綜合管廊電氣工程相關(guān)問題的探討

陳文利

廈門海滄旅游投資集團(tuán)有限公司（361000）

綜合管廊電氣工程相關(guān)問題的探討

陳文利

廈門海滄旅游投資集團(tuán)有限公司（361000）

對(duì)綜合管廊中的電氣設(shè)計(jì)、施工和管理過程中的一系列問題進(jìn)行研究和分析，并在充分探討排煙風(fēng)機(jī)和電源供電、配電結(jié)構(gòu)優(yōu)化，電纜支架選材、通訊網(wǎng)絡(luò)、接地、電容電流補(bǔ)償、電氣設(shè)備防潮和纜線火災(zāi)監(jiān)測(cè)、巡檢等問題的基礎(chǔ)上，提出了一系列有效的解決方案，在管廊電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化及其相關(guān)功能的完善方面也給出了一些相關(guān)的建議。

綜合管廊；供電電源；設(shè)計(jì)原則

1 供電電源

從以往的設(shè)計(jì)原則來看，將綜合管廊和整個(gè)控制中心視為一個(gè)單一用戶，申請(qǐng)的是一路或者兩路高壓電源，并充分運(yùn)用樹干式配電方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)沿途各個(gè)分變電所箱變的供電。設(shè)計(jì)過程中，箱變負(fù)載主要由單一防火分區(qū)的風(fēng)機(jī)、照明、排水泵和搶修用電工具等組成。在箱變的日常負(fù)載中，秋冬季節(jié)較低，與空載運(yùn)行相近，其運(yùn)行效率也相對(duì)較低。此時(shí)綜合管廊的負(fù)荷相對(duì)較小，可由城市低壓電網(wǎng)來代替各個(gè)分變電所箱變,并采取多點(diǎn)供電的方式，在原箱變處設(shè)置用戶接入點(diǎn)（0.4 KV），并以就近原則取電。

2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

排煙風(fēng)機(jī)僅用于日常通風(fēng)換氣，火災(zāi)后待綜合管廊內(nèi)溫度自然冷卻至常溫后再開啟通風(fēng)機(jī)以排出煙氣，通風(fēng)機(jī)采用常溫風(fēng)機(jī)。目前，考慮災(zāi)后綜合管廊內(nèi)溫度變化情況未知,或影響纜線搶修的時(shí)效性，通風(fēng)系統(tǒng)按災(zāi)后快速排出高溫?zé)煔庠O(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)采用高溫排煙風(fēng)機(jī)，兼作綜合管廊的日常通風(fēng)換氣之用。綜合管廊平時(shí)無人值守,偶有少數(shù)專業(yè)巡檢人員進(jìn)入。這里排煙風(fēng)機(jī)僅用于災(zāi)后排出高溫?zé)煔庵谩?/p>

3 配電結(jié)構(gòu)優(yōu)化

綜合管廊非消防動(dòng)力設(shè)備包括排煙風(fēng)機(jī)、排水泵、檢修插座箱、電力井蓋等，均具有容量較小、較為分散的特點(diǎn)。單一防火分區(qū)目前考慮對(duì)各類設(shè)備采用各自不同回路的預(yù)分支電纜線路樹干式供電，供電線路較長，電纜線路利用率較低。另外，為綜合管廊服務(wù)的自用電纜線路需占用一到兩層電纜支架，考慮綜合管廊的資金回收主要來源于倉位出租，此配電結(jié)構(gòu)的整體經(jīng)濟(jì)性有待提高。

綜合管廊內(nèi)非消防動(dòng)力設(shè)備負(fù)荷分級(jí)相同，建議不再區(qū)分設(shè)備類型，對(duì)于每個(gè)防火分區(qū)以投料口為界，兩側(cè)各設(shè)一個(gè)預(yù)分支電纜饋電回路，對(duì)以上設(shè)備統(tǒng)一樹干式供電?；虬捶阑鸱謪^(qū)分段設(shè)置通長配電母線（每個(gè)防火分區(qū)以投料口為界兩側(cè)各設(shè)一段），提供配電主干路。

綜合管廊內(nèi)所有非消防用電設(shè)備由配電母線統(tǒng)一供電。采用預(yù)分支電纜統(tǒng)一配電可大幅減少配電電纜數(shù)量，緊湊布局，節(jié)約綜合管廊倉位，其經(jīng)濟(jì)性明顯。主干路由采用封閉母線的配電結(jié)構(gòu)與預(yù)分支電纜統(tǒng)一供電，但剛性母線的施工安裝難于柔性電纜。此方式經(jīng)濟(jì)性介于預(yù)分支電纜統(tǒng)一供電與傳統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)之間[2]。

4 接地

4.1 預(yù)埋引出板

綜合管廊內(nèi)設(shè)有高壓電力輸電線路?？紤]高壓輸電線路的防雷接地要求、斷電檢修時(shí)的人身安全及輸電線路的金屬層保護(hù)接地要求等，電力部門要求在敷設(shè)有高壓電力輸電線路的綜合管廊沿途設(shè)置可靠的人工接地裝置。因此，應(yīng)在綜合管廊各投料口的結(jié)構(gòu)外壁面預(yù)埋引出接地線鋼板，留作用戶連接人工接地極之用。

4.2 單相接地故障保護(hù)

目前，綜合管廊低壓系統(tǒng)多采用兩級(jí)配電結(jié)構(gòu),第一級(jí)由分變電所箱變配出，以樹干式為各防火分區(qū)低壓配電箱供電。第二級(jí)由低壓配電箱配出，對(duì)于同類用電設(shè)備采用樹干式供電方式。綜合管廊內(nèi)低壓電氣系統(tǒng)多為TN系統(tǒng)。末端線路保護(hù)多利用低壓配電箱各饋線回路的過電流保護(hù)斷路器兼作接地故障保護(hù)。

以某工程為例，其分變電所箱變：10/0.4 kV，D，yn11，ST=200 kVA；其第一級(jí)配線干線電纜：YJV-1 kV-3×70+2×35，l1=1 km，至線路末端某Pn=1.5 kW的三相電動(dòng)機(jī)設(shè)備的第二級(jí)配電電纜：YJV-1 kV-5×6，l2=0.1 km。

5 電容電流補(bǔ)償

綜合管廊自用電纜平時(shí)負(fù)載率低，電纜線路接近空載運(yùn)行。在無法實(shí)現(xiàn)將長距離綜合管廊分段劃分、多點(diǎn)就近申請(qǐng)低壓電源分散供電時(shí)，往往需要集中配電。綜合管廊正常運(yùn)行時(shí)，較長的用高低壓電纜電容電流較大，存在容性無功倒送的情況。以某采用10 kV電源供電的長約8 km綜合管廊為例，電纜線路的單相電容電流可按下式估算：

其中：Ur為線路額定線電壓，kV；l為電纜線路長度，km。容性無功功率為：

如不采取電容電流補(bǔ)償措施，綜合管廊管理單位可能因管廊長期運(yùn)行在容性無功過剩的情況下，功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)而受罰。因此，可在10 kV母線上集中設(shè)置并聯(lián)電抗器,補(bǔ)償母線上過大的容性無功。

6 電氣設(shè)備防潮

綜合管廊的通風(fēng)系統(tǒng)在管廊內(nèi)相對(duì)濕度大于75%時(shí)開啟，這對(duì)于一般電氣、電子設(shè)備的運(yùn)行是適宜的。然而，在綜合管廊進(jìn)、排風(fēng)口的中部以及拐角處，往往存在局部通風(fēng)不良，環(huán)境相對(duì)濕度可能大于80%。綜合管廊內(nèi)各配電控制箱、柜外殼均為鋼板，在潮濕環(huán)境中易凝結(jié)水汽，IP54的外殼防護(hù)等級(jí)亦不能阻止水汽滲入，箱、柜內(nèi)部金屬器件容易銹蝕。另外，水汽滲入可使空氣電阻下降，容易產(chǎn)生擊穿打火，發(fā)生短路，導(dǎo)致電氣元器件的損毀。因此,必須對(duì)綜合管廊內(nèi)的電氣設(shè)備采取必要的防潮措施。解決上述問題，除設(shè)置局部通風(fēng)設(shè)施外，還應(yīng)注意以下問題：盡量避免在通風(fēng)不良處安裝電氣設(shè)備；必須安裝時(shí)，可選擇濕度敏感性較低的設(shè)備及器件，并對(duì)安裝濕度敏感器件的箱、柜體進(jìn)行分隔密封；按需安裝電加熱裝置,以排除箱柜內(nèi)濕氣；箱、柜外殼盡量選擇不易凝結(jié)水汽的材料;提高箱、柜外殼的防護(hù)等級(jí)。

7 纜線火災(zāi)監(jiān)測(cè)

綜合管廊內(nèi)敷設(shè)有較多的高壓電力電纜，其安全性直接關(guān)系到城市的正常運(yùn)作。一旦電纜故障引發(fā)明火，則可能迅速殃及周圍電纜，導(dǎo)致線路癱瘓，給企業(yè)造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。因此，在綜合管廊內(nèi)設(shè)置電纜線路火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。目前，纜線火災(zāi)探測(cè)器可采用不可恢復(fù)式感溫電纜、可恢復(fù)式感溫電纜、感溫光柵及感溫光纖。

8 用移動(dòng)攝像監(jiān)控設(shè)備代替人工巡檢

綜合管廊管理單位需經(jīng)常定期巡檢全程管線的運(yùn)行狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)對(duì)管線破損事故進(jìn)行處理，確保管線運(yùn)行安全。目前，國內(nèi)已建成綜合管廊均采用人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢方式，已投入使用的綜合管廊其運(yùn)營成本主要是巡檢投入的人力成本。綜合管廊內(nèi)通風(fēng)不良時(shí)，環(huán)境悶濕，舒適性較差，特別是長距離綜合管廊，巡檢人員需置身其中幾個(gè)小時(shí)，非常辛苦。另外，巡檢人員只能通過有限的井蓋及爬梯進(jìn)出綜合管廊，綜合管廊內(nèi)一旦發(fā)生缺氧或火災(zāi)險(xiǎn)情，亦威脅巡檢人員的生命安全。綜合管廊的日常巡檢時(shí)間及次數(shù)均受限。因此，應(yīng)在綜合管廊內(nèi)設(shè)置移動(dòng)攝像監(jiān)控，設(shè)備替代人工完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的巡檢工作。人員只需通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制前端攝像機(jī)的移動(dòng)及轉(zhuǎn)角并實(shí)時(shí)調(diào)取攝像機(jī)圖像便可隨時(shí)完成日常巡檢工作。管理單位只需配備少量巡檢人員，可節(jié)約大量的人力成本。

9 通訊網(wǎng)絡(luò)

目前,綜合管廊內(nèi)的通訊普遍采用有線網(wǎng)絡(luò)。人員只能通過綜合管廊內(nèi)固定設(shè)置的若干光纖電話與外部通訊，不能滿足指揮人員在綜合管廊外部與內(nèi)部工作人員實(shí)時(shí)通訊的需求。因此，可對(duì)綜合管廊進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并推廣使用基于無線網(wǎng)絡(luò)通訊的移動(dòng)攝像監(jiān)控設(shè)備、移動(dòng)滅火設(shè)備替代，以往大量固定安裝的攝像設(shè)備及消防滅火設(shè)備，以節(jié)省空間，節(jié)約成本。

10 結(jié)語

1）電源由高壓電源單點(diǎn)供電調(diào)整為低壓電源多點(diǎn)供電。取消分變電所箱變，將綜合管廊按原各箱變供電范圍分段，各段就近申請(qǐng)低壓電源。

2）排煙風(fēng)機(jī)為三級(jí)非消防負(fù)荷，但為防止纜線在火災(zāi)中損毀，管廊管理單位應(yīng)準(zhǔn)備移動(dòng)式備用電源。

3）采用預(yù)分支電纜或母線對(duì)防火分區(qū)內(nèi)各非消防設(shè)備統(tǒng)一樹干式供電。

4）在綜合管廊各投料口結(jié)構(gòu)外壁面預(yù)埋接地引出板。

5）采用斷路器的瞬時(shí)過電流保護(hù)兼作單相接地故障保護(hù)時(shí)，需復(fù)核其保護(hù)靈敏度，必要時(shí)設(shè)置帶接地故障保護(hù)的斷路器、零序電流互感器及過流繼電器,實(shí)現(xiàn)零序過電流保護(hù)以提高靈敏度，TN-S或TN-C-S系統(tǒng)中亦可采用剩余電流保護(hù)器。

6）綜合管廊為高壓單電源集中配電，應(yīng)在高壓母線上集中設(shè)置并聯(lián)電抗器，補(bǔ)償母線上過大的容性無功。

7）應(yīng)用玻璃鋼支架替代傳統(tǒng)鋼制支架。

8）避免在通風(fēng)不良處安裝電氣設(shè)備，必須安裝時(shí)選擇濕度敏感性較低的設(shè)備及器件，并采取必要的密封及電加熱措施.

9）長距離綜合管廊建議選用感溫光纖系統(tǒng)作纜線火災(zāi)監(jiān)測(cè)器。

10）采用移動(dòng)攝像監(jiān)控設(shè)備替代人工完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的巡檢工作。

11）設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)，推廣使用移動(dòng)攝像監(jiān)控設(shè)備及移動(dòng)滅火設(shè)備。

[1]孫兵,陳立衛(wèi).電力線路接地線管理工作探討[J].電力技術(shù), 2010(5)：18-20.

[2]詹廣軍.低壓TN系統(tǒng)單相接地故障的保護(hù)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2011,2(10)：36-39.