变电所低压配电箱中设置有二次控制回路，并且在二次控制回路中预留自控系统、风机按钮盒、火灾报警系统控制接点等等。这其中自控系统的作用在于一旦某分区的温度和湿度较高的情况下（温度在40℃以上，湿度在90%以上），就会自动的开启此分区的排风机来进行强行换气，从而保证综合管廊内部设施和相应人员的安全性；而风机按钮盒就布设在通风区间的入口位置，这样相应人员进入之前可以对此通风区间设施通风设置；而火灾报警系统就是在出现火灾时形成封闭性环境，一旦出现火灾就会切断排风机的供电电源，同时具有比手动和自控系统更高的控制权限。
第二，照明系统二次控制回路设计。照明系统可以分为“正常照明”以及“应急照明”两种类型，一般情况下也可以将应急照明作为正常照明来使用。两种照明系统采取不同的供电方式，其中正常照明通过防火区间就地配电箱进行供电，应急照明主要利用防火区间EPS箱进行供电。这就需要在防火区间配电箱和EPS箱中进行二次回路的设计，一般情况下就是要利用联动线共同开闭两种照明。为了确保在停电的情况下也能够正常开启应急照明，需要在EPS应急照明二次回路当中留有照明按钮盒、自控系统和火灾报警系统控制接点。要将照明按钮盒设置在防火分区的入口位置，以便于人员进入此区时使用；通过自控系统一旦检测到事故的情况就可以自动启动此分区的照明和摄像机；在出现火灾时可以利用火灾报警系统启动应急疏散照明，同时能够将就地配电箱正常照明的总开关切断，同时具有比手动和自控系统更高的控制权限。
第三，排水系统二次回路设计。需要在管廊的积水坑出设置排水泵和就地控制箱，在就地控制箱中设置二次控制回路，同时在回路中接入液位开关信号来控制排水泵的运行。另外，需要利用电机保护器接口上传排水泵监控信号和液位开关信号。
3 结束语
本文主要阐述市政综合管廊供配电系统设计内容，对于相应的专业人士具有一定参考和帮助。
参考文献:
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作者简介：张伟南（1985.8-），男，山西晋中人，汉族，本科，工程师，主要从事市政电气设计及市政相关建筑电气设计等方面工作。
论文作者:张伟南1, 王洪彬2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/11/2
标签：变电所论文; 系统论文; 区间论文; 火灾论文; 市政论文; 回路论文; 造价论文; 《防护工程》2018年第15期论文;