综合管廊供配电系统的设计_张浩

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[ 3] 宋丽丽 , 张建强 , 秦 淑辉 .青 岛河东 路综 合管 沟 工程设计 [ J] .给水排水 , 2010, 36(4):105-110.
[ 4] 张红辉 .上海市嘉定区安亭新 镇共同沟 工程设 计 [ J] .给水排水 , 2003, 29(12):7-10.
[ 5] 高政 .厦 门市湖 边水 库市 政共同 沟设 计 [ J] .给 水排水 , 2010, 36(10):116-119.
管廊内需要控制的设备主要有照明系统 、通
风系统及排水系统 。
· 38·
2.3.1 照明系统 照明系统分为正常照明及应急照明 , 其中应
急照明正常情况下兼 作正常照明 。 正常照明由 防火区间就地配电箱供电 , 应急照明由防火区间 EPS箱供电 。 分别在防火区间配电 箱及 EPS箱 中设计二次回路 , 在正常情况下通过联动线联动 开启关闭正常照明及 应急照明 。 为保证在失电 情况下还能正常开启应急照明 , 在 EPS应急照明 二次回路中预留照明按钮盒 、自控系统及火灾报 警系统控制接点 。 其中照明按钮盒放置于该防 火分区各入口处, 供人员进入该防火分区时使 用 ;自控系统检测到发生事故时 (爆管 、非法入侵 等 ), 自动打开该防火分区照明及摄像机 ;火灾报 警系统在发生火灾时打开应急疏散照明 , 并切断 就地配电箱正常照明总开关 , 具有高于手动和自 控系统的控制权限 。 2.3.2 通风系统
图 2为变电所供电防火区间 个数与单位造
价的关系图 , 可以看出当变电所供电防火区间个
数较少时造价较高 , 这是由于变电所数量过多引
起的 ;当变电所供电防火区间个数较多时 , 造价
同样较高, 这是由于变电所供电范围增大时, 供
电电缆长度增加 ,同时为保证供电末端电压降 ,
电缆截面需要增大, 从而导致电缆造价快速上
· 供配电 ·
图 1 典型防火分区设备系统图
表 1 消防动作一览表
序号
消防动作
目的
供电时 间要求
关闭 防 火 门 、电 动 百
1 叶 、防火风阀
形成 “闷烧 ”
淹没 灭火 空 间 ,
气溶胶灭火装置 动作
隔绝氧 气 (降低
2 (移 动 式 水 喷 雾 系 温 度 , 隔 绝 氧
统)
气)
3 打开应急疏散照 明 人员逃生
· 供配电 ·
综合管廊供配电系统的设计
张 浩 (上海市政工程设计研究总院 (集团 )有限公司 , 上海 200092)
摘 要 :供配电系统对综合 管廊的安全运行至关重要 , 但目前综合管廊供电系统
设计没有统一原则 , 各地做 法也不 尽相 同 。 通过 对综 合管廊 的功 能 、影响综 合管 廊安全运行的因素及管廊供配电系统的目标 进行分析 , 并结合 无锡太湖新 城综合 管廊的设计 , 提出以满足各防火分区能可 靠完成火灾 情况下各 消防设备动 作为原 则进行供配电系统设计 。
关键词 :综合管廊 ;供配电系统 ;消防系统 ;二次系统
中图分类号 :TU 852 文献标志码 :B 文章编号 :1674-8417(2011)04-0036-04
张 浩 (1981— ), 男 , 工程师, 从事市政电 气及自控工程设计 。
0 引 言
综合管廊[ 1] (地下城市管道综合走廊 )是一 个将市政 、电力 、通信 、给排水等各种管线集于一 体的城市地下隧道空间 。 综合管廊能 够解决管 线规划中的 “预留 ”问题 , 克服城市发展与市政管 线规划之间的矛盾[ 2] 。 目前 , 我国各大城市的综 合管廊正在快速发展 [ 3-5] 。
16.5 km, 约 200 m设置一个防火区间 (含双仓两
个防火分区或单仓一个防火分区 ), 一个防火区
间即为一个配电区间 , 每 3个防火区间作为一个
通风区间 。 每个防火分区中间设投料口 、两端设
防火门 , 每个通风区间两端分别设置自然进风口
及机械排风口 。 将上述供配电设计原则应用于
无锡太湖新城综合管廊 。
综合管廊供配电工程是管廊工程 中最主要 的附属工程 , 为管廊内照明系统 、监控系统 、消防 系统 、通风系统 、排水系统 提供电力保障及控制 接口 。 但目前对于综合管廊的供配电系统 , 各地 都有不同的做法及不同的设计原则 [ 6-7] 。 综合管 廊的供配电工程的设计原 则对工程造价及供配 电系统的最终功能有较大影响 , 对此本文结合相 关规范和工程实例提出一 种综合管廊供配电工 程设计原则及设计方法 。
机换气通风 , 但仍存在长时间的较高温度 , 并且
管廊内长期无人维护 , 因此 EPS采用免维护铅密
封酸蓄电池 。电池数量 及容量分别通 过下式计 算 [ 12] :
n =1.0 5
Ur Uf
Cc =Kel· Cs/Kcc
式中 n, Cc———电池数量及容量
(2) (3)
Ur——— 直流 系统 额定电 压 Uf——— 电池 浮充 电压 Kel——— 可靠 系数 Cs——— 需要 供电 时间下 的放 电容 量 Kcc——— 容量 系数 2.3 二次回路设计
2.1 管廊沿线变电所设置
在管廊沿线需设置若干个 20 /0.4 kV变电
所 , 放射式为若干个防火区间供电 , 变电所采用
带四工位刀的地埋式变压器 , 变压器 20 kV侧采
用树干式供电方式 , 一路 20 kV电源电缆引自控
制中心 。沿线 变电所设置的数量直接关系到供
配电工程造价, 从供配电系统合理性出发, 变电
[ 6] 黄 国 庆 .综 合 管 沟 电 气 设 计 [ J] .山 西 建 筑 , 2007, 33(3):172-173.
从表 1可以看出相对非消防负荷 , 管廊消防 负荷具有供电时 间要求短 、负荷低的特点 , 根据 这些特点 在 每个 配 电区 间 内设 置一 台 小容 量 EPS作为正常供电以 外的备用应急电 源即可满 足二级负荷供电要求 。 EPS具有旁路功能 , 市电 正常时采用市电为消防负荷供电 , EPS电池处于 浮充状态 ;一旦市电故 障 , EPS启动电 池逆变为 消防负荷供电 。 其供电较双回路供电更为可靠 , 并且大大节省投资 , 大约只需增加 5万元 /km(每 千米设置 5个防火区间 )。
在每个通风区间一端设有一处机械排风口 , 另一端设有一处自然 进风口 。 机械排风口设有 与多个通风区间一一对应的多台排风机 , 机械排 风口与变电所合建 。 排风机由变电所低压系统 直接供电 , 二次控制回路设置于变电所低压配电 箱 。二次控制回路中同样预留风机按钮盒 、自控 系统及火灾报警系统 控制接点 。 其中风机按钮 盒设置于该通风区间各入口处 , 供人员进入前对 该通风区间进行通风 ;自控系统则当某分区温度 过高 (高于 40 ℃), 或湿度过高 (高于 90%)时 , 自动起动该分区的排风机, 强制换气 ,保障综合 管廊内设施和工作人员的安全 ;火灾报警系统则 在发生火灾时 , 为形成 “闷烧 ”, 切断排风机供电 电源 , 并具有高于手动及自控系统的控制权限 。 2.3.3 排水系统
为满足自控系统及火灾报 警系统不可断电的要
求 , 需设置在线 UPS作为不间断电源 , 由于 EPS
的存在 , UPS可由 EPS箱供ຫໍສະໝຸດ Baidu而大大减小价格高
昂的 UPS容量 , 使得由 UPS满足自控系统及火灾
报警系统不间断供电要求 , 而由 EPS保障自控系
统及火灾报警系统供电时间要求 。
管廊中由于设有大量电力电缆 , 虽然有排风
(2)就地设置 EPS作为第二电源 , 能可靠提
· 供配电 ·
供消防电源 , 并能大大减少电缆投资 。 (3)地埋变 供电范围为 1.2 km时 , 埋地变
及电缆综合投资最为合理 。
[ 1] 王恒栋 , 王梅 .综合管沟工程综述 [ J] .上海建 设 科技 , 2004(3):37-39.
[ 2] 胡敏华 , 蔺宏 .市 政共同 沟规划 原则及 系统规 划 方法 [ J] .深圳大学学 报 :理 工版 , 2004, 21(2): 173-17 6.
所设置应在满足供电要求的情况下以数量少 、造
价低为设计原则 。 变电所各防火分区供电电缆
折合到变电所供电范围内单位造价计算如下 :
M =C(n)/200n+B/200n
(1)
式中 M———单位造价 (元 /m)
n———变电所供电的防火区间个数
C(n)———变电所为防火区间供电的电缆总价
B———变电所造价
要危险源, 也是管廊火灾的主要破坏对象, 一旦 失火将造成大面积停 电 。 并且电力电缆火灾的 特点是电缆一旦过火 ,电缆绝缘材料已经破坏 , 火灾无论是否及时扑灭, 电缆已无法继续使用 , 需及时 更换 。 DL/T5221— 2005《城市电力电缆 线路设计技术规定 》也规定在电力电缆进出线集 中的隧道, 为了把火灾事故限制在最小范围, 尽 量减小事故损失 , 可加设监控报警和固定自动灭 火装置 。由此可见 , 管廊消防重点是限制火灾范 围 , 保护未失火区 , 而非迅速扑灭火灾 。
管廊中正常照明 、排水 泵 、检修插 座等作为
三级负荷 , 在每个防火区间设置一台就地配电箱
为其供电 , 就地配电箱一路 0.4 kV电源引自管
廊沿线变电所 ;应急疏散照明 、防火风阀 、电动百
叶 、防火门及灭火装置作为二级负荷 , 在每个防
火区间设置 一台 EPS箱为其 直接或 间接供 电 ,
EPS箱一路 0.4 kV电源引自就地配电箱 。此外 ,
1 设计原则
从目前国内建设的综合管廊来看 , 其功能定 位主要是为各种管线提供一个安装方便 、可维护 性好并能预留远期发展的管线通道 , 其功能明确 单一 , 但管廊作为城市运行的主动脉 , 重要性不 言而喻 。因此 , 保障管廊安全运行是供配电系统
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设计的首要目标 。 文献 [ 8]指出电力电缆火灾是综合管廊的主
升 。从图 2中可以看出 , 变电所供电防火区间数
量为 5或 6个时 , 单位造价最低 。 最终结合单位
造价与通风区间设置 , 每个变电所为两侧两个通
风区间 , 共 6 个防火区间供电, 即供电范围为
1.2 km。
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· 供配电 ·
图 2 变 电所供电防火区间数 -单位造价关系图
2.2 防火区间供配电设计
瞬时
瞬 时 (无 供电 要 求) ≥ 30 min
4 切断非消防负荷
防止事故扩大 瞬时
根据消防负荷重要性及规范要求 [ 10-11] , 上述 管廊消防负荷应作为二级负荷 , 应由双回路供电 以保证供电可靠性 , 为此需要敷设两路高压电缆 为管廊沿线变压器供电 。 配电中心由 于需要增 加馈线仓位而扩大规模 , 同时为少量消防负荷需 要敷设一路价格高昂的高压电缆 , 光高压电缆一 项就需要增加约 25万元 /km。 可见 , 采用两路电 源线路供电的方案经济技术比较不合理 。
在管廊每个积水坑处设置一 台排水泵及一 台排水泵就地控制箱 。 二次控制回路设置于就 地控制箱, 二次回路接入液位开关信号, 自动控 制排水泵运行 , 并且通过电机保护器 Modbus接 口上传排水泵监控信号及液位开关信号 。
3 结 语
(1)将在火灾 情况下能够可 靠限制火灾范 围作为综合管廊供配电设计的原则 。
因此 , 使用一路电源作为管廊正常情况下用 电 , 而采用小容量 EPS作为火灾情况下应急电源 的方案对综合管廊是合理 、可靠的 。
2 工程 实例设计分析
太湖新城位于 太湖北侧 , 总用 地面积约 150 km2。根据无锡市太湖新城高起点规划 、高起
点建设的要求 , 在新城建设一条现代化的综合管
廊作为城市生命线 。 太湖新城综合管廊全长约
为此 , 将综合管 廊划分成若干个 防火分区 。 图 1 为综合管廊典型防火分区设备系统图 。 其 中火灾时需可靠打开应急疏散照明 , 指示人员逃 生 ;切断非消防负荷 , 防止火灾事故扩大 ;关闭防 火门 、通风电动百叶 、防火风阀 , 形成 “闷烧 ”即可 限制火灾范围 。 此外 , 灭火系统起到加快扑灭火 灾及限制火灾范围辅助作用 , 故管廊灭火系统一 般不采用自动水喷雾灭火系统 , 而采用系统简单 的气溶胶自动灭火系统 、移动式水喷雾系统或不 设灭火系统 。因此 , 供配电系统应在火灾情况下 为可靠形成 “闷烧 ”及完成消防动作提供电力保 障 。火灾时需可靠完成的消防动作如表 1所示 。
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