談城市綜合管廊配電能效管理平臺設(shè)計要點

    摘要:隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,城市的土地資源愈發(fā)緊張,使綜合管廊在城市規(guī)劃中的地位變得越來越高。但是我國的綜合管廊建設(shè)實踐歷史較短,仍然存在較多問題。基于此,文章在介紹綜合管廊的起源與發(fā)展的基礎(chǔ)上,分析了綜合管廊工程中電氣自控工程的特殊要求;隨后從圖紙繪制、供電負荷計算、報警與監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)集成、配電形式和供電方案設(shè)計、管廊的接地系統(tǒng)設(shè)計、照明系統(tǒng)設(shè)計、安全防范系統(tǒng)設(shè)計、計算機系統(tǒng)設(shè)計、通信系統(tǒng)設(shè)計等方面分析了綜合管廊工程中電氣自控工程的設(shè)計要點。
    關(guān)鍵詞:城市綜合管廊;電氣自控設(shè)計;供配電系統(tǒng);城市建設(shè);通信網(wǎng)絡(luò)
    引言
           綜合管廊的建設(shè)不僅能緩解城市用地緊張的局面,還能保護各類管線,減少管線鋪設(shè)對城市道路的損壞。綜合管廊具有供電距離長、容量分散等特點,這就要求在建設(shè)管廊時做好電氣自控設(shè)計工作?;诖?,文章從綜合管廊的起源及發(fā)展入手,以綜合管廊工程中電氣自控工程的特點為出發(fā)點,分析了綜合管廊工程中的電氣自控設(shè)計要點。
    1城市綜合管廊工程的起源及發(fā)展
          綜合管廊作為地下管道的綜合通道,可以實現(xiàn)設(shè)計、建設(shè)、管理的多方統(tǒng)一,可以結(jié)合城市建設(shè)中的排水、電力、通信等管道,在很大程度上推動城市建設(shè)的步伐,是一項綜合性、實用性較強的工程項目。綜合管廊工程面世是在19世紀(jì),當(dāng)時的巴黎為處理、整治地下各類管道分布雜亂、不便于管理的問題,提出地下管道整改計劃,綜合管廊的建設(shè)隨即開展。經(jīng)過不斷的建設(shè)與完善,建成后的巴黎城市綜合管廊工程總長度百余千米,在巴黎城市建設(shè)中起著十分重要的作用[1]。隨后,在漢堡、倫敦等城市以及美國等國家也開始籌備、構(gòu)建城市綜合管廊項目。目前,隨著經(jīng)濟和科技的進步,綜合管廊工程也在不斷發(fā)展與完善,已然成為**城市正常運轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,也成了城市地下空間建設(shè)不可缺少的一部分。我國雖在城市綜合管廊工程方面起步較晚,但已經(jīng)出臺城市綜合管廊工程建設(shè)的有關(guān)文件,為綜合管廊的建設(shè)和發(fā)展提供了有效**。
    2城市綜合管廊工程的建設(shè)特點
           綜合管廊工程不同于以往的地下工程項目,其建設(shè)存在以下特點。
    (1)因地下作業(yè)缺少自然光照,需長時間用人工照明等方式提供正常的工作光源。
    (2)通常情況下,綜合管廊修建后只有巡檢人員會定期進入例行檢查,而無其他人員逗留,因此需要取消消防廣播的安裝。實施的消防措施也與普通的地下建筑有較大區(qū)別,如不可使用常規(guī)噴淋滅火裝置,需采用氣體滅火裝置。
    (3)天然氣管道和天然氣艙等均為易爆危險區(qū)域,在選擇監(jiān)控系統(tǒng)和電氣設(shè)備時,應(yīng)充分考慮防爆因素,同時還應(yīng)設(shè)置探測可燃氣體的報置。
    (4)相關(guān)規(guī)范中要求,無特殊情況時,項目設(shè)備供電應(yīng)選用二級負荷,以確保連續(xù)供電和人員安全。其中,監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多使用EPS、UPS來保證供電的穩(wěn)定性。
    (5)電力艙包含10kV、110kV、220kV的電力電纜,同時排放比例較密集,開啟工作模式后會散發(fā)大量熱量,存在火災(zāi)隱患,需設(shè)置溫度監(jiān)測系統(tǒng)對其進行實時管控。
    (6)因地下空間多數(shù)存在潮濕、陰冷、通風(fēng)較差等問題,需安裝通風(fēng)機或通風(fēng)設(shè)備開展干燥和換氣作業(yè),電氣自控設(shè)備的防護等級要普通等級。
    (7)除設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測、預(yù)警報警系統(tǒng)外,還需配備通信、安防等系統(tǒng)來確保人員的安全??偠灾?,綜合管廊工程的整體長度較長,建設(shè)方可依照以上較為的特點進行總結(jié)和設(shè)計,并根據(jù)實際施工情況作出整改和調(diào)整,以確保整體工程的合理性、可靠性、實用性、穩(wěn)定性和安全性[2]。
    3城市綜合管廊工程中電氣自控設(shè)計的要點


    3.1電氣自控圖紙繪制
          在繪制電氣自控圖紙時,應(yīng)做好以下工作:

    圖紙應(yīng)符合管廊設(shè)施的相關(guān)技術(shù)規(guī)范;

    監(jiān)控、報警系統(tǒng)應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)集成,以利于工程順利開展;

    電纜編號和設(shè)備標(biāo)注應(yīng)清晰、簡潔、準(zhǔn)確;
    在繪制長距離圖紙時,應(yīng)確保其整體、局部、細節(jié)等方面的完整、精準(zhǔn);
    需總結(jié)監(jiān)控、報警系統(tǒng),形成模塊化的設(shè)計方案。
    3.2供電負荷計算
           一般采用系數(shù)法計算供電負荷,但該方法在現(xiàn)有的參考資料中的闡述并不完整。因此,電氣設(shè)計人員可以將電氣理論知識作為出發(fā)點,結(jié)合自身的設(shè)計經(jīng)驗和計算負荷的定義,了解、研討工程的運行模式,計算供電負荷。通常,在高壓供電的情況下,應(yīng)配備2臺變壓器進行作業(yè),在其中1臺因故障無法正常運行、停止工作時,另1臺可承擔(dān)二級以上的供電負荷,以確保監(jiān)控系統(tǒng)以及應(yīng)急照明、消防等設(shè)備的正常使用[3]??紤]到地下空間的特點,主要負荷為照明負荷且較穩(wěn)定,可不必區(qū)分管廊艙室和工程地域的性質(zhì);檢修箱、排水泵、防盜井蓋等的負荷時間短,不會影響供電負荷計算;工程對散熱和通風(fēng)的具體要求存在差異,風(fēng)機的負荷存在明顯差別。3.3系統(tǒng)集成
           在明確系統(tǒng)要求和設(shè)備特征的前提下,若想將一些子系統(tǒng)集成到其他子系統(tǒng)中,需注意以下事項:
    (1)為**管廊按照計劃平穩(wěn)運行,需統(tǒng)一管理平臺,以工程的實際建設(shè)準(zhǔn)則為依據(jù),并在控制中心或監(jiān)控中心中進行設(shè)置;
    (2)在電力系統(tǒng)中,可構(gòu)建電纜環(huán)流監(jiān)測、電纜局部放電監(jiān)測、接地故障電流監(jiān)測、電纜溫度監(jiān)測等系統(tǒng),并與火災(zāi)報警系統(tǒng)進行聯(lián)動;
    (3)熱力、燃氣、給排水系統(tǒng)中可設(shè)置管道流量、壓力、溫度監(jiān)測系統(tǒng),可適當(dāng)針對重要閥門進行控制和調(diào)節(jié),并將其集成到設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中;
    (4)在設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中,集成具有特殊要求的管廊結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測系統(tǒng)和管廊設(shè)置*低點水位探測器。
    3.4配電形式和供電方案設(shè)計

           在相關(guān)技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定,各管廊內(nèi)部每個獨立艙室應(yīng)作為*分區(qū),并采取*分區(qū)的配電模式。各個配電單元電源線的進線截面需符合此配電單元內(nèi)所有設(shè)備的要求。同時,還應(yīng)將不同的*分區(qū)消防設(shè)備配電干線進行分區(qū)處理,選取與之匹配的配電回路進行配電。 

    (1)低壓配電系統(tǒng)。

           低壓配電系統(tǒng)采用220/380V放射式與樹干式相結(jié)合的配電方式,低壓電源電纜自變電所引出,分別引向各個*分區(qū)的用電設(shè)備。

    (2)消防負荷。

           采用雙電源供電,并在末端箱內(nèi)自動切換。兩路電源引自變電所內(nèi)不同的變壓器。

    (3)排煙、排風(fēng)機設(shè)備。

           排煙、排風(fēng)機設(shè)備的過載保護只報警,不跳閘。

    (4)排風(fēng)、排煙機。

           平時由自控系統(tǒng)控制,在火災(zāi)時,由消防控制室控制,消防控制室具有控制有限權(quán)。燃氣艙用電設(shè)備、消防設(shè)備、監(jiān)控與報警系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)等,均為綜合管廊工程的二級用電負荷,需按照二級負荷的具體要求進行供電。同時,還應(yīng)依照建設(shè)規(guī)范合理地設(shè)置配電間、分變電所、主變電所,并統(tǒng)一管廊*分區(qū)與節(jié)點等的代號和名稱編號,進一步落實BIM數(shù)字化管理。

           目前,高壓10kV電源為綜合管廊的常用供電電源,其主變電所一般情況下與監(jiān)控中心相連,并設(shè)置在室內(nèi);分變電所采用管廊節(jié)點和箱式變電站結(jié)合的模式。為了賦予管廊更多的管理功能,部分城市會要求在管廊內(nèi)添加電信廣電終端箱、供電電纜分支箱、交接箱、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備。管廊供電還應(yīng)充分考慮周邊的城市設(shè)施,如安防報警、交通信號、廣告照明、道路照明等設(shè)施,做好協(xié)調(diào)供電工作。在城市地下道路用電為一級負荷時,可采用雙重電源模式,以滿足實際的供電需求。例如,在路燈照明的控制過程中,建造方需預(yù)留出線回路,以確保其路燈照明符合要求。
    3.5管廊接地系統(tǒng)設(shè)計
          相關(guān)規(guī)范中對管廊接地系統(tǒng)的規(guī)定較為詳細,結(jié)合管廊內(nèi)變電所信息化建設(shè)的要求,以及相關(guān)設(shè)計手冊和參考材料,低壓接地系統(tǒng)多采用TN-S系統(tǒng)。管廊內(nèi)部接地網(wǎng)除使用管廊本體鋼筋外,應(yīng)依照相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)格合格的熱鍍鋅扁鋼。為**電氣通路,在伸縮縫處可用軟銅編織帶替換熱鍍鋅扁鋼帶進行連接,或采用標(biāo)準(zhǔn)圖集14D504中的連接方式;在通過分區(qū)*門時,應(yīng)改為暗敷。在建設(shè)現(xiàn)場常發(fā)現(xiàn)綜合管廊節(jié)點位置的管線和設(shè)備無處接地的現(xiàn)象。為此,在設(shè)計中應(yīng)在變電所節(jié)點處增設(shè)MEB總等電位端子箱,用于管線接地;在投料口、通風(fēng)口、引出口均應(yīng)增設(shè)LEB局部等電位端子箱。
    3.6照明系統(tǒng)設(shè)計
           照明設(shè)備通常情況下可分為正常照明設(shè)備和應(yīng)急照明設(shè)備。綜合管廊中的照明亮度一般設(shè)置在50lx,在利于人們通行的同時,也便于管線檢修工作的開展。另外,管廊內(nèi)部的照明設(shè)備只有在檢修階段才開啟。在設(shè)計時,應(yīng)依照實際需求,適當(dāng)增加或減少照明亮度,避免能源浪費;應(yīng)在出口位置和設(shè)備操作部位增加照明亮度。在綜合管廊內(nèi)部,要求疏散照明設(shè)備的亮度不小于0.51x,應(yīng)急電源的供電時間大于1h。此外,還應(yīng)選用防水、防潮的燈具,防護級別在IP54以上。
    3.7安全防范系統(tǒng)設(shè)計
          可將安全防范系統(tǒng)劃分為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)和防盜報警系統(tǒng)。在設(shè)計過程,需注意以下內(nèi)容。

    (1)將控制監(jiān)控機房設(shè)置在控制中心內(nèi),于每個區(qū)域的設(shè)備之間設(shè)置機柜監(jiān)視器;

    (2)分別在區(qū)域設(shè)備門口和綜合管廊全部檢修口的位置設(shè)置門禁讀卡器設(shè)備;

    (3)為及時針對非法進入進行報警,可在綜合管廊的進料口和區(qū)域設(shè)備之間的位置設(shè)置防盜報警探測設(shè)備,防盜報警探測器可選用紅外微波雙鑒探測器;
    (4)在進行*分區(qū)工作時,每間隔200m可使用吸安裝辦法,安裝1臺球形攝像機,其針對管廊內(nèi)部情況可起到24h監(jiān)控的作用。
    3.8計算機系統(tǒng)設(shè)計
           管廊監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)可監(jiān)控管廊全部*分區(qū)的運行狀態(tài),其中的設(shè)備包括監(jiān)控工作站計算機、安防監(jiān)控計算機、工業(yè)以太網(wǎng)光電交換機、各類數(shù)據(jù)服務(wù)器、相關(guān)輸入輸出設(shè)備,等等。在工業(yè)以太網(wǎng)光電交換機的作用下,可連接設(shè)備監(jiān)控工作站的計算機與現(xiàn)場控制站的PLC控制器,計算機可以與PLC控制進行通信并下達相關(guān)命令,同時還可以啟動和關(guān)閉現(xiàn)場設(shè)備。計算機采用SCAND組態(tài)軟件操作,可直觀地在顯示屏幕上呈現(xiàn)管廊內(nèi)設(shè)備控制的模擬圖像,并顯示設(shè)備的運行情況、故障信息和相關(guān)數(shù)據(jù)等。此外,設(shè)備監(jiān)控工作站計算機能和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)連接、通信,在接收火災(zāi)報警消息后,能讓全部PLC控制器將相關(guān)消防設(shè)備的控制權(quán)限轉(zhuǎn)移到火災(zāi)自動報警控制器。安防控制計算機和安防主機、視頻主機的通信作用在于避免遺漏管廊內(nèi)安全報警器傳遞的報警信息,還能在計算機屏幕上顯示相關(guān)部位的視頻畫面。同時,利用控制中心內(nèi)的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能組建和完善綜合管廊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺,并在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)助下,充分利用移動電子設(shè)備隨時了解、監(jiān)測綜合管廊的運行情況;還可根據(jù)實際需求設(shè)置不同等級的控制權(quán)限,直接控制管廊內(nèi)的設(shè)備。
    3.9通信系統(tǒng)設(shè)計

           固定電話系統(tǒng)及無線通信系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的內(nèi)容。其中,無線通信系統(tǒng)又可劃分為以下兩個系統(tǒng)。

    (1)管廊內(nèi)人員安全控制支撐系統(tǒng)

           人員安全管控系統(tǒng)可以用于管廊內(nèi)的無線語音通信。將臍帶式無線通信基站組安裝在管廊內(nèi)部,讓管廊內(nèi)部處于無線語音通信覆蓋范圍,隨后給相關(guān)工作人員派發(fā)智能終端,以起到終端定位的作用。同時,還可接入公共電話交換網(wǎng)絡(luò),與當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)電話、辦公電話之間進行連接。

    (2)無線AP系統(tǒng)

           無線AP系統(tǒng)的主要組成包括分控中心的無線控制器AC、工作站、光纖環(huán)網(wǎng)、管廊現(xiàn)場無線AP等。在*分區(qū)內(nèi),每間隔100m應(yīng)配備1臺無線AP。

    4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
    4.1平臺概述
           AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體,為建立可靠、安全、的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持,從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計,解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題,大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性,提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。
    4.2平臺組成
           安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺,它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、*門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù),通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度,同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、、有序的要求。

    4.3平臺拓撲圖

    1

    4.4平臺子系統(tǒng)
    4.4.1電力監(jiān)控
           電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所,對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控,對0.4kV出線配置多功能計量儀表,用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

    2

    4.4.2環(huán)境監(jiān)測
          環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警,同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。
    3

    4.4.3馬達監(jiān)控
           馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

    4

    4.4.4電氣安全
           AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器,消防設(shè)備電源傳感器、*門狀態(tài)傳感器,接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示,并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視,發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

    5

    4.4.5智能照明控制
           *分區(qū)單獨控制,分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器;開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng),接收消防報警信息,強制打開驅(qū)動器回路。
           廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器,使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具,在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮,離開后燈具關(guān)閉。
           除了現(xiàn)場的控制方式外,還可用電腦端實現(xiàn)集中控制,實時遠程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況,必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。
           考慮現(xiàn)場模塊分布較廣,距離過長,除了現(xiàn)場的控制方式外,還可用電腦端實現(xiàn)集中控制,實時遠程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況,必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。
           系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式,支持延時控制,避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng),可獨立工作,每個模塊均自帶時間模塊,可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

    6

    5 相關(guān)平臺部署硬件選型清單
    5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

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    5.2智能照明系統(tǒng)

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    5.3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

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    5.4消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

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    6結(jié)束語
           綜上所述,城市綜合管廊的建設(shè)不僅可以規(guī)劃城市的地下空間,也是國家發(fā)展和進步的體現(xiàn)。相關(guān)人員應(yīng)明確綜合管廊工程中電氣自控工程的特點,以及綜合管廊工程中電氣自控的設(shè)計要點,做好相關(guān)設(shè)計、建造工作,為綜合管廊項目的順利實施與完工,為城市發(fā)展和國家進步奠定堅實的基礎(chǔ)。
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    [9]候瑞堃,蔡芙蓉.城市綜合管廊電氣自控設(shè)計的要點分析

    安科瑞電氣股份有限公司專注于10KV饋線保護裝置,電流互感器,溫濕度控制器,有源電力濾波器,混合動態(tài)濾波補償裝置,有源濾波器廠家,低壓饋線保護器等, 歡迎致電 18702111791

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  • 10KV饋線保護裝置的特點

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