中国葛洲坝集团市政工程有限公司 湖北宜昌 443002
摘要：近年来，随着国家对城市化建设的快速推进，对基础设施建设提出了更高的标准和要求，建设地下综合管廊是实现城市基础设施弹性化、集约化和可持续发展的重要措施，因此国家相继出台了一系列推动综合管廊建设的意见和规范，越来越多的城市都在加快推进综合管廊的规划、建设。综合管廊的功能相对明确单一，其作为城市主动脉，重要性不言而喻，供配电系统作为综合管廊最主要的附属工程，为管廊内消防、通风、排水、照明、监控、安防、通信等系统提供电力保证，因此保障管廊安全运行是供配电系统设计的首要目标。
关键词：综合管廊；负荷等级；供配电方案
引言
管线是城市正常运行的生命线，传统的市政公用管线各自为政地敷设在道路的浅层空间内，占用的道路地下空间较多，且因管线扩容、维修导致道路开挖频繁，造成了“拉链路”现象，不仅影响道路上行人车辆的安全和通行能力，也给周围居民带来噪声和扬尘等环境污染，极大地影响了城市的安全运行。综合管廊就是地下城市管道综合走廊，它是在城市地下建造一个地形空间，将电力、通信、燃气、热力、给水、雨水、污水、再生水等各种管线集于一体，并设有消防、供电、照明、监控与报警、通风、排水、标识等设施的构筑物及附属设施等，方便统一规划、设计、施工和维护，从而能满足管线的使用和运营维护要求。它不仅避免了由于埋设或维修管线而导致的道路重复开挖的弊端；由于管线不接触土壤和地下水，也避免了土壤和地下水对管线的腐蚀，延长了管线的使用寿命；还为城市的发展预留了宝贵的地下空间。自2010年以来，城市综合管廊作为城市市政基础设施现代化的重要标志之一，已逐渐成为市政工程的热点。国家陆续在各省成立试点城市大力推广综合管廊的建设。笔者根据近几年来的工程实际设计经验，对综合管廊的电力设计进行分析，以期为综合管廊电力设计提供一定的参考。
1工程概况
某项目是国家第二批地下综合管廊试点项目，项目运营维护内容包括：综合管廊主体工程及其控制中心、供电系统、照明系统、消防系统、通风系统、给水排水系统、安防系统、监控报警系统及标识系统等配套设备设施。综合管廊廊内设计有20个分配电所，每个分配电所服务范围为1公里，廊内共有40台160kVA/10/0.4kV变压器；控制中心一个低压配电室，共计有2台250kVA/10/0.4kV变压器，控制中心设置专用低压配电室为控制中心提供服务，合计变压器数量为42台。整个管廊累计铺设WDZB-YJY-8.7/10kV-3*95低烟无卤阻燃耐火型高压输电电缆，单根电缆长度在2.2km至5.5km之间，共计52km。廊内每个分变电所设置的2台变压器，其10kV电源均引自监控中心高压配电室；根据本工程特点，对于二级负荷采用两路市电配电的方式供电，应急照明采用EPS供电；监控采用UPS作为电源；三级负荷由分配电所的低压配电柜引出。
2综合管廊供配电系统设计优化分析
2.1双侧电源环网式供电
在满足《供配电系统设计规范》GB50052-2009的同时，此种方案引入了两路独立市政电源，在综合管廊沿线设置n个变电站，各变电站间通过环网式实现供电。正常运行时为避免两路电源并列运行，整个系统中虚线框内的隔离开关应有1个是断开的，且此隔离开关宜位于整个系统中靠近中间位置的变电站；当其中一路市政电源故障时此隔离开关闭合。在每个变电站内设置一台10（20）/0.4kV变压器，每个配电单元的应急电源由相邻的一般电站或者EPS装置提供第二路电源。该电源方案与市政电源接口少，申请电源并不麻烦，并且便于后期管廊的运营维护，每个变电站仅设置一台变压器，投入运行后，缴纳变压器基本电费会下降，负载合并后，功率因数会相应提升，从而减少综合管廊的运营成本。
2.2供配电系统
综合管廊采用10kV供电，0.38kV配电的形式，10kV配电线路沿管廊内敷设，根据管廊用电负荷密度较低，总容量较小等特点，综合考虑监控中心服务半径，电缆电压损失等因素，确定10kV供电范围按6km控制，每回10kV线路正常运行所带变压器数量按不大于5台（或1000kVA）控制。监控中心10kV配电系统，采用分段单母线接线，母线不分段运行的配电方式，两路10kV总电源，在进线柜内设合闸闭锁装置，严禁同时合闸。综合管廊内用电设备容量相对较小，数量较多，且分散，在管廊沿线呈线型分布，从配电系统的合理性考虑，供电距离越短，电压损失越小，从投资造价角度考虑，箱变数量设置越少，投资越低，结合综合管廊供配电设计经验及管廊防火分区的划分特性，配电半径按照600m～800m（约3个～4个防火分区）控制，极限不大于1km（5个防火分区）。管廊0.38kV配电以防火分区作为配电单元，各分区分别设置总动力配电箱及双电源配电箱。总动力箱负责配电单元内三级负荷的配电，采用单电源进线，由箱变直接引入。双电源箱负责配电单元内二级负荷配电，采用双电源进线，一路由箱变引入，一路由EPS引入。考虑管廊内供电距离长、负荷分散、使用频率较低等特点，由箱变至各配电单元采用预分支电缆树干式配电，此方案可有效减少配电主干电缆的使用，节约投资，提高利用率。
综合管廊的防火分区一般200m左右，每个防火分区可以作为一个供电分区，每个供电分区内设置一个设备间，内设普通总动力配电箱、重要负荷双电源切换箱、照明配电箱、风机水泵控制箱、应急照明配电箱各1个。上述配电箱负责该防火分区内的排风机、排水泵、照明、检修、监控系统及消防系统的配电及控制。监控系统所需UPS电源、消防负荷以及液压自动井盖电源均需由双电源切换箱提供（若有天然气舱，则天然气舱的风机电源也需由双电源切换箱提供），其余普通照明、各舱风机水泵以及检修电源均由普通总动力箱提供。
2.3变电站布置方案
目前，综合管廊的变电站布置方式主要为 3 种：1）设置在综合管廊顶板上的地下变配电站。这种变配电站需结合综合管廊的结构情况及电气设备的布置要求由土建专业预留出设备布置的房间。这种布置方式的优点是进出线规范合理，无需在管廊设备间外墙预留电源进线孔；缺点是所有变配电设备均布置在地下，若城市出现大规模降雨情况，有可能造成一定影响。具体是否可实施需结合当地供电局要求。2）在管廊上部或侧部设置室外箱式变电站。箱式变电站具有工厂预制化生产、结构式整体安装、工程造价低等特点。在工程设计时，推荐与道路照明、景观照明等其他市政用电负荷统筹一体化设计。缺点是箱式变电站虽然占地小，但依然需要一定的地面空间，对环境景观有一定的影响，且需要在管廊设备间外墙预留电源进线孔，对防水处理有一定的要求。3）在考虑设置箱式变电站的前提下采用地埋式景观箱式变电站。采用地埋式箱式变电站避免了对环境景观的影响，但造价较高；且由于电气设备布置在地下，同样存在检修以及雨季时候的防水问题。具体是否可实施需结合当地供电局要求。
结语
综合管廊作为重要的市政基础设施，在设计阶段就应该充分考虑各种因素，对设计方案优化比选。供配电设计作为其中不可或缺的一项内容，更应在保证功能条件下，提高设计的可靠性、安全性和经济性。综合管廊采用单套箱变配电，半径按600m～700m控制，采用预分支电缆树干式供电，并采用EPS作为备用电源，既能保证供电的安全、可靠，并能大大减少工程投资。
参考文献：
［1］石晓敏．综合管廊供配电系统的设计［J］．规划与设计，2018（9）：80-81.
［2］中国建筑标准设计研究院.17GL602综合管廊供配电及照明系统设计与施工［M］.北京：中国计划出版社，2017.
［3］上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.GB50838-2015城市综合管廊工程技术规范［S］.北京：中国计划出版社，2015.