综合管廊电气工程相关问题的探讨

陈文利

厦门海沧旅游投资集团有限公司（361000）

综合管廊电气工程相关问题的探讨

陈文利

厦门海沧旅游投资集团有限公司（361000）

对综合管廊中的电气设计、施工和管理过程中的一系列问题进行研究和分析，并在充分探讨排烟风机和电源供电、配电结构优化，电缆支架选材、通讯网络、接地、电容电流补偿、电气设备防潮和缆线火灾监测、巡检等问题的基础上，提出了一系列有效的解决方案，在管廊电气设计的优化及其相关功能的完善方面也给出了一些相关的建议。

综合管廊；供电电源；设计原则

1 供电电源

从以往的设计原则来看，将综合管廊和整个控制中心视为一个单一用户，申请的是一路或者两路高压电源，并充分运用树干式配电方式，实现对沿途各个分变电所箱变的供电。设计过程中，箱变负载主要由单一防火分区的风机、照明、排水泵和抢修用电工具等组成。在箱变的日常负载中，秋冬季节较低，与空载运行相近，其运行效率也相对较低。此时综合管廊的负荷相对较小，可由城市低压电网来代替各个分变电所箱变,并采取多点供电的方式，在原箱变处设置用户接入点（0.4 KV），并以就近原则取电。

2 通风系统设计原则

排烟风机仅用于日常通风换气，火灾后待综合管廊内温度自然冷却至常温后再开启通风机以排出烟气，通风机采用常温风机。目前，考虑灾后综合管廊内温度变化情况未知,或影响缆线抢修的时效性，通风系统按灾后快速排出高温烟气设计。风机采用高温排烟风机，兼作综合管廊的日常通风换气之用。综合管廊平时无人值守,偶有少数专业巡检人员进入。这里排烟风机仅用于灾后排出高温烟气之用。

3 配电结构优化

综合管廊非消防动力设备包括排烟风机、排水泵、检修插座箱、电力井盖等，均具有容量较小、较为分散的特点。单一防火分区目前考虑对各类设备采用各自不同回路的预分支电缆线路树干式供电，供电线路较长，电缆线路利用率较低。另外，为综合管廊服务的自用电缆线路需占用一到两层电缆支架，考虑综合管廊的资金回收主要来源于仓位出租，此配电结构的整体经济性有待提高。

综合管廊内非消防动力设备负荷分级相同，建议不再区分设备类型，对于每个防火分区以投料口为界，两侧各设一个预分支电缆馈电回路，对以上设备统一树干式供电。或按防火分区分段设置通长配电母线（每个防火分区以投料口为界两侧各设一段），提供配电主干路。

综合管廊内所有非消防用电设备由配电母线统一供电。采用预分支电缆统一配电可大幅减少配电电缆数量，紧凑布局，节约综合管廊仓位，其经济性明显。主干路由采用封闭母线的配电结构与预分支电缆统一供电，但刚性母线的施工安装难于柔性电缆。此方式经济性介于预分支电缆统一供电与传统配电结构之间[2]。

4 接地

4.1 预埋引出板

综合管廊内设有高压电力输电线路。考虑高压输电线路的防雷接地要求、断电检修时的人身安全及输电线路的金属层保护接地要求等，电力部门要求在敷设有高压电力输电线路的综合管廊沿途设置可靠的人工接地装置。因此，应在综合管廊各投料口的结构外壁面预埋引出接地线钢板，留作用户连接人工接地极之用。

4.2 单相接地故障保护

目前，综合管廊低压系统多采用两级配电结构,第一级由分变电所箱变配出，以树干式为各防火分区低压配电箱供电。第二级由低压配电箱配出，对于同类用电设备采用树干式供电方式。综合管廊内低压电气系统多为TN系统。末端线路保护多利用低压配电箱各馈线回路的过电流保护断路器兼作接地故障保护。

以某工程为例，其分变电所箱变：10/0.4 kV，D，yn11，ST=200 kVA；其第一级配线干线电缆：YJV-1 kV-3×70+2×35，l1=1 km，至线路末端某Pn=1.5 kW的三相电动机设备的第二级配电电缆：YJV-1 kV-5×6，l2=0.1 km。

5 电容电流补偿

综合管廊自用电缆平时负载率低，电缆线路接近空载运行。在无法实现将长距离综合管廊分段划分、多点就近申请低压电源分散供电时，往往需要集中配电。综合管廊正常运行时，较长的用高低压电缆电容电流较大，存在容性无功倒送的情况。以某采用10 kV电源供电的长约8 km综合管廊为例，电缆线路的单相电容电流可按下式估算：

其中：Ur为线路额定线电压，kV；l为电缆线路长度，km。容性无功功率为：

如不采取电容电流补偿措施，综合管廊管理单位可能因管廊长期运行在容性无功过剩的情况下，功率因数不达标而受罚。因此，可在10 kV母线上集中设置并联电抗器,补偿母线上过大的容性无功。

6 电气设备防潮

综合管廊的通风系统在管廊内相对湿度大于75%时开启，这对于一般电气、电子设备的运行是适宜的。然而，在综合管廊进、排风口的中部以及拐角处，往往存在局部通风不良，环境相对湿度可能大于80%。综合管廊内各配电控制箱、柜外壳均为钢板，在潮湿环境中易凝结水汽，IP54的外壳防护等级亦不能阻止水汽渗入，箱、柜内部金属器件容易锈蚀。另外，水汽渗入可使空气电阻下降，容易产生击穿打火，发生短路，导致电气元器件的损毁。因此,必须对综合管廊内的电气设备采取必要的防潮措施。解决上述问题，除设置局部通风设施外，还应注意以下问题：尽量避免在通风不良处安装电气设备；必须安装时，可选择湿度敏感性较低的设备及器件，并对安装湿度敏感器件的箱、柜体进行分隔密封；按需安装电加热装置,以排除箱柜内湿气；箱、柜外壳尽量选择不易凝结水汽的材料;提高箱、柜外壳的防护等级。

7 缆线火灾监测

综合管廊内敷设有较多的高压电力电缆，其安全性直接关系到城市的正常运作。一旦电缆故障引发明火，则可能迅速殃及周围电缆，导致线路瘫痪，给企业造成巨额经济损失。因此，在综合管廊内设置电缆线路火灾监测系统至关重要。目前，缆线火灾探测器可采用不可恢复式感温电缆、可恢复式感温电缆、感温光栅及感温光纤。

8 用移动摄像监控设备代替人工巡检

综合管廊管理单位需经常定期巡检全程管线的运行状况，以便及时发现安全隐患及时对管线破损事故进行处理，确保管线运行安全。目前，国内已建成综合管廊均采用人员现场巡检方式，已投入使用的综合管廊其运营成本主要是巡检投入的人力成本。综合管廊内通风不良时，环境闷湿，舒适性较差，特别是长距离综合管廊，巡检人员需置身其中几个小时，非常辛苦。另外，巡检人员只能通过有限的井盖及爬梯进出综合管廊，综合管廊内一旦发生缺氧或火灾险情，亦威胁巡检人员的生命安全。综合管廊的日常巡检时间及次数均受限。因此，应在综合管廊内设置移动摄像监控，设备替代人工完成对现场设施的巡检工作。人员只需通过监控计算机控制前端摄像机的移动及转角并实时调取摄像机图像便可随时完成日常巡检工作。管理单位只需配备少量巡检人员，可节约大量的人力成本。

9 通讯网络

目前,综合管廊内的通讯普遍采用有线网络。人员只能通过综合管廊内固定设置的若干光纤电话与外部通讯，不能满足指挥人员在综合管廊外部与内部工作人员实时通讯的需求。因此，可对综合管廊进行无线网络覆盖，并推广使用基于无线网络通讯的移动摄像监控设备、移动灭火设备替代，以往大量固定安装的摄像设备及消防灭火设备，以节省空间，节约成本。

10 结语

1）电源由高压电源单点供电调整为低压电源多点供电。取消分变电所箱变，将综合管廊按原各箱变供电范围分段，各段就近申请低压电源。

2）排烟风机为三级非消防负荷，但为防止缆线在火灾中损毁，管廊管理单位应准备移动式备用电源。

3）采用预分支电缆或母线对防火分区内各非消防设备统一树干式供电。

4）在综合管廊各投料口结构外壁面预埋接地引出板。

5）采用断路器的瞬时过电流保护兼作单相接地故障保护时，需复核其保护灵敏度，必要时设置带接地故障保护的断路器、零序电流互感器及过流继电器,实现零序过电流保护以提高灵敏度，TN-S或TN-C-S系统中亦可采用剩余电流保护器。

6）综合管廊为高压单电源集中配电，应在高压母线上集中设置并联电抗器，补偿母线上过大的容性无功。

7）应用玻璃钢支架替代传统钢制支架。

8）避免在通风不良处安装电气设备，必须安装时选择湿度敏感性较低的设备及器件，并采取必要的密封及电加热措施.

9）长距离综合管廊建议选用感温光纤系统作缆线火灾监测器。

10）采用移动摄像监控设备替代人工完成对现场设施的巡检工作。

11）设置无线网络，推广使用移动摄像监控设备及移动灭火设备。

[1]孙兵,陈立卫.电力线路接地线管理工作探讨[J].电力技术, 2010(5)：18-20.

[2]詹广军.低压TN系统单相接地故障的保护设计[J].现代建筑电气,2011,2(10)：36-39.