电缆隧道供配电、照明动力及环境监控系统设计

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:黄素丽1 谢运华2
[导读] 摘要:电缆隧道的建设为供电需求提供有力保障,隧道内的供配电、照明动力及环境监控系统设计对于电缆以及隧道的运维也起着尤为关键的作用。
        1.广州电力设计院有限公司  广东广州  516200;2.广州供电局有限公司  广东广州  516200
        摘要:电缆隧道的建设为供电需求提供有力保障,隧道内的供配电、照明动力及环境监控系统设计对于电缆以及隧道的运维也起着尤为关键的作用。本文介绍了电力电缆隧道的供配电、照明动力及环境监控系统设计,可为相关电缆隧道的设计提供参考。
        关键词:电缆隧道;供配电;照明动力、环境监控系统
        引言
        随着城市电力线路管廊规划程度的不断提升,及电缆隧道有着不占用地面空间、线路故障率低、线路输送容量大、对周围环境影响小等多种优势,地下电缆正逐渐取代市区内架空线路。供电和照明系统作为电缆隧道的辅助系统, 为电缆隧道内的所有用电设备提供安全、可靠的电源,及必要的照明, 确保电力电缆隧道正常运行。
        本文结合广州芳村高尔夫地块内电力隧道工程,对高压电缆隧道的供配电、照明动力及环境监控系统设计作了探讨。
        1工程概况
        该隧道为与有关规划市政道路同步建设的电力管沟,同时可满足广州110kV龙溪变电站电缆出线走廊需求。隧道内共沟敷设10kV、110kV电缆,电力管沟总长约3016m。整个工程共设12座工作井,其中3号、5号和10号工作井设置配电房。
        2供配电及照明设计
        2.1主要设计原则
        ①电能质量
        正常运行情况下,用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求:电动机:-5%~+5%,照明:-10%~+5%,大电动机起动时,配电室低压母线电压降不大于10%。
        ②动力与照明系统容量按远期最大负荷设计,并考虑了一定的裕量。
        ③动力照明供电系统低压配电应采用交流 220 V/380V系统,系统接地型式应为TN-S制,并宜使三相负荷平衡。
        ④设备选型应满足隧道运行环境要求,选用符合现行国家标准、技术先进、生产工艺成熟可靠、结构紧凑、便于安装和维护的节能型产品。
        2.2负荷分类
        本工程电力隧道内的用电负荷包括有弱电监控设备、照明设备、通风排水设备、检修设备等,根据用电负荷性质划分为以下级别:
        二级负荷:弱电监控系统、应急照明、水泵等
        三级负荷:照明、检修电源/插座、风机等
        二级负荷采用双电源末端自切的供电方式;由低压室低压母线提供一路电源供电,其中弱电监控系统配置UPS,应急照明自带蓄电池作为后备电源。三级负荷从对应回路配电箱提供单电源供电回路。
        2.3 配电系统设计
        本工程在3号工作井设置高压室,设两段10kV独立母线,接取10kV双电源。在电力管沟的5号和10号工作井设置专变房,每个专变房设置两台变压器。正常运行时,专变房内的两台变压器分别由不同10kV电源供电,当其中一回10kV电源发生故障,或者其中一台变压器故障或检修时,合上低压母线联络开关,故障段的负荷转至另一台正常运行的变压器供电。
        根据工作井内配电房的位置及供电半径的要求,将该隧道划分为2个供电分区。每个供电分区的所有用电负荷均需从该区配电柜处获得电源。
        2.4照明配电系统
        本工程照明系统分为正常照明和应急照明,结合规范及运行单位要求,配电房内工作面平均照度200Lx,应急照度20Lx;隧道区间工作面平均照度50 Lx,应急照度5 Lx。
        2.4.1照明配电设计原则
        ①照明配电箱内三相照明回路负荷应基本平衡。
        ②在隧道及设备用房通道,设置明装的疏散指示灯,在设备用房的出口和通向隧道外的应急出口处均设置出口指示灯,应急照明灯具自带蓄电池,按保证应急照明和疏散指示照明设备断电后可持续工作不少于120分钟考虑。
        ③照明设备选用节能高效防飞溅型产品,设备用房选用直光型敞开式防潮灯具,光源以三基色荧光灯为主,带电子镇流器。
        2.5动力配电系统与配电方式
        2.5.1动力配电系统与配电方式
        动力配电采用树干式和放射式相结合的配电方式。照明、插座、风机、水泵及消防控制箱回路均应接自不同回路。


        配电箱按功能设置有六种:照明配电箱、应急照明配电箱,插座配电箱、风机配电箱、水泵配电箱和弱电配电箱。配电箱等设备宜采用防潮、防霉和适合湿热环境使用的电气产品,外壳防护等级不应低于IP54。
        2.5.1.1照明配电箱
        可提供本照明分区内的灯具电源,具有短路和过载保护。每一照明分区的灯具采用防水、防潮的双控开关控制。
        2.5.1.2应急照明配电箱
        为隧道内的应急照明灯具和疏散指示灯具提供电源。应急照明灯具和疏散指示灯具均自备蓄电池。
        2.5.1.3插座配电箱
        在隧道设置动力电源插座,为隧道的施工设备供电。动力电源插座的设置原则为隧道纵向每间隔20 m单边设置一个防水、防尘~250V/16A单相三级插座,每隔200m单边设置一个防水、防尘~380V/40A三相插座。
        2.5.1.4风机配电箱
        为通风空调设备提供电源。每段隧道的进风机和排风机需要同时起停。风机配电箱带有短路和过载保护。风机在火灾时的控制原理:由火灾自动报警系统模块控制停机。风机在火灾后的控制原理:发生火灾后,现场确认火情完全排除,由值班人员手动打开全部风机进行排烟。
        2.5.1.5水泵配电箱
        为水泵提供电源。当集水井内水位到高水位时,自动启动水泵排水,并输出信号给火灾自动报警系统,可通过火灾自动报警系统手动启动水泵;当集水井内水位到低水位时,会自动停水泵。
        2.6电线电缆
        所有低压电缆电线均选用低烟、无卤、阻燃型,阻燃性能不低于B 类,消防时仍需运行的设备、应急照明等电缆电线选用低烟、无卤、阻燃、耐火型。电线电缆截面应满足持续允许电流、短路热稳定、允许压降等要求,较长距离的大电流回路还按经济电流密度进行校验。所有电线穿保护管或线槽敷设,消防设备的配电线路应采取防火保护措施。线缆穿越防火分区、楼板、墙体的洞口处要做必要的防火封堵。
        2.7电缆桥架、托架及保护管
        工作井内电缆桥架选用铝合金制品,隧道内电缆槽盒选用防火槽盒,托架选用钢制品,保护管选用镀锌钢管。
        3环境与设备监控系统的功能
        ①设置各类传感器对隧道及工作井的环境参数进行检测,包括水浸监测传感器、一氧化碳监测传感器、甲烷监测传感器等。监视各工作井和隧道内的环境参数,实现对隧道内风机、风阀、水泵、照明回路等设备的模式控制和点动控制的功能。
        ②通过对隧道环境参数的检测,控制隧道通风运行,满足在排热工况、巡视工况、换气工况及灾后通风等各种工况下的环控工艺要求。具体如下:
        排热工况:当隧道内温度>37.0℃时,自动打开风机运行,直至隧道内温度≤33℃时停机。
        巡视工况:巡视人员进入隧道前,通知控制中心,需要该通风区段进入巡视模式,提前半小时进行通风,并直至人员出来为止。当巡视人员出地面以后,通知控制中心将该通风区段风机恢复到排热运行模式。
        换气工况:在每天零时进行判断,若全天内隧道内该通风区段未
        达到风机的启动温度,一直处于停机状态,则开启风机对隧道进行通风换气,进行半小时通风。
        火灾模式:当隧道内某段发生火灾时,火灾自动报警系统探测火灾发生的区段,通过通信接口发布对应的火灾区段给环境与设备监控系统,环境与设备监控系统立即自动关闭该区段的风机、电动阀。
        灾后通风:当隧道隧道火灾因缺氧而熄灭,人工确认后,打开该区段内通风机进行灾后通风,排出废气。
        ③通过对每个工作井的通风集水井水位进行检测,控制水泵启停。
        ④实现对照明回路的控制和状态采集。
        环境与设备监控系统远程输入/输出模块分别设置在每个工作井内,实现对监控设备的状态信息的采集、信号的转换和控制信号的输出。
        4结语
        本工程属110kV龙溪变电站配套的110kV线路工程,其建设对加强区域电网的整体供电能力、保障电能输送、提高电网供电可靠性,促进区域经济发展等都具有积极重要的作用。
        参考文献
        [1]袁丁.电缆隧道供配电及照明设计[J].现代建筑电气,2010.
        [2] DL/T 5484-2013  电力电缆隧道设计规程 [S].
        [3]GB 50838-2015 城市综合管廊工程技术规范 [S].
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