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淺談城市管廊電氣設計研究與應用方案

文章更新時間：2023-02-28　點擊量：597

摘要：根據新店外環路公用隧道工程的電氣設計經驗，結合相關設計規范，公用隧道的電氣部分按功能分為電力電纜、供電系統、照明系統、監控報警系統和防雷接地系統。以實際工程項目為例，闡述各系統的設計理念、設計要求和設計實例，分析設計過程中遇到的實際情況。最后，結合設計經驗，基于公用隧道未來發展的需要，展望公用隧道未來的設計理念。

關鍵字：公用隧道；電氣；防火分隔；照明；監控；

引言

綜合管道走廊起源于法國巴黎，又稱共同溝和共同管道，是國外容納兩種或兩種以上工程管道的重要基礎設施。英國、德國、日本、俄羅斯、西班牙等國家正在建設綜合管道走廊。在中國，1958年，北京天安門廣場建設了1000多米的綜合管道走廊。目前，中國現有的地下管道系統大多形成于20世紀初。隨著城市的發展和居民生活水平的提高，逐漸老化的管道已經不能滿足需求，但滯后于道路建設的管道擴張導導致了反復挖掘線路和管道事故。

一電力電纜

在公用隧道的設計過程中，電力電纜的設計除了電壓等級、絕緣性能、電力容量等一般電力設計要求外，還需要考慮電力電纜對其他管道的影響。據統計，公用隧道的電力電纜是火災的一大隱患。根據電壓等級將電力電纜分為不大于1000V的低壓電纜.35kV及以下的中壓電纜和大于35kV的高壓電纜。以現有工程實例及國家標準來看,在中低壓電纜的設計過程中，只要采用支架形式、選擇符合標準的阻燃或不燃電纜,并設有電氣火災監控系統及自動滅火裝置,其余參照現行的《電力工程電纜設計規范》即可。但由于高壓電纜在運行過程中發熱從而引起的火災以及干擾弱電信號的可能,其在設計過程中就有較多的限制,如:不能與通信電纜同艙設置。基于上述要求并根據項目實際需要,在新店外環路項目中,電力電纜的設置如圖1所示。

圖1.png

二供電系統

正常穩定的電力供應是保證公用隧道內所有配套設備安全可靠運行的重要前提。根據負荷對公用隧道安全運行的重要性，公用隧道中的電力負荷分為二級負荷和三級負荷。其中，二級負荷主要包括消防設備、監控報警設備、應急照明設備、天然氣管道艙的管道緊急切斷閥和事故風扇，其余電力負荷為三級負荷。根據二級負荷的供電要求，應采用雙回路供電。當雙回路無法實現時，應設置備用電源。供電系統設計如圖2所示。

供電系統.png

三照明系統

公用隧道是位于地下的城市管道，缺乏自然光源，照明系統依靠人工敷設。公用隧道的照明系統可以是一般照明和應急照明的兩部分。根據用途和場合，可細分為五類:公用隧道一般照明、公用隧道應急照明、公用隧道疏散照明、設備房一般照明和設備房應急照明。為了兼顧能源的節約和運維人員在日常維護中的安全和工作，以及應對緊急情況下的疏散需求，新店外環路公用隧道項目照明系統的照明設計略高于GB50838的要求，其主要照明系統設置如表1所示。

表1.png

四監控和報警系統

監控和報警系統在發現故障隱患、限制故障范圍、保護工作人員和設備安全等方面發揮著重要作用，通常包括環境和設備監控系統、安全防范系統、通信系統、預警和報警系統、地理信息系統和統一管理信息平臺等。在新店外環路公用隧道項目中，根據公用隧道內的實際情況和實際工程要求，將在火災防護部分獨立設計。在設計中，監控和報警系統主要分為火災自動報警和聯動控制系統。

1火災自動報警及聯動系統

根據新店外環路公用隧道項目的實際需要，項目中的火災自動報警和聯動系統由放置在弱電控制室的火災報警聯動主機和各防火區的區域火災報警控制器和氣體滅火控制器組成。主機和控制器通過1000Mbps快速連接到以太環網。所有火災報警信號和聯動控制信號都可以在弱電控制室監控，重要的消防設備可以控制。該系統的具體設備包括:火災探測器、手動報警按鈕、火災聲光報警器、消防專用電話、火災報警控制器、溫度檢測主機、溫度檢測控制器、溫度纖維等。以火災發生到滅火為例,系統的主要工作原理如圖3所示。

當探測器或工作人員發現火災危險時，發送命令氣體滅火控制器，然后啟動設備聯動、火災警報顯示、門燈顯示和火災發生區域滅火裝置。除滅火外，發生火災時，系統應隔離火災發生區域，保護工作人員和其他消防分區設備，并引導工作人員離開火災區域。防火門是專門設計的，以實現這一目標。但根據近年來事故的分析報告，發生火災時，門體損壞、關閉不嚴等隱患較多，無法發揮預期效果，導致火災發生變化。

2監控系統

按照GB50838-2015的規范要求，應對環境參數、通風設備、排水泵、電氣設備以及各種管道設置環境和設備監控系統，并對報警統一管理平臺進行監控。

類似于火災自動報警和聯動系統，弱電控制室還設置了監控主機，通過千兆工業以太環網與各分區監控系統通信。每個分區的監控系統包括:現場檢測儀表系統、防入侵報警系統、視頻監控系統、出入口控制系統、電子檢查系統和環境參數監控系統。主要監控風扇運行條件、照明系統運行條件、排水泵運行條件、配電柜智能網絡儀表、紅外對射裝置、H2S、CH，氣、氧濃度值、溫濕度探測器和靜壓液位計。其中，環境監測指標如表2所示。

表2.png

如圖4所示，監控系統各部分的相互通信

圖4.png

各監控設備的敷設主要按照規范要求敷設在電氣設備之間、送排風口、管道閥門等關鍵節點，如進料口、通風不利、出入口、電力電纜接頭等。監控系統的運行控制原理如下:當分區監控系統監測溫度高于40C，濕度高于或氧氣濃度低于設定值時，控制器啟動分區內的通風機，強制通風，確保公用隧道內設施和工作人員的安全；當防入侵系統監測到入侵時，發出警報，打開相關區域的照明，將報警現場畫面切換到的溫度監控設備，當分區監控系統發出水時；

五AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平臺

1平臺概述

AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監控于一體，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制、綜合數據服務等方面提供數據支持。為建立可靠、安全、高效的公用隧道管理系統，解決了公用隧道管理過程中內部干擾性強、用戶多、協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性。

2平臺組成

安科瑞城市地下公用隧道能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電站環境監控系統、智能電機監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可以通過瀏覽器和手機APP獲取數據，集中監控、統一管理和統一調度管廊用電和用電安全，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

3平臺拓撲