摘要：针对综合管廊电气设备的特点，提出供配电系统的设计原则。结合本工程案例，介绍了综合管廊供配电系统的设计方案，分析了设计中需要考虑的问题及具体实施方法。
关键词：综合管廊；供配电系统；动力控制系统；设计方案；防雷接地；电缆敷设
引言：城市综合管廊，是按照城市统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下的一种用于敷设市政公用管线的现代化、集约化、科学化的市政公用设施，其也被称之为“共同沟”，主要是将雨水、污水、供热、电力、通信、燃气等管线集中放入其中，并设置专门的相关的配套系统对综合管廊的综合运行进行实时的检测和控制。传统的分离式的管网建设不仅造成城市地下空间的浪费问题，也造成了城市道路的反复开挖问题。而综合管廊建设将所有管线集于一体，不仅能对各类管线的统一管理，也实现了管线的立体式的布置，节省了地下空间，同时避免城市道路的反复开挖给市民生活带来的一些不良影响。
1 工程概况
美安一纵路综合管廊全长约1.29公里。结合220Kv、110kv高压电力电缆入廊，并考虑给水管、污水管、10kv电力和通信管入廊，同时考虑预留中水管道，布置三舱干支混合型综合管廊。
220kv 和110kv高压电力电缆单独成舱并，保证高压电力和其他管线的安全运行。
10kv电力、通信、给水管并预留中水管位，组成综合舱，通过引出口向两侧开发地块引出管线，形成地块服务功能。
污水管具有腐蚀性强、浓度高、管体泄露时味道较强等特征，独立成舱。
因此，美安一纵路综合管廊标准断面如下图所示：
2 供配电系统设计与分析
2.1 明确供电电源和电气负荷
依据GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》及GB50052-2009《供配电系统设计规范》规定，根据综合管廊负荷运行的安全要求，应急照明、火灾报警设备、逃生口液压电力井盖为二级负荷（消防负荷）；一般照明、一般通风机、排水泵、检修插座箱、非逃生口液压电力井盖等为三级负荷（非消防负荷）。
2.2 分变电所的设置
根据综合管廊各相邻配电区间负荷类型、容量、数量、受电位置基本相同，且具有沿线分布、比较均匀的特点。以靠近负荷中心兼顾相应电压等级的供电半径要求为原则，设置高低压分变电所。本项目在美安四横路设置一栋控制中心大楼，集中对美安区域的综合管廊进行供电。根据综合管廊的特点，并结合0.4kV电压等级最大允许的电压降、以确保电能质量的要求，设置各管廊分变电所。每个分变电所供电半径原则上不超过 1km，对于特殊远离变电所的区段，适当增大配电电缆的截面，使得末端电压不低于标称电压的 95%。
本标段内共划有8个防火分区，7个配电区间。美安一纵路沿线设置1个10/0.4KV分变电所，分变电所的供电区域及位置详见下表：
2.3 负荷计算及变压器选择
1）负荷计算
通过分变电所的负荷计算，功率如下：
本工程总用电负荷约为247.6kW，计算有功功率为167.9KW，无功功率为80.4KVar，视在功率为186.2KVA。变压器负荷率74.5%。
2）变压器选择
美安一纵路综合管廊分变电所选用1 台250KVA 10/0.4 变压器，计算负荷率约74.5%。
2.4 变配电系统
美安科技新城控制中心供电系统：本工程由市政电网引入一路10KV高压自控制中心开闭所，并在控制中心区域设一台100KW柴油发电机组作为第二路电源供控制中心用电。
美安一纵路管廊供电系统：分变电所10KV电源由控制中心引接，引接方式为控制中心至沿线分变电所的1路10kV电源采用树干式接线的结构为沿线分变电所的变压器供电。10KV电缆沿管廊电力仓自用桥架敷设至管廊沿线各10/0.4KV分变电所，再由分变电所向各自供电范围内的0.4KV设备配电。
在美安一纵路管廊分变电所设置一台10/0.4kV油浸式组合变压器，一套总低压配电柜，配电柜以放射式结合树干式为各配电区间内低压配电柜FP及应急配电柜EPS供电，配电柜FP为区间内三级负荷供电，应急配电柜EPS为区间内二级负荷供电。
分变电所内10/0.4kV油浸式组合变压器采用四工位刀，为远期管廊延伸后新增分变电所提供接入现有供电系统的可能。同时在控制中心10kV开关站预留出线柜位，在提供备用回路的同时满足远期扩建的可能性。
2.5 综合管廊电气分区的配电与分析
管廊每个配电区间内设一台非消防负荷柜FP，配电柜为单电源进线，由分变电所任一变压器低压侧配电柜树干式提供，负责每个区间内非消防负荷的配电。
管廊每个配电区间内设一台应急配电柜EPS，配电柜为单电源进线，由分变电所任一变压器低压侧配电柜树干式提供，负责每个区间内消防负荷的配电。
为不影响地面道路的景观，各配电区间配电控制柜设置在投料口或风机房附近地下设备间内。
2.6 无功补偿
每个配电区间0.4kV配电控制柜内不再设置无功补偿设备，由上级各分变电所在 0.4kV侧采用电力电容器集中自动补偿，使10kV总进线侧功率因数控制在 0.9以上。
2.7 信号、保护、测量及计量
在 10kV电源引入处设专用电力公司计量屏，高供高计。
分变电所 0.4kV侧进线、主要馈电回路开关和各电气分区、控制中心的低压配电柜的进线开关状态、系统电量等信号上传自动化系统，供监控系统遥测、遥信。
低压配电回路以空气断路器或熔断器作短路及接地保护，在线马达控制回路以热继电器保护元件作过载保护。
各分变电所0.4kV进线、重要的出线、各电气区间配电柜的总进线回路均设置智能仪表，采集电量数据，作运营内部考核的内部计量。
3 照明标准及动力控制分析
地下综合管廊的照明，不同功能区照度标准符合如下规定：
1）综合管廊内人行道上的一般照明的平均照度不小于15lx，最低照度不小于5lx；
2）监控室一般照明照度不小于300lx；
3）管廊内疏散应急照明照度不小于5lx。
设备控制：
1）风机：管廊内一般通风机的配电和控制回路设于通风机就近通风投料口的设备间内，现场设电源隔离检修负荷开关，设柜上/远方控制。远方即可通过设于该区间各出入口的按钮盒控制，便于人员进出时开停风机，确保空气畅通；还可以通过自动化系统控制，以自动调节管廊内的空气质量和温湿度。当火灾时，排风机由火灾联动系统采用干接点的形式强制停机。
2）排水泵：管廊内的排水泵的配电和控制回路设于各区间的非消防负荷配电柜内，现场设电源隔离检修负荷开关，设柜上/远方控制。远方控制采用由现场超声波液位仪信号经由自动化系统控制的方式。排水泵的状态上传自动化系统。
3）照明：管廊内的照明配电和控制回路设于各区间的配电柜内，一般照明由非消防负荷配电柜配电控制，应急照明由消防负荷配电柜配电控制。设柜上/远方控制，在远方控制时，可通过设于该区间各出入口的按钮盒控制，便于人员进出时开关灯；也可通过自动化系统控制，以便于远方监视。不论何种控制方式，照明状态信号均反馈自动化系统，当火灾发生时，可由火灾联动系统控制强制起动应急照明。应急照明疏散标志自带不小于180min的在线电池作应急电源。
4 防雷和接地设计与分析
综合管廊为地下构筑物，无需设置防直接雷击措施。地面以上建构筑物按规范要求设置防直击雷保护。
管廊内工作接地、保护接地和自控设备接地共用接地装置，接地电阻不大于1Ω。综合管廊内集中敷设了大量的电缆，为了综合管廊运行安全，应有可靠的接地系统。除利用构筑物主钢筋作为自然接地体，在综合管廊内壁将各个构筑物段的建筑主钢筋相互连接构成法拉第笼式主接地网系统。综合管廊内所有电缆支架均经通长接地线与主接地网相互连接。另外，在综合管廊外壁每隔100m处设置人工接地体预埋连接板，作为后备接地。综合管廊接地网还应与各变电所接地系统可靠连接，组成分布式大接地系统，接地电阻应不大于1欧姆。
低压系统采用TN－S制。管廊内设置等电位联结，管廊内电气设备外壳、支架、桥架、穿线钢管、建筑钢筋均应与接地干线妥善连接。配电系统分级设置电涌保护器，保护人员及弱电设备的安全。天然气舱除等电位连接另需设置防静电接地。
5 电缆选择、敷设设计与分析
电缆作为电能传输的通道，其安全隐蔽、美观耐用、节约空间等优点，越来越广泛地使用于城市建设及各类交通工程中。电缆的选择，首先是根据电缆使用条件及用途，其次是根据规范的要求以及兼顾投资因素，最后是根据电力负荷的大小、分布等因素，最终确定电缆的类型、规格。
综合管廊内自用电缆在综合管廊内采用电缆桥架敷设，电缆桥架采用无孔槽式并作防火处理。出电缆桥架穿热镀锌钢管敷设。消防用电缆均采用耐火或不燃电缆，敷设线路需作防火保护，其余电缆均采用阻燃电缆。
6 结语
综合管廊用电设备具有供电距离长、容量小且分散等特点，因此需要合理的规划设计供电电源点，使得供电距离尽量合理，减少电压降及电缆损耗；对消防、监控等二级负荷供电等级要求较高，应合理确定第二电源供电方案，在满足规范要求的前提下尽量节约投资。
参考文献：
[1]城市电网工程中电力电缆敷设方式的选择[A]电力与电工，2011-02
论文作者:林琪琪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/21
标签：变电所论文; 负荷论文; 电缆论文; 系统论文; 区间论文; 回路论文; 配电柜论文; 《电力设备》2017年第20期论文;