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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體系,共享空間用于所在城市的各個重要管線的統一集中敷設。城市綜合管廊工程設計內容極為龐雜,電氣自控設計需要根據城市綜合管廊整體狀況進行靈活多變的方案調整,結合綜合管廊的地質情況、空間狀態等進行相應的電氣自控設計,充分發揮出城市綜合管廊工程電氣自控系統在綜合管廊內的各項功能。

1綜合管廊工程概述

1.1城市綜合管廊發展歷程

城市綜合管廊首次設計案例出現在法國。1832年,法國人結合巴黎下水道的富裕空間,開始建設世界上第一條綜合管廊,綜合管廊內容納了自來水、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計的特點

從整體設計角度看,城市綜合管廊工程跨度較大,需要一個可靠的供電體系以及監控系統作為支持。對于城市綜合管廊工程的電氣自控設計來說,具有以下設計特點:

(1）由于自然光無法進入管廊內,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的光照度,為工作人員提供一個滿足工程作業需要的光照環境。

(2）綜合管廊屬于密閉型地下構筑物,內部空氣流動性不佳,易造成有害氣體的積聚,且溝內電纜、電氣設備等均會發出大量的熱量,影響廊內工作環境,因此需要在廊內安裝檢測儀器,并增加通風措施以改善工作環境。

(3）綜合管廊內互有干擾的管線應分艙室放置。針對不同管線的安全隱患,一方面需要一套完善的地下環境、設備監控系統,對電力艙進行實時溫度、火災檢測,對燃氣艙進行有害、可燃氣體檢測,以確保環境安全:另一方面,要建立安防系統,包括視頻監控、出入口控制和管廊人員安全管控系統,實現入侵報警、人員定位、在線式電子巡檢、無線語音通信功能,為廊內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計要點

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計要點。

2.1供配電系統

2.1.1負荷等級和供電電源

綜合管廊附屬工程的供配電系統設計范圍包括綜合管廊的41/10.kV變配電系統、照明系統、設備配電及控制系統、防雷接地系統。

一般設置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備提供電源。降壓變電所(箱變）高壓側交流電壓為41kV,低壓側交流電壓為10.kV。

根據《城市綜合管廊工程技術規范》(GB51838—2145）第70302條:"綜合管廊的消防設備、監控與報警設備、應急照明設備應按二級負荷供電。天然氣管道艙的監控與報警設備、管道緊急切斷閥、事故風機應按二級負荷供電,且宜采用兩回路供電:當采用兩回線路供電有困難時,應另設置備用電源。其余用電設備可按三級負荷供電。"故綜合管廊工程中電力負荷等級一般為二級。具體負荷如下:

二級負荷:應急照明、疏散指示標志燈、監控與報警設備、防火門控制器、區域火災報警控制器、ACU、滅火控制器、應急排空泵、給水閥、中水閥等。

三級負荷:排水泵、一般照明、檢修插座箱、送排風機以及其他除二級負荷外的負荷。

為保證綜合管廊電氣系統的連續、可靠運行,每處變配電所(箱變）均應由兩路相互獨立的41kV電源供電,兩路電源從就近公共環網柜引入。

每處變配電所(箱變）的低壓側母線一般采用單母線分段接線方式。正常工作時,母聯開關處于分斷狀態,當一臺變壓器發生故障時,母聯開關閉合,由另一臺變壓器為其供電范圍的二級負荷供電。每個箱變供電半徑原則上不宜超過107km,對于特殊遠離箱變的區段,適當增大配電電纜的截面,使得末端電壓不低于標稱電壓的95%。

2.1.2管廊內照明系統

綜合管廊內設正常照明和應急照明。應急電源柜采用EPs柜,蓄電池采用鉛酸免維護蓄電池,應急時間不小于61min。正常照明照度應符合《建筑照明設計標準》(GB5113.—2143）的要求。

綜合管廊照明燈具符合下列規定:

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

(2）燈具采取防水防潮措施。

(3）燈具采用節能型光源,并能快速啟動點亮。

(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。當采用221V電壓供電時,采取防止觸電的安全措施,并敷設燈具外殼專用接地線。

2.1.3電力電纜系統

電力電纜系統選擇及敷設要點:綜合管廊內自用電纜沿專用電纜橋架、電纜支架或線槽敷設:電纜橋架(或支架、線槽）至各設備的支線電纜采用穿鋼管敷設方式,電纜橋架(支架或線槽）跨越防火分區時設防火封堵,穿線管、橋架等過結構伸縮縫時需做伸縮處理,并保持良好的電氣通路。

2.2自控系統

對綜合管廊的運行進行科學有效地管理,增強綜合管廊的安全性和防范能力,就需要設計一套成熟的綜合管廊監控系統。管廊綜合監控系統包括:管廊綜合監控系統網絡、環境與設備監控系統、安防系統、通信系統、結構健康監測系統、智能機器人巡檢系統、大口徑給水管道滲漏綜合監測系統、火災自動報警系統、統一管理平臺等。

2.3安防系統

安防系統包括視頻監控、警報、出入口控制和管廊人員安全管控四部分。

視頻安防監控系統與入侵報警系統、預警與報警系統、出入口控制系統、照明系統聯動。當報警發生時,打開相應位置的正常照明設備,報警現場畫面切換到指定的圖像顯示設備并全屏顯示。管廊人員出入口設置出入口控制裝置,出入口控制裝置狀態信號通過ACU箱內以太網交換機送至分控中心。綜合管廊人員安全管控系統由臍帶式無線通信基站組、綜合控制器、擴展基站、專用智能終端、標識卡、管理軟件等組成,系統可實現入侵報警、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

通信系統主要分固定電話系統和無線通信系統。無線通信系統由管廊內人員安全管控支撐系統和無線AP系統組成。通過人員安全管控系統實現管廊內的無線語音通信,利用在管廊內安裝的臍帶式無線通信基站組,實現管廊內無線語音通信的全覆蓋,并為工作人員配備專用智能終端,可實現終端定位,并可同當地業務電話、辦公電話相連,支持接入公共電話交換網絡(PsTN）。管廊里每個防火分區每411m左右配置4臺無線AP(508G）。無線AP系統主要由分控中心的無線控制器AC、工作站、光纖環網、管廊現場無線AP組成。

3結語

在城市綜合管廊工程設計中,電氣自控設計是最為重要的部分,對綜合管廊工程的建設質量、安全性能等起到舉足輕重的作用。除上文所述各種系統外,目前綜合管廊管理還引入了結構健康監測系統、智能機器人巡檢系統、管道滲漏綜合監測系統等,隨著管理經驗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計水平也將進一步提高。