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浅谈城市管廊电气设计研究与应用方案

文章更新时间：2023-02-28　点击量：151

摘要：根据新店外环路公用隧道工程的电气设计经验，结合相关设计规范，公用隧道的电气部分按功能分为电力电缆、供电系统、照明系统、监控报警系统和防雷接地系统。以实际工程项目为例，阐述各系统的设计理念、设计要求和设计实例，分析设计过程中遇到的实际情况。最后，结合设计经验，基于公用隧道未来发展的需要，展望公用隧道未来的设计理念。

关键字：公用隧道；电气；防火分隔；照明；监控；

引言

综合管道走廊起源于法国巴黎，又称共同沟和共同管道，是国外容纳两种或两种以上工程管道的重要基础设施。英国、德国、日本、俄罗斯、西班牙等国家正在建设综合管道走廊。在中国，1958年，北京天安门广场建设了1000多米的综合管道走廊。目前，中国现有的地下管道系统大多形成于20世纪初。随着城市的发展和居民生活水平的提高，逐渐老化的管道已经不能满足需求，但滞后于道路建设的管道扩张导导致了反复挖掘线路和管道事故。

一电力电缆

在公用隧道的设计过程中，电力电缆的设计除了电压等级、绝缘性能、电力容量等一般电力设计要求外，还需要考虑电力电缆对其他管道的影响。据统计，公用隧道的电力电缆是火灾的一大隐患。根据电压等级将电力电缆分为不大于1000V的低压电缆.35kV及以下的中压电缆和大于35kV的高压电缆。以现有工程实例及国家标准来看,在中低压电缆的设计过程中，只要采用支架形式、选择符合标准的阻燃或不燃电缆,并设有电气火灾监控系统及自动灭火装置,其余参照现行的《电力工程电缆设计规范》即可。但由于高压电缆在运行过程中发热从而引起的火灾以及干扰弱电信号的可能,其在设计过程中就有较多的限制,如:不能与通信电缆同舱设置。基于上述要求并根据项目实际需要,在新店外环路项目中,电力电缆的设置如图1所示。

图1.png

二供电系统

正常稳定的电力供应是保证公用隧道内所有配套设备安全可靠运行的重要前提。根据负荷对公用隧道安全运行的重要性，公用隧道中的电力负荷分为二级负荷和三级负荷。其中，二级负荷主要包括消防设备、监控报警设备、应急照明设备、天然气管道舱的管道紧急切断阀和事故风扇，其余电力负荷为三级负荷。根据二级负荷的供电要求，应采用双回路供电。当双回路无法实现时，应设置备用电源。供电系统设计如图2所示。

供电系统.png

三照明系统

公用隧道是位于地下的城市管道，缺乏自然光源，照明系统依靠人工敷设。公用隧道的照明系统可以是一般照明和应急照明的两部分。根据用途和场合，可细分为五类:公用隧道一般照明、公用隧道应急照明、公用隧道疏散照明、设备房一般照明和设备房应急照明。为了兼顾能源的节约和运维人员在日常维护中的安全和工作，以及应对紧急情况下的疏散需求，新店外环路公用隧道项目照明系统的照明设计略高于GB50838的要求，其主要照明系统设置如表1所示。

表1.png

四监控和报警系统

监控和报警系统在发现故障隐患、限制故障范围、保护工作人员和设备安全等方面发挥着重要作用，通常包括环境和设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警和报警系统、地理信息系统和统一管理信息平台等。在新店外环路公用隧道项目中，根据公用隧道内的实际情况和实际工程要求，将在火灾防护部分独立设计。在设计中，监控和报警系统主要分为火灾自动报警和联动控制系统。

1火灾自动报警及联动系统

根据新店外环路公用隧道项目的实际需要，项目中的火灾自动报警和联动系统由放置在弱电控制室的火灾报警联动主机和各防火区的区域火灾报警控制器和气体灭火控制器组成。主机和控制器通过1000Mbps快速连接到以太环网。所有火灾报警信号和联动控制信号都可以在弱电控制室监控，重要的消防设备可以控制。该系统的具体设备包括:火灾探测器、手动报警按钮、火灾声光报警器、消防专用电话、火灾报警控制器、温度检测主机、温度检测控制器、温度纤维等。以火灾发生到灭火为例,系统的主要工作原理如图3所示。

当探测器或工作人员发现火灾危险时，发送命令气体灭火控制器，然后启动设备联动、火灾警报显示、门灯显示和火灾发生区域灭火装置。除灭火外，发生火灾时，系统应隔离火灾发生区域，保护工作人员和其他消防分区设备，并引导工作人员离开火灾区域。防火门是专门设计的，以实现这一目标。但根据近年来事故的分析报告，发生火灾时，门体损坏、关闭不严等隐患较多，无法发挥预期效果，导致火灾发生变化。

2监控系统

按照GB50838-2015的规范要求，应对环境参数、通风设备、排水泵、电气设备以及各种管道设置环境和设备监控系统，并对报警统一管理平台进行监控。

类似于火灾自动报警和联动系统，弱电控制室还设置了监控主机，通过千兆工业以太环网与各分区监控系统通信。每个分区的监控系统包括:现场检测仪表系统、防入侵报警系统、视频监控系统、出入口控制系统、电子检查系统和环境参数监控系统。主要监控风扇运行条件、照明系统运行条件、排水泵运行条件、配电柜智能网络仪表、红外对射装置、H2S、CH，气、氧浓度值、温湿度探测器和静压液位计。其中，环境监测指标如表2所示。

表2.png

如图4所示，监控系统各部分的相互通信

图4.png

各监控设备的敷设主要按照规范要求敷设在电气设备之间、送排风口、管道阀门等关键节点，如进料口、通风不利、出入口、电力电缆接头等。监控系统的运行控制原理如下:当分区监控系统监测温度高于40C，湿度高于或氧气浓度低于设定值时，控制器启动分区内的通风机，强制通风，确保公用隧道内设施和工作人员的安全；当防入侵系统监测到入侵时，发出警报，打开相关区域的照明，将报警现场画面切换到的温度监控设备，当分区监控系统发出水时；

五AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平台

1平台概述

AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监控于一体，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制、综合数据服务等方面提供数据支持。为建立可靠、安全、高效的公用隧道管理系统，解决了公用隧道管理过程中内部干扰性强、用户多、协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性。

2平台组成

安科瑞城市地下公用隧道能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电站环境监控系统、智能电机监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可以通过浏览器和手机APP获取数据，集中监控、统一管理和统一调度管廊用电和用电安全，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

3平台拓扑