城市綜合管廊工程的電氣自控設(shè)計(jì)

引言

城市綜合管廊工程又被稱為共同溝工程,是一種深埋于地下的共享空間搭設(shè)體系,共享空間用于所在城市的各個(gè)重要管線的統(tǒng)一集中敷設(shè)。城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)內(nèi)容極為龐雜,電氣自控設(shè)計(jì)需要根據(jù)城市綜合管廊整體狀況進(jìn)行靈活多變的方案調(diào)整,結(jié)合綜合管廊的地質(zhì)情況、空間狀態(tài)等進(jìn)行相應(yīng)的電氣自控設(shè)計(jì),充分發(fā)揮出城市綜合管廊工程電氣自控系統(tǒng)在綜合管廊內(nèi)的各項(xiàng)功能。

1綜合管廊工程概述

1.1城市綜合管廊發(fā)展歷程

城市綜合管廊首次設(shè)計(jì)案例出現(xiàn)在法國。1832年,法國人結(jié)合巴黎下水道的富裕空間,開始建設(shè)世界上第一條綜合管廊,綜合管廊內(nèi)容納了自來水、通信、電力、壓縮空氣管道等市政公用管道。1958年,在我國天安門廣場敷設(shè)了第一條1076m的綜合管廊。

1.2城市綜合管廊工程電氣自控設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

從整體設(shè)計(jì)角度看,城市綜合管廊工程跨度較大,需要一個(gè)可靠的供電體系以及監(jiān)控系統(tǒng)作為支持。對于城市綜合管廊工程的電氣自控設(shè)計(jì)來說,具有以下設(shè)計(jì)特點(diǎn):

(1）由于自然光無法進(jìn)入管廊內(nèi),為保障城市綜合管廊工程的順利開展,就要依靠人工照明的方式提升綜合管廊空間內(nèi)的光照度,為工作人員提供一個(gè)滿足工程作業(yè)需要的光照環(huán)境。

(2）綜合管廊屬于密閉型地下構(gòu)筑物,內(nèi)部空氣流動(dòng)性不佳,易造成有害氣體的積聚,且溝內(nèi)電纜、電氣設(shè)備等均會發(fā)出大量的熱量,影響廊內(nèi)工作環(huán)境,因此需要在廊內(nèi)安裝檢測儀器,并增加通風(fēng)措施以改善工作環(huán)境。

(3）綜合管廊內(nèi)互有干擾的管線應(yīng)分艙室放置。針對不同管線的安全隱患,一方面需要一套完善的地下環(huán)境、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),對電力艙進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度、火災(zāi)檢測,對燃?xì)馀撨M(jìn)行有害、可燃?xì)怏w檢測,以確保環(huán)境安全:另一方面,要建立安防系統(tǒng),包括視頻監(jiān)控、出入口控制和管廊人員安全管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)入侵報(bào)警、人員定位、在線式電子巡檢、無線語音通信功能,為廊內(nèi)施工以及巡檢人員提供安全保障。

2城市綜合管廊工程電氣自控設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本文以圖1所示的電力艙+綜合艙形式的雙艙管廊為例,探討城市綜合管廊工程的電氣自控設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.1供配電系統(tǒng)

2.1.1負(fù)荷等級和供電電源

綜合管廊附屬工程的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍包括綜合管廊的41/10.kV變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、設(shè)備配電及控制系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)。

一般設(shè)置41kV降壓變配電所或者箱式變電站,為綜合管廊工程及其他所有用電設(shè)備提供電源。降壓變電所(箱變）高壓側(cè)交流電壓為41kV,低壓側(cè)交流電壓為10.kV。

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB51838—2145）第70302條:"綜合管廊的消防設(shè)備、監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備、應(yīng)急照明設(shè)備應(yīng)按二級負(fù)荷供電。天然氣管道艙的監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備、管道緊急切斷閥、事故風(fēng)機(jī)應(yīng)按二級負(fù)荷供電,且宜采用兩回路供電:當(dāng)采用兩回線路供電有困難時(shí),應(yīng)另設(shè)置備用電源。其余用電設(shè)備可按三級負(fù)荷供電。"故綜合管廊工程中電力負(fù)荷等級一般為二級。具體負(fù)荷如下:

二級負(fù)荷:應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志燈、監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備、防火門控制器、區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器、ACU、滅火控制器、應(yīng)急排空泵、給水閥、中水閥等。

三級負(fù)荷:排水泵、一般照明、檢修插座箱、送排風(fēng)機(jī)以及其他除二級負(fù)荷外的負(fù)荷。

為保證綜合管廊電氣系統(tǒng)的連續(xù)、可靠運(yùn)行,每處變配電所(箱變）均應(yīng)由兩路相互獨(dú)立的41kV電源供電,兩路電源從就近公共環(huán)網(wǎng)柜引入。

每處變配電所(箱變）的低壓側(cè)母線一般采用單母線分段接線方式。正常工作時(shí),母聯(lián)開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài),當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時(shí),母聯(lián)開關(guān)閉合,由另一臺變壓器為其供電范圍的二級負(fù)荷供電。每個(gè)箱變供電半徑原則上不宜超過107km,對于特殊遠(yuǎn)離箱變的區(qū)段,適當(dāng)增大配電電纜的截面,使得末端電壓不低于標(biāo)稱電壓的95%。

2.1.2管廊內(nèi)照明系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)設(shè)正常照明和應(yīng)急照明。應(yīng)急電源柜采用EPs柜,蓄電池采用鉛酸免維護(hù)蓄電池,應(yīng)急時(shí)間不小于61min。正常照明照度應(yīng)符合《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5113.—2143）的要求。

綜合管廊照明燈具符合下列規(guī)定:

(1）燈具為防觸電保護(hù)等級I類設(shè)備,能觸及的可導(dǎo)電部分與固定線路中的保護(hù)(PE）線可靠連接。

(2）燈具采取防水防潮措施。

(3）燈具采用節(jié)能型光源,并能快速啟動(dòng)點(diǎn)亮。

(4）安裝高度低于202m的照明燈具采用2.V及以下的安全電壓供電。當(dāng)采用221V電壓供電時(shí),采取防止觸電的安全措施,并敷設(shè)燈具外殼專用接地線。

2.1.3電力電纜系統(tǒng)

電力電纜系統(tǒng)選擇及敷設(shè)要點(diǎn):綜合管廊內(nèi)自用電纜沿專用電纜橋架、電纜支架或線槽敷設(shè):電纜橋架(或支架、線槽）至各設(shè)備的支線電纜采用穿鋼管敷設(shè)方式,電纜橋架(支架或線槽）跨越防火分區(qū)時(shí)設(shè)防火封堵,穿線管、橋架等過結(jié)構(gòu)伸縮縫時(shí)需做伸縮處理,并保持良好的電氣通路。

2.2自控系統(tǒng)

對綜合管廊的運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)有效地管理,增強(qiáng)綜合管廊的安全性和防范能力,就需要設(shè)計(jì)一套成熟的綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)。管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括:管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)、大口徑給水管道滲漏綜合監(jiān)測系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、統(tǒng)一管理平臺等。

2.3安防系統(tǒng)

安防系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控、警報(bào)、出入口控制和管廊人員安全管控四部分。

視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)與入侵報(bào)警系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí),打開相應(yīng)位置的正常照明設(shè)備,報(bào)警現(xiàn)場畫面切換到指定的圖像顯示設(shè)備并全屏顯示。管廊人員出入口設(shè)置出入口控制裝置,出入口控制裝置狀態(tài)信號通過ACU箱內(nèi)以太網(wǎng)交換機(jī)送至分控中心。綜合管廊人員安全管控系統(tǒng)由臍帶式無線通信基站組、綜合控制器、擴(kuò)展基站、專用智能終端、標(biāo)識卡、管理軟件等組成,系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)入侵報(bào)警、人員定位、在線式電子巡檢、無線語音通信等功能。

2.4通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)主要分固定電話系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)由管廊內(nèi)人員安全管控支撐系統(tǒng)和無線AP系統(tǒng)組成。通過人員安全管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)的無線語音通信,利用在管廊內(nèi)安裝的臍帶式無線通信基站組,實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)無線語音通信的全覆蓋,并為工作人員配備專用智能終端,可實(shí)現(xiàn)終端定位,并可同當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)電話、辦公電話相連,支持接入公共電話交換網(wǎng)絡(luò)(PsTN）。管廊里每個(gè)防火分區(qū)每411m左右配置4臺無線AP(508G）。無線AP系統(tǒng)主要由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組成。

3結(jié)語

在城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)中,電氣自控設(shè)計(jì)是最為重要的部分,對綜合管廊工程的建設(shè)質(zhì)量、安全性能等起到舉足輕重的作用。除上文所述各種系統(tǒng)外,目前綜合管廊管理還引入了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)、管道滲漏綜合監(jiān)測系統(tǒng)等,隨著管理經(jīng)驗(yàn)的日益積累以及科技手段的更新,綜合管廊的電氣和智能化設(shè)計(jì)水平也將進(jìn)一步提高。