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电缆隧道供配电及照明设计
版块:产品问答   类型:普通   作者:易大师   查看:318   回复:0   获赞:0   时间:2022-09-06 12:13:10

  北京西路华夏西路电缆隧道工程中的供配电系统和照明系统设计。针对我国电缆隧道建设目前仍处于起步阶段,缺乏相关技术规范和标准的情况,着重介绍了设计标准的确定、接地系统、设备控制、设备选型等方面的内容,为同类型工程实例提供成功经验。

  引言

  电缆隧道是能敷设多条电缆线路的地下土建设施,可以合理开发和综合利用城市地下空间。据灯光工程了解国内电缆隧道建设起步相对较晚,但北京、上海等一些大城市为解决城市发展和用地资源紧张的矛盾,已经开始致力于电缆隧道的建设,如上海目前已建成的北京西路-华夏西路500 kV等级的电缆隧道,利用长江隧桥中隧道220 kV电缆隧道,复兴路、曹安路-于田路等220 kV及以下电压等级的电缆隧道。

  1工程概况

  上海北京西路、华夏西路电缆隧道起点为北京西路的500 kV世博变电站,终点为锦绣路(华夏西路)500 kV三林变电站,全长约15.1 km,是国家电网公司根据上海总体电网规划,为解决中心城区高压走廊入地、加强骨干电网的联系、确保世博用电而建设的。根据工程线路方案,电缆隧道中5.5 m直径的电缆隧道长约10.3 km,3.5m直径的电缆隧道长约4.8 km。该工程范围内共设工作井15座,各工作井间最小间距约525m,最大约1 400 m,断面如图1所示。该工程是国内首条500 kV电压等级的电缆隧道,无论从送电电压等级、建设长度、断面尺寸等方面,均为目前同类型工程之最,其辅助系统的规模亦很可观。供电和照明系统是电缆隧道辅助系统之一,为电缆隧道内的所有用电设备提供安全可靠的电源,并提供必要的照明,以确保电力电缆隧道正常运行。电缆隧道内的用电负荷包括照明、风机、水泵、监控系统、检修设备等,具有数量多、分布散等特点。其中,数量最多的是照明灯具,约8 000多套,照明负荷随电缆隧道呈线状分布,为分散负荷;容量相对较大的风机和水泵,相对集中设置在工作井内,为集中负荷。集中负荷约占整个隧道用电负荷总容量约70%。

  2供配电及照明设计

  电缆隧道属于地下建筑,空间小,出口少,内部环境较恶劣,对设备性能要求高。由于没有针对电缆隧道工程专门的规范、技术标准,国内也没有同规模的相似工程可供参考或借鉴,因此供电照明设计存在一定难度,着重解决设计标准、设备控制、接地系统等方面的问题。

  2.1设计标准

  2.1.1用电负荷等级

  隧道内用电设备较多,合理地确定用电设备的负荷等级,关系到安全运行和工程造价。在设计过程中,充分考虑电缆隧道的特殊性,并与上海电网建设公司、上海输配电公司交流,听取运行方的需求后,确定了合理的负荷等级:

  (1)一级负荷:应急照明、监控设备。

  (2)二级负荷:风机、水泵、正常照明。

  (3)三级负荷:检修电源等。

  根据不同负荷等级对供电电源的要求,一级负荷采用双电源供电并设在线式EPS(或UPS)的供电方式;二级负荷采用双电源末端自切的供电方式;三级负荷采用单电源链式供电方式。

  2.1.2照明标准

  电缆隧道的照明场所分为两类,即工作井内和隧道区间。考虑到隧道工作井结构较复杂,设备布置规律性较差,进出线缆相互交错,为了便于检修维护,工作井内的照度水平按照变电所的标准确定,为200 lx;隧道区段内,由于结构较单

  一,且线缆路由整齐,设备较少,日常的维护工作量小,同时,考虑到隧道区段长14 km,若采用较高的照明标准,需装设大量的照明灯具,造成工程投资的增加,运行费用也相应提高,实无必要。因此,区段的照明度水平按照满足一般巡视要求即可,确定为50 lx,若区段内需要检修,则可通过就近的检修箱接临时照明电源解决。

  2.2供配电系统

  2.2.1供电电源

  根据电缆隧道构造和用电设备分布特点,电缆隧道采用多点、分散供电方式,以每个工作井为一个受电电源点,接受外部电源。根据负荷统计,该工程用电设备总计算容量约为1 500 kW,其中最大的一个工作井的计算负荷为120 kW,按照上海市电业规定,所有受电点均采用220/380 V供电。每个受电点由两路220/380 V电源供电,相邻受电电源点的供电分界在这两个工作井隧道区段的中点处。两路电源同时运行,当一路供电电源中断供电时,另一路电源应能满足该工作井供电范围内所有一、二级负荷的用电。

  2.2.2供配电系统接线

  各供电电源点的220/380 V配电系统采用单母线分段不设分段开关的接线方式。用电设备的配线采用放射式与链式相结合的方式。

  2.2.3无功补偿

  对风机、水泵等大容量用电设备采用单机就地补偿,所有照明灯具均配电子镇流器,使电源进线处的功率因数不低于0.9。

  2.3接地系统

  工作井内220/380 V配电系统接地型式为TT制。各工作井以底板内基础钢筋为接地体,在隧道内,利用盾构内的结构钢筋网作为接地体,并利用在隧道侧壁上预埋的电缆支架焊接钢环作为外引接地板,在两侧电缆支架上各敷设2根通长的40m!4m扁钢作为接地线,与工作井内接地装置接通,使整条隧道成为一个贯通的接地体,供设备接地用。同时在工作井和区段内采取等电位联结措施。

  由于隧道内的500 kV和220 kV系统为大电流接地系统,按照上海电力院的设计,在隧道两侧的电缆支架上设置了系统专用的接地铜排,并连接到各工作井设置的接地装置上。因此,电缆隧道中,实际上存在着两个接地系统,一个是电力系统的接地系统,另一个则是隧道辅助系统(包括220/380 V和弱电系统)的接地系统。从理论上讲,这两个系统接地应分开,但由于隧道结构的特殊性,其实是分不开的,也就是两个接地系统是共地的。那么,当电力系统发生故障时,特别是发生单相接地故障时,是否会因为共地的原因,而对辅助系统的设备产生危害呢?根据华东电力试验研究院∀220 kV沪崇苏输变电工程#关键技术报告三隧道内电缆接地方式研究报告结论表明:当电力系统发生故障时,最大的地电位上升不会超过400 V,220/380 V电气设备的最低额定绝缘电压为600 V,且电力系统发生故障时的切除时间不会超过0.5 s,因此,辅助系统的地可以和电力系统的地共用。但为了运行和维护方便,在隧道内仍单独设置了辅助系统接地装置,专供辅助系统的用电设备接地用,即隧道内的接地系统为共地不共线的方式。

  2.4设备控制

  2.4.1动力设备

  所有动力设备均有就地手动和监控系统自动控制两种模式。在自动模式下,风机通过监控系统检测隧道内环境状况,自动起停风机,火灾时由FAS系统直接控制;水泵则根据集水坑液位高低,由监控系统控制。

  2.4.2照明设施

  隧道内照明灯具数量众多,选择适当的灯具控制模式,既便于运行控制和巡视检修,又避免不必要的电能消耗、降低运行成本,是照明控制需着重考虑的方面。该工程采用了智能照明控制系统,利用隧道的监控系统现有的硬件和软件资源,照明系统采用分层、分布式体系结构,对隧道内所有照明设施进行全面监视、控制和管理。隧道照明控制区域分为工作井和隧道区段,不同区域通过相应的配电控制回路进行供电。

  照明控制柜内留远程I/O接口给监控系统,监控系统可以通过区域控制器、通信网络远程实现对照明设施的控制。

  照明智能控制系统由照明控制面板、智能照明控制远程站和隧道区域控制器组成。工程范围内共设置15套照明智能控制终端,其中主控工作井4套、分控工作井11套。为了便于工作人员进出工作井、隧道时方便地对现场照明设施进行控制,在工作井出入口、隧道出入口设置照明智能控制面板,工作井下一层设置照明智能控制远程站。隧道区域控制器通过智能照明控制远程站I/O接口实现照明的远程手动控制、自动控制、联动控制等功能。

  2.4.3智能照明系统现场控制设备布置方案

  照明智能控制面板设置在工作井出入口,配置按钮,功能为开/关本工作井内照明。隧道区域控制器照明智能控制远程站设置在工作井下一层。

  在工作井内各层隧道入口处,设置若干照明智能控制面板(数量根据单孔、多孔隧道定),功能为开/关隧道照明或开/关工作井照明。

  在隧道监控中心,工作人员可通过监控主机完成对隧道照明设施的监视、异常工况的报警和紧急事故处理。当发生异常事故时,通过人工干预,自动或手动控制照明设施。

  为了满足监控需要,在电子井盖、门禁被打开的同时,或红外报警探测器有探测信号时,报警主机输出信号可与区域控制器联动,触发区域控制器打开工作井内的照明,如图3所示。该工程的智能照明控制系统与隧道监控系统有机结合,充分利用监控系统的平台,但在控制上又相对独立,照明控制设备的设置充分考虑运行管理的便利性,同时节约了可观的软硬件设施和大量的线缆,在满足功能需求的同时,降低了工程造价。

  2.5设备选型

  2.5.1动力设备

  隧道内工作环境较恶劣,空间局促,为确保设备可靠运行,并节约土建工程费用,所选设备要求结构紧凑,具有防水、防潮、防锈功能。所有低压配电柜和设备控制柜的防护等级均为IP65,且柜内均配备温、湿度控制器和防潮加热器,能根据隧道内环境情况,自动运行。

  2.5.2照明设备

  该工程的照明灯具选用力求结构紧凑、小巧,尽量少占空间,灯具防护等级选用IP65,每套灯具均配1.5 m长的灯头线。在灯具生产时,灯头线已和灯具连接好,连接处的IP等级亦要求达到IP65,以保证灯具的整体防护效果,便于施工。灯具的光源采用显色性好、光效高的三基色T5荧光灯管,功率为2!14W,配电子镇流器。

  2.6设备布置

  各工作井内的低压配电柜设在下一层,用电设备控制箱(柜)就近安装在所控制的设备附近。隧道区间内间距约150 m,设1个检修电源箱,便于检修和维护。

  隧道内的照明灯具吸顶安装在隧道顶部,安装支架焊接固定在预埋件上,纵向安装间距7.5m,每一回路采用三相供电,尽量各相平衡。工作井内照明灯具吸顶安装在楼板上,或侧装在工作井内壁上。

  2.7电缆敷设

  隧道区段内,在顶部留有一层电缆桥架,供辅助系统的供电和照明线缆敷设用。在工作井内供电和照明线缆沿顶部或侧壁电缆桥架敷设,无电缆桥架处穿保护管明敷。所有电缆在穿越结构层板的孔洞、防火隔断和配电箱(柜)时,均需用防火堵料进行封堵。

  3结语

  北京西路华夏西路电缆隧道于2008年开工建设,2010年3月投入运行,至今运行效果良好。电缆隧道作为一种地下建筑,能有效利用地下空间。由于电缆隧道的建设在我国还处于起步阶段,包括辅助的供电照明系统在内,国家尚未颁布相关的技术标准和规范,因此,给设计人员带来了一定困难。但只要设计人员根据电缆隧道的工程特点和运行需求,参照类似的规范标准,并结合同类型工程实例,就能设计合理的方案。

  [1]GB 50052 1995供配电系统设计规范[S].

  [2]GB 50034 2004建筑照明设计规范[S].

  [3]DGJ 08-100 2003低压用户电气装置规程[S].

  [4]华东电力试验研究院∀220 kV沪崇苏输变电工程关键技术报告三隧道内电缆接地方式研究报告[R].

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