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谈城市综合管廊配电能效管理平台设计要点

来源：产品展示发布时间：2024-07-16 12:36:33

　　随着我们国家的经济的快速的提升，城市的土地资源愈发紧张，使综合管廊在城市规划中的地位慢慢的变高。

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　　随着我们国家的经济的快速的提升，城市的土地资源愈发紧张，使综合管廊在城市规划中的地位慢慢的变高。但是我国的综合管廊建设实践历史较短，任旧存在较多问题。基于此，文章在介绍综合管廊的起源与发展的基础上，分析了综合管廊工程中电气自控工程的特别的条件；随后从图纸绘制、供电负荷计算、报警与监控系统的系统集成、配电形式和供电方案设计、管廊的接地系统模块设计、照明系统模块设计、安全防范系统模块设计、计算机系统模块设计、通信系统模块设计等方面分析了综合管廊工程中电气自控工程的设计要点。

　　综合管廊的建设不仅能缓解城市用地紧张的局面，还能保护各类管线，减少管线铺设对城市道路的损坏。综合管廊具有供电距离长、容量分散等特点，这就要求在建设管廊时做好电气自控设计工作。基于此，文章从综合管廊的起源及发展入手，以综合管廊工程中电气自控工程的特点为出发点，分析了综合管廊工程中的电气自控设计要点。

　　综合管廊作为地下管道的综合通道，能轻松实现设计、建设、管理的多方统一，能结合城市建设中的排水、电力、通信等管道，在很大程度上推动城市建设的步伐，是一项综合性、实用性较强的工程建设项目。综合管廊工程面世是在19世纪，当时的巴黎为处理、整治地下各类管道分布杂乱、不便于管理的问题，提出地下管道整改计划，综合管廊的建设随即开展。经过不断的建设与完善，建成后的巴黎城市综合管廊工程总长度百余千米，在巴黎城市建设中起着十分重要的作用[1]。随后，在汉堡、伦敦等城市以及美国等国家也开始筹备、构建城市综合管廊项目。目前，随着经济和科技的进步，综合管廊工程也在持续不断的发展与完善，已然成为保障城市正常运作的重要基础设施，也成了城市地下空间建设必不可少的一部分。我国虽在城市综合管廊工程方面起步较晚，但已经出台城市综合管廊工程建设的有关文件，为综合管廊的建设和发展提供了有效保障。

　　（1）因地下作业缺少自然光照，需长时间用人工照明等方式提供正常的工作光源。

　　（2）通常情况下，综合管廊修建后只有巡检人员会定期进入例行检查，而无其他人员逗留，因此就需要取消消防广播的安装。实施的消防措施也与普通的地下建筑有较大区别，如不可使用常规喷淋灭火装置，需采用气体灭火装置。

　　（3）天然气管道和天然气舱等均为易爆危险区域，在选择监控系统和电气设备时，应最大限度地考虑防爆因素，同时还应设置探测可燃气体的报警装置。

　　（4）相关规范中要求，无特殊情况时，项目设备供电应选用二级负荷，以确保连续供电和人员安全。其中，监控系统、报警系统、应急照明系统、消防联动控制系统等多使用EPS、UPS来保证供电的稳定性。

　　（5）电力舱包含10kV、110kV、220kV的电力电缆，同时排放比例较密集，开启工作模式后会散发大量热量，存在火灾隐患，需设置温度监测系统对其进行实时管控。

　　（6）因地下空间多数存在潮湿、阴冷、通风较差等问题，需安装通风机或通风设备开展干燥和换气作业，电气自控设备的防护等级要高于普通等级。

　　（7）除设备和环境监视测定、预警报警系统外，还需配备通信、安防等系统来保障人员的安全。总而言之，综合管廊工程的整体长度较长，建设方可依照以上较为突出的特点进行总结和设计，并结合实际施工情况作出整改和调整，以确保整体工程的合理性、可靠性、实用性、稳定性和安全性[2]。

　　一般采用系数法计算供电负荷，但该方法在现有的参考资料中的阐述并不完整。因此，电气设计人能将电气理论知识作为出发点，结合自己的设计经验和计算负荷的定义，了解、研讨工程的运行模式，计算供电负荷。通常，在高压供电的情况下，应配备2台变压器进行作业，在其中1台因故障无法正常运行、停止工作时，另1台可承担二级以上的供电负荷，以确保监控系统和应急照明、消防等设备的正常使用[3]。考虑到地下空间的特点，主要负荷为照明负荷且较稳定，可不必区分管廊舱室和工程地域的性质；检修箱、排水泵、防盗井盖等的负荷时间短，不可能影响供电负荷计算；工程对散热和通风的具体实际的要求存在一定的差异，风机的负荷存在很明显差别。

　　在明确系统要求和设备特征的前提下，若想将一些子系统集成到其他子系统中，需注意以下事项：

　　为保障管廊按照计划平稳运行，需统一管理平台，以工程的实际建设准则为依据，并在控制中心或监控中心中进行设置；

　　在电力系统中，可构建电缆环流监测、电缆局部放电监测、接地故障电流监测、电缆温度监测等系统，并与火灾报警系统来进行联动；

　　热力、燃气、给排水系统中可设置管道流量、压力、温度监测系统，可适当针对重要阀门来控制和调节，并将其集成到设备和环境监视测定系统中；

　　在设备和环境监控系统中，集成具有特别的条件的管廊结构位移监测系统和管廊设置*低点水位探测器。

　　在相关技术规范中明确规定，各管廊内部每个独立舱室应作为防火分区，并采取防火分区的配电模式。各个配电单元电源线的进线截面需符合此配电单元内所有设备的要求。同时，还应将不同的防火分区消防设施配电干线进行分区处理，选取与之匹配的配电回路进行配电。（1）低压配电系统。低压配电系统采用220/380V放射式与树干式相结合的配电方式，低压电源电缆自变电所引出，分别引向各个防火分区的用电设备。

　　（2）消防负荷。采用双电源供电，并在末端箱内自动切换。两路电源引自变电所内不同的变压器。

　　（4）排风、排烟机。平时由自控系统控制，在火灾时，由消防控制室控制，消防控制室具有控制有限权。燃气舱用电设备、消防设施、监控与报警系统、应急照明系统等，均为综合管廊工程的二级用电负荷，需按照二级负荷的具体实际的要求进行供电。同时，还应依照建设规范合理地设置配电间、分变电所、主变电所，并统一管廊防火分区与节点等的代号和名称编号，进一步落实BIM数字化管理。

　　目前，高压10kV电源为综合管廊的常用供电电源，其主变电所正常的情况下与监控中心相连，并设置在室内；分变电所采用管廊节点和箱式变电站结合的模式。为了赋予管廊更多的管理功能，部分城市会要求在管廊内添加电信广电终端箱、供电电缆分支箱、交接箱、环网柜等设备。管廊供电还应最大限度地考虑周边的城市设施，如安防报警、交通信号、广告照明、道路照明等设施，做好协调供电工作。在城市地下道路用电为一级负荷时，可采用双重电源模式，以满足实际的供电需求。例如，在路灯照明的控制过程中，建造方需预留出线回路，以确保其路灯照明符合要求。

　　相关规范中对管廊接地系统的规定较为详细，结合管廊内变电所信息化建设的要求，以及相关设计手册和参考材料，低压接地系统多采用TN-S系统。管廊内部接地网除使用管廊本体钢筋外，应依照有关要求和标准使用规格合格的热镀锌扁钢。为保障电气通路，在伸缩缝处可用软铜编织带替换热镀锌扁钢带进行连接，或采用国标图集14D504中的连接方式；在通过分区防火门时，应改为暗敷。在建设现场常发现综合管廊节点位置的管线和设备无处接地的现象。为此，在设计中应在变电所节点处增设MEB总等电位端子箱，用于管线接地；在投料口、通风口、引出口均应增设LEB局部等电位端子箱。

　　照明设备通常情况下可分为正常照明设备和应急照明设备。综合管廊中的照明亮度一般设置在50lx，在利于人们通行的同时，也便于管线检修工作的开展。另外，管廊内部的照明设备只有在检修阶段才开启。在设计时，应依照实际的需求，适当增加或减少照明亮度，避免能源浪费；应在出口位置和设备操作部位增加照明亮度。在综合管廊内部，要求疏散照明设备的亮度不小于0.51x，应急电源的供电时间大于1h。此外，还应选用防水、防潮的灯具，防护级别在IP54以上。

　　可将安全防范系统区别划分为闭路电视监控系统、出入口控制系统和防盗报警系统。在设计过程，需注意以下内容。

　　管廊监控中心计算机系统可监控管廊全部防火分区的运作时的状态，其中的设备包括监控工作站计算机、安防监控计算机、工业以太网光电交换机、各类数据服务器、相关输入输出设备，等等。在工业以太网光电交换机的作用下，可连接设备监控工作站的计算机与现场控制站的PLC控制器，计算机可以与PLC控制进行通信并下达相关命令，同时还可以启动和关闭现场设备。计算机采用SCAND组态软件操作，可直观地在显示屏幕上呈现管廊内设备控制的模拟图像，并显示设备的运作情况、故障信息和有关数据等。此外，设备监控工作站计算机能和火灾自动报警系统连接、通信，在接收火灾报警消息后，能让全部PLC控制器将相关消防设施的控制权限转移到火灾自动报警控制器。安防控制计算机和安防主机、视频监控主机的通信作用在于避免遗漏管廊内安全报警器传递的报警信息，还能在计算机屏幕上显示相关部位的视频监控画面。同时，利用控制中心内的数据和网络服务器能组建和完善综合管廊网络监控平台，并在互联网协助下，充分的利用移动电子设备随便什么时候都可以了解、监测综合管廊的运作情况；还可根据实际的需求设置不一样等级的控制权限，直接控制管廊内的设备。

　　固定电话系统及无线通信系统是通信系统的核心内容。其中，无线通信系统又可划分为以下两个系统。（1）管廊内人员安全控制支撑系统。人员安全管控系统能用于管廊内的无线语音通信。将脐带式无线通信基站组安装在管廊内部，让管廊内部处于无线语音通信覆盖范围，随后给相关工作人员派发专用智能终端，以起到终端定位的作用。同时，还可接入公共电话交换网络，与当地业务电话、办公电线）无线AP系统。无线AP系统的主要组成包括分控中心的无线控制器AC、工作站、光纤环网、管廊现场无线AP等。在防火分区内，每间隔100m应配备1台无线 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台

　　AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监视测定于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大幅度的提升了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

　　安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设施电源系统、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。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

　　电力监控主要是针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护设施及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

　　环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。

　　马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等不正常的情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可设为联动控制。

　　AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全风险隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设施电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

　　防火分区单独控制，分区内设置智能控制面板就地驱动器；开关驱动器连接消防报警系统，接收消防报警信息，强制打开驱动器回路。

　　廊内上方安装智能照明传感器，使人员进入管廊内自动开启灯具，在管廊内停留灯具保持常亮，离开后灯具关闭。

　　除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

　　考虑现场模块分布较广，距离过长，除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

　　系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。

　　相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。

　　分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。

　　一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线/UT

　　该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关这类的产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。

　　测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议

　　ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。

　　补偿方式:线性补偿，全响应时间5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:98%;监控以及显示具备远程通讯接口，能够最终靠PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，简单易操作，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。

　　智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关这类的产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。

　　智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于标称电压至660V的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运作，带有逻辑可编程功能，能够完全满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应任何柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关这类的产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。

　　用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC85～265V工作时候的温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH

　　接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC10-30V工作时候的温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点

　　3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。

　　4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。

　　3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。

　　4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。

　　7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接

　　3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。

　　4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。

　　3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。

　　4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。

　　7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接