城市综合管廊工程的电气自控设计

引言

城市综合管廊工程又被称为共同沟工程,是一种深埋于地下的共享空间搭设体系,共享空间用于所在城市的各个重要管线的统一集中敷设。城市综合管廊工程设计内容极为庞杂,电气自控设计需要根据城市综合管廊整体状况进行灵活多变的方案调整,结合综合管廊的地质情况、空间状态等进行相应的电气自控设计,充分发挥出城市综合管廊工程电气自控系统在综合管廊内的各项功能。

1综合管廊工程概述

1.1城市综合管廊发展历程

城市综合管廊首次设计案例出现在法国。1832年,法国人结合巴黎下水道的富裕空间,开始建设世界上第一条综合管廊,综合管廊内容纳了自来水、通信、电力、压缩空气管道等市政公用管道。1958年,在我国天安门广场敷设了第一条1076m的综合管廊。

1.2城市综合管廊工程电气自控设计的特点

从整体设计角度看,城市综合管廊工程跨度较大,需要一个可靠的供电体系以及监控系统作为支持。对于城市综合管廊工程的电气自控设计来说,具有以下设计特点:

(1）由于自然光无法进入管廊内,为保障城市综合管廊工程的顺利开展,就要依靠人工照明的方式提升综合管廊空间内的光照度,为工作人员提供一个满足工程作业需要的光照环境。

(2）综合管廊属于密闭型地下构筑物,内部空气流动性不佳,易造成有害气体的积聚,且沟内电缆、电气设备等均会发出大量的热量,影响廊内工作环境,因此需要在廊内安装检测仪器,并增加通风措施以改善工作环境。

(3）综合管廊内互有干扰的管线应分舱室放置。针对不同管线的安全隐患,一方面需要一套完善的地下环境、设备监控系统,对电力舱进行实时温度、火灾检测,对燃气舱进行有害、可燃气体检测,以确保环境安全:另一方面,要建立安防系统,包括视频监控、出入口控制和管廊人员安全管控系统,实现入侵报警、人员定位、在线式电子巡检、无线语音通信功能,为廊内施工以及巡检人员提供安全保障。

2城市综合管廊工程电气自控设计要点

本文以图1所示的电力舱+综合舱形式的双舱管廊为例,探讨城市综合管廊工程的电气自控设计要点。

2.1供配电系统

2.1.1负荷等级和供电电源

综合管廊附属工程的供配电系统设计范围包括综合管廊的41/10.kV变配电系统、照明系统、设备配电及控制系统、防雷接地系统。

一般设置41kV降压变配电所或者箱式变电站,为综合管廊工程及其他所有用电设备提供电源。降压变电所(箱变）高压侧交流电压为41kV,低压侧交流电压为10.kV。

根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB51838—2145）第70302条:"综合管廊的消防设备、监控与报警设备、应急照明设备应按二级负荷供电。天然气管道舱的监控与报警设备、管道紧急切断阀、事故风机应按二级负荷供电,且宜采用两回路供电:当采用两回线路供电有困难时,应另设置备用电源。其余用电设备可按三级负荷供电。"故综合管廊工程中电力负荷等级一般为二级。具体负荷如下:

二级负荷:应急照明、疏散指示标志灯、监控与报警设备、防火门控制器、区域火灾报警控制器、ACU、灭火控制器、应急排空泵、给水阀、中水阀等。

三级负荷:排水泵、一般照明、检修插座箱、送排风机以及其他除二级负荷外的负荷。

为保证综合管廊电气系统的连续、可靠运行,每处变配电所(箱变）均应由两路相互独立的41kV电源供电,两路电源从就近公共环网柜引入。

每处变配电所(箱变）的低压侧母线一般采用单母线分段接线方式。正常工作时,母联开关处于分断状态,当一台变压器发生故障时,母联开关闭合,由另一台变压器为其供电范围的二级负荷供电。每个箱变供电半径原则上不宜超过107km,对于特殊远离箱变的区段,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%。

2.1.2管廊内照明系统

综合管廊内设正常照明和应急照明。应急电源柜采用EPs柜,蓄电池采用铅酸免维护蓄电池,应急时间不小于61min。正常照明照度应符合《建筑照明设计标准》(GB5113.—2143）的要求。

综合管廊照明灯具符合下列规定:

(1）灯具为防触电保护等级I类设备,能触及的可导电部分与固定线路中的保护(PE）线可靠连接。

(2）灯具采取防水防潮措施。

(3）灯具采用节能型光源,并能快速启动点亮。

(4）安装高度低于202m的照明灯具采用2.V及以下的安全电压供电。当采用221V电压供电时,采取防止触电的安全措施,并敷设灯具外壳专用接地线。

2.1.3电力电缆系统

电力电缆系统选择及敷设要点:综合管廊内自用电缆沿专用电缆桥架、电缆支架或线槽敷设:电缆桥架(或支架、线槽）至各设备的支线电缆采用穿钢管敷设方式,电缆桥架(支架或线槽）跨越防火分区时设防火封堵,穿线管、桥架等过结构伸缩缝时需做伸缩处理,并保持良好的电气通路。

2.2自控系统

对综合管廊的运行进行科学有效地管理,增强综合管廊的安全性和防范能力,就需要设计一套成熟的综合管廊监控系统。管廊综合监控系统包括:管廊综合监控系统网络、环境与设备监控系统、安防系统、通信系统、结构健康监测系统、智能机器人巡检系统、大口径给水管道渗漏综合监测系统、火灾自动报警系统、统一管理平台等。

2.3安防系统

安防系统包括视频监控、警报、出入口控制和管廊人员安全管控四部分。

视频安防监控系统与入侵报警系统、预警与报警系统、出入口控制系统、照明系统联动。当报警发生时,打开相应位置的正常照明设备,报警现场画面切换到指定的图像显示设备并全屏显示。管廊人员出入口设置出入口控制装置,出入口控制装置状态信号通过ACU箱内以太网交换机送至分控中心。综合管廊人员安全管控系统由脐带式无线通信基站组、综合控制器、扩展基站、专用智能终端、标识卡、管理软件等组成,系统可实现入侵报警、人员定位、在线式电子巡检、无线语音通信等功能。

2.4通信系统

通信系统主要分固定电话系统和无线通信系统。无线通信系统由管廊内人员安全管控支撑系统和无线AP系统组成。通过人员安全管控系统实现管廊内的无线语音通信,利用在管廊内安装的脐带式无线通信基站组,实现管廊内无线语音通信的全覆盖,并为工作人员配备专用智能终端,可实现终端定位,并可同当地业务电话、办公电话相连,支持接入公共电话交换网络(PsTN）。管廊里每个防火分区每411m左右配置4台无线AP(508G）。无线AP系统主要由分控中心的无线控制器AC、工作站、光纤环网、管廊现场无线AP组成。

3结语

在城市综合管廊工程设计中,电气自控设计是最为重要的部分,对综合管廊工程的建设质量、安全性能等起到举足轻重的作用。除上文所述各种系统外,目前综合管廊管理还引入了结构健康监测系统、智能机器人巡检系统、管道渗漏综合监测系统等,随着管理经验的日益积累以及科技手段的更新,综合管廊的电气和智能化设计水平也将进一步提高。