綜合管廊電氣自控設(shè)計(jì)的探討

1、關(guān)于綜合管廊電氣設(shè)計(jì)的探討陳昌學(xué) 李紅（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)探討總院有限公司) 摘 要 隨著我國(guó)市政建設(shè)的發(fā)展，綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目漸漸增加，實(shí)現(xiàn)地下空間的綜合有效利用，節(jié)約城市用地。為了提高綜合管廊電氣設(shè)計(jì)的牢靠性及平安性，本文將重點(diǎn)針對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，以便使設(shè)計(jì)更優(yōu)化、更合理。 關(guān)鍵詞 綜合管廊 防火分區(qū) 出線倉(cāng) 測(cè)溫光纖 0 前言依據(jù)國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的看法【國(guó)發(fā)201336號(hào)】（2013年9月6日）相關(guān)內(nèi)容：“開(kāi)展城市地下綜合管廊試點(diǎn)，用3年左右時(shí)間，在全國(guó)36個(gè)大中城市全面啟動(dòng)地下綜合管廊試點(diǎn)工程”。目前，綜合管廊項(xiàng)目漸漸增多，工程設(shè)計(jì)人員閱歷不足，本文以工程實(shí)例著手闡述綜

2、合管廊電氣、自控設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題。1 工程概況本工程綜合管廊總長(zhǎng)約為 6.0km，平面路由為“U”形線型，綜合管廊由一個(gè)管道倉(cāng)和一個(gè)電力倉(cāng)水平并排組成（覆土約為兩米）。其中，防火分區(qū)：每段防火分區(qū)長(zhǎng)度不大于200m，防火分區(qū)兩端設(shè)置防火墻，防火墻上設(shè)甲級(jí)防火門；投料口：每段防火分區(qū)均設(shè)置一個(gè)投料口（管道倉(cāng)、電力倉(cāng)各設(shè)置一個(gè)），投料口應(yīng)兼顧人員出入功能；逃命孔：每段防火分區(qū)設(shè)置兩處人員逃命孔，其中一處利用投料口作為逃命孔直通室外，同時(shí)利用相鄰防火分區(qū)的防火門作為其次處逃命通孔（通道）；區(qū)段出入口：綜合管廊沿途每隔1000米左右設(shè)置一座區(qū)段出入口；管線出倉(cāng)口：綜合管廊通過(guò)管線出倉(cāng)口將內(nèi)部管線和外部管

3、線相連接；通風(fēng)口：綜合管廊每段防火分區(qū)一端設(shè)自然進(jìn)風(fēng)口，另一端設(shè)機(jī)械排風(fēng)口；排水系統(tǒng)：每段防火分區(qū)設(shè)置排水溝和集水坑，分區(qū)域排水。本工程綜合管廊設(shè)置一座監(jiān)控中心(含一座總變配電站)。2 綜合管廊斷面型式依據(jù)相關(guān)規(guī)劃資料，本工程綜合管廊納入兩回110kV電纜、32回10kV電纜、32孔PVC110管束。為了削減電力電纜對(duì)通信電纜的干擾，通信管束同給水、中水、熱力、消防管道等設(shè)置在一倉(cāng)（通訊管束設(shè)置在該倉(cāng)的一側(cè)），電力通道單獨(dú)設(shè)置一倉(cāng)（和管道倉(cāng)共壁）。該斷面形式綜合管廊的結(jié)構(gòu)隔墻內(nèi)鋼筋網(wǎng)可兼作屏蔽網(wǎng)，降低了電力電纜電磁效應(yīng)對(duì)通信系統(tǒng)的干擾。本工程規(guī)劃的110kV變電站均位于綜合管廊的外側(cè)，為了將綜

4、合管廊110kV電力倉(cāng)和市政110kV電力通道順接，將綜合管廊電力倉(cāng)位于“U”型環(huán)線的外側(cè)，110kV電力支架位于電力倉(cāng)外側(cè)。110kV電纜采納品字形安裝，每層支架安裝一回110kV電纜；10kV電纜每層支架可敷設(shè)多根電纜，其電纜之間的凈距不小于10kV電纜直徑。電力、通信通道最上一層支架均用于綜合管廊內(nèi)部電纜的敷設(shè)。3管線出倉(cāng)口設(shè)計(jì)10kV電力通道、通信通道應(yīng)結(jié)合相關(guān)規(guī)劃，為各路口預(yù)留出線管束，同時(shí)，兩個(gè)路口之間綜合管廊每隔 200米左右兩側(cè)各預(yù)留一組橫向過(guò)路管束。電力、通信管束出倉(cāng)時(shí)均要求局部加高綜合管廊，在相鄰倉(cāng)外頂上穿越，禁止在相鄰倉(cāng)內(nèi)穿越。110kV電力通道結(jié)合相關(guān)規(guī)劃，落實(shí)110k

5、V變電站位置，將110kV電纜通道和市政通道貫穿。110kV電纜通過(guò)管束和地面110kV電纜溝相連通，其每回 110kV回路管線采納SC300管線；和 110kV變電站之間采納電力隧道連通。通信電纜彎曲半徑較小，但電力電纜彎曲半徑較大，在電力電纜出倉(cāng)時(shí)需考慮彎曲半徑。4 電氣設(shè)計(jì)4.1供配電設(shè)計(jì)依據(jù)城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范："綜合管廊附屬設(shè)備中消防設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、應(yīng)急照明宜按二級(jí)負(fù)荷供電，其余用電設(shè)備可按三級(jí)負(fù)荷供電。"故本工程電力負(fù)荷等級(jí)確定為二級(jí)。綜合管廊主要用電設(shè)備為排風(fēng)機(jī)、排水泵、照明、監(jiān)控及檢修設(shè)施等，和消防、監(jiān)控有關(guān)的負(fù)荷按二級(jí)負(fù)荷考慮，其余為三級(jí)負(fù)荷。本工程綜

6、合管廊監(jiān)控中心設(shè)置一座變配電站，沿線每隔 1.6km左右設(shè)置一座箱式變電站（每座箱變?cè)O(shè)置兩臺(tái)變壓器），箱式變電站電源由監(jiān)控中心變配電站供應(yīng)。每段防火分區(qū)設(shè)置一臺(tái)動(dòng)力配電柜，為該防火分區(qū)設(shè)備供電。風(fēng)機(jī)電源均采納雙電源切換，由相鄰防火分區(qū)的動(dòng)力配電柜供電。由于每段防火分區(qū)需設(shè)置動(dòng)力配電柜、照明配電箱、風(fēng)機(jī)限制箱、排水泵限制箱，同時(shí)還有PLC柜等弱電設(shè)備，同時(shí)盡量削減綜合管廊通道內(nèi)限制箱對(duì)檢修通道、電纜敷設(shè)通道的影響，將電氣、自控設(shè)備集中安裝。本工程每段防火分區(qū)設(shè)置配電限制間，配電限制間位于卸料口旁邊，采納夾層（綜合管廊頂和地面之間）形式。4.2設(shè)備限制綜合管廊風(fēng)機(jī)、照明采納手動(dòng)限制和遠(yuǎn)程限制，并將

7、狀態(tài)信號(hào)反饋至監(jiān)控中心。綜合管廊卸料口、防火分區(qū)門、區(qū)段出入口均設(shè)置風(fēng)機(jī)、照明按鈕盒，同時(shí)，為了檢修調(diào)試，在每臺(tái)風(fēng)機(jī)位置設(shè)置一臺(tái)本風(fēng)機(jī)的按鈕盒限制。綜合管廊排水泵采納手動(dòng)限制和液位自動(dòng)限制，高液位報(bào)警信號(hào)、排水泵狀態(tài)信號(hào)反饋至監(jiān)控中心。4.3電纜托盤及內(nèi)部電纜通道監(jiān)控中心變配電站至各箱變的10kV電纜在綜合管廊電力倉(cāng)內(nèi)敷設(shè)，綜合管廊內(nèi)0.4kV電力電纜、限制電纜均采納電纜托盤敷設(shè)，電力、通信通道最上一層支架上安裝電纜托盤。不同電壓、不同用途的電纜，盡量不敷設(shè)在同一層電纜托盤內(nèi)，故電纜托盤均采納防火隔板隔開(kāi)。綜合管廊頂部設(shè)置線槽，用于敷設(shè)照明導(dǎo)線。綜合管廊縱向穿越防火墻處預(yù)留穿墻孔洞，橫向相鄰倉(cāng)

8、之間預(yù)留穿墻導(dǎo)管。待施工完成后均須作防水、防火密封處理?？v向電力電纜、通信管束均穿越防火墻，但在土建施工過(guò)程中，電纜還未敷設(shè)，故在土建施工時(shí)應(yīng)考慮電纜敷設(shè)問(wèn)題。方案一：預(yù)留穿越防火墻的孔洞，待通信管束、電力電纜敷設(shè)后封堵。該方案土建一次性施工完畢，防火門盡早安裝，但由于110kV電纜電纜較重，彎曲半徑較大，不利于110kV電纜的敷設(shè)。方案二：預(yù)留結(jié)構(gòu)插筋，待110kV電纜敷設(shè)后施工防火門門框結(jié)構(gòu)。該方案土建后期還需施工，同時(shí)，前期防火門無(wú)法安裝，防火門位置的按鈕盒等設(shè)備也無(wú)法安裝，只能將按鈕盒等設(shè)備懸掛在空中，待防火墻施工后完善。本工程采納方案一。4.4照明設(shè)計(jì)綜合管廊應(yīng)設(shè)一般照明和應(yīng)急照明，

9、應(yīng)急照明包括備用照明、疏散照明。一般段照度要求不小于 10lx，投料口及防火分區(qū)門等處局部照度提高到 100lx。應(yīng)急照明設(shè)置疏散照明，疏散照明包括疏散通道平安照明和疏散指示標(biāo)記燈，疏散平安照明照度要求不小于 5lx，疏散指示燈照度要求不小于 0.5lx。一般照明燈具采納 T5型防水防塵熒光燈，每 5米一盞，吸頂安裝，其防護(hù)等級(jí)為 IP65。備用照明采納每 15米設(shè)置一盞應(yīng)急照明燈(自帶蓄電池，應(yīng)急時(shí)間 90min)，吸頂安裝。疏散照明采納疏散指示燈和平安出口指示燈，平安出口指示燈設(shè)置在人員出入口、卸料口及各防火門處頂部安裝，疏散指示燈沿綜合管廊設(shè)置，距地 0.4m安裝，間距不大于 20m。照

10、明燈具位于地下空間，故要求采納平安電壓供電或者照明回路中設(shè)置動(dòng)作電流不大于30mA的剩余電流淌作愛(ài)護(hù)措施。本工程照明電壓采納溝通220V，故設(shè)置30mA剩余電流愛(ài)護(hù)裝置。4.5防雷接地設(shè)計(jì)利用綜合管廊的頂板、底板、側(cè)壁內(nèi)的結(jié)構(gòu)主筋焊接連通，形成一個(gè)立體、閉合的自然接地體，要求其接地電阻不大于 1。綜合管廊內(nèi)兩側(cè)側(cè)壁均通長(zhǎng)敷設(shè)兩根-40x5mm接地扁鋼，并在每段防火分區(qū)預(yù)埋鋼板 100x100x6mm(伸縮沉降縫兩側(cè)各一塊)。接地連接板和結(jié)構(gòu)主筋、接地扁鋼焊接連通，同時(shí)，綜合管廊內(nèi)設(shè)備的金屬外殼、PE線、金屬管道、金屬支架、電纜愛(ài)護(hù)管均應(yīng)和接地扁鋼通過(guò)-40x5mm熱鍍鋅接地扁鋼相連通。5自控設(shè)

11、計(jì)綜合管廊為地下空間，平安穩(wěn)定的運(yùn)行是設(shè)計(jì)首先考慮的前提。限制中心實(shí)現(xiàn)“集中管理” ，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，可適當(dāng)支配人員進(jìn)行巡察，確保平安牢靠。自控設(shè)計(jì)包括以下系統(tǒng)：自動(dòng)限制系統(tǒng)、在線檢測(cè)儀表、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。5.1自動(dòng)限制系統(tǒng)自動(dòng)限制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守為目，分為限制中心集中監(jiān)控管理和現(xiàn)場(chǎng)限制站。限制中心主要設(shè)備：中心監(jiān)控服務(wù)器、中控操作站，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、DLP組合式背投等?，F(xiàn)場(chǎng)限制站：現(xiàn)場(chǎng)限制站以每3個(gè)防火分區(qū)為單位考慮，居中間的防火分區(qū)設(shè)置一限制站，左右兩邊的防火分區(qū)設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站，綜合管廊左右對(duì)稱共監(jiān)控6個(gè)區(qū)域。共設(shè)置10個(gè)PLC限制站，20遠(yuǎn)程I/O站，

12、全部的限制站和遠(yuǎn)程I/O站通過(guò)工業(yè)交換機(jī)接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。PLC限制站、遠(yuǎn)程I/O站均位于綜合管廊配電限制間。PLC限制站：主要設(shè)備是用于自動(dòng)限制、參數(shù)采集和網(wǎng)絡(luò)連接的PLC系統(tǒng)，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和網(wǎng)絡(luò)通信適配器等，一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)顯示觸摸屏，以及各種隔離器，UPS電源。限制站實(shí)現(xiàn)的主要功能：檢測(cè)水泵和風(fēng)機(jī)等的工作狀態(tài)及設(shè)備狀況；依據(jù)依據(jù)防火區(qū)內(nèi)的氧氣及溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)值實(shí)現(xiàn)對(duì)各風(fēng)機(jī)的限制，并檢測(cè)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)；依據(jù)積水坑的液位實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的限制；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各防火分區(qū)內(nèi)的氧氣、溫濕度、一氧化碳、液位等參數(shù)；現(xiàn)場(chǎng)可控設(shè)備除了可由操作人員通過(guò)就地箱限制外，也可交給PLC進(jìn)行自

13、動(dòng)限制。操作終端作為現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)接口，操作人員通過(guò)對(duì)操作面板上的按鈕的操作，由PLC可完成各相關(guān)設(shè)備的限制。操作人員也通過(guò)對(duì)操作面板上的操作，修改相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。遠(yuǎn)程I/O站：監(jiān)控范圍：相鄰三段防火分區(qū)內(nèi)的設(shè)備及儀表。主要設(shè)備：主要設(shè)備是用于參數(shù)采集和網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)，包括電源模塊、DI、DO、AI、AO模塊和網(wǎng)絡(luò)通信適配器等，各種隔離器；UPS電源。遠(yuǎn)程I/O主要檢測(cè)水泵和風(fēng)機(jī)等的工作狀態(tài)及設(shè)備狀況；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各防火分區(qū)內(nèi)的氧氣、溫濕度、一氧化碳等參數(shù)。5.2在線檢測(cè)儀表為了剛好精確地駕馭綜合管廊內(nèi)的空氣質(zhì)量及溫度濕度 ，改善環(huán)境，提高管理水平，儀表設(shè)計(jì)應(yīng)能精確、全面的反應(yīng)管溝空氣質(zhì)量狀況；檢測(cè)參和

14、限制的各種參數(shù)。5.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)綜合管廊全域內(nèi)人員的監(jiān)控，便于中控室值班人員剛好發(fā)覺(jué)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，解除故障以及對(duì)警情的剛好處理，保證管溝內(nèi)正常運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)前端監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)采集圖像信息，系統(tǒng)主機(jī)處理后在相連的監(jiān)視器上反映監(jiān)控場(chǎng)景；綜合管廊每200米為一段防火分區(qū)，共有30個(gè)防火分區(qū)，每段防火分區(qū)設(shè)置1臺(tái)工業(yè)交換機(jī)，在每段防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置3臺(tái)攝像機(jī)（區(qū)段出入口），分別檢測(cè)卸料口及兩邊的防火門，監(jiān)測(cè)任何進(jìn)入防火分區(qū)內(nèi)的人員狀況。全部的視頻監(jiān)控畫(huà)面都可以通過(guò)媒流體服務(wù)器限制、顯示，實(shí)現(xiàn)全范圍監(jiān)控并且可在監(jiān)視器上切換顯示各防火分區(qū)的監(jiān)視畫(huà)面。5.4火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的

15、功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊的全程監(jiān)測(cè)，將火災(zāi)報(bào)警信息剛好、精確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)火情預(yù)警、火災(zāi)報(bào)警、火災(zāi)處理及疏散，同時(shí)通過(guò)廣播系統(tǒng)，向綜合管廊內(nèi)的工作人員廣播，使他們剛好撤離現(xiàn)場(chǎng)，保正人身平安等功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)：為使系統(tǒng)平安有效地進(jìn)行工作，在每段防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能感煙探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、火災(zāi)電話、火災(zāi)廣播揚(yáng)聲器、聲光報(bào)警器、分布式測(cè)溫光纖等設(shè)備。系統(tǒng)采納總線連接，感煙探測(cè)器設(shè)置間距為10米；手動(dòng)報(bào)警按鈕設(shè)置在卸料口，兩邊的防火門處。光纖測(cè)溫主機(jī)連接多條線性測(cè)溫光纜，測(cè)溫光纜主要監(jiān)測(cè)管溝內(nèi)電力電纜的溫度是否在正常的范圍內(nèi)運(yùn)行，對(duì)于管溝內(nèi)110kV的電力電纜，每根配置一條測(cè)溫光纜監(jiān)測(cè)其溫度的改變；

16、對(duì)于10kV的電力電纜，每層橋架上敷設(shè)如正弦波般走向的測(cè)溫光纜。該系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)精度為1°C,可隨意設(shè)置多級(jí)溫度報(bào)警值，光纖測(cè)溫主機(jī)可供應(yīng)一組繼電器輸出報(bào)警信號(hào)。消防聯(lián)動(dòng)：探測(cè)器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，火災(zāi)報(bào)警裝置聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，跳出該防火分區(qū)的視頻畫(huà)面，確認(rèn)報(bào)警。聯(lián)動(dòng)排煙系統(tǒng)：每段防火分區(qū)設(shè)置有排風(fēng)及排煙系統(tǒng)，正常時(shí)用于排風(fēng)，火災(zāi)時(shí)通過(guò)火災(zāi)聯(lián)動(dòng)限制器啟動(dòng)風(fēng)機(jī)排煙。 聯(lián)動(dòng)電源：火災(zāi)確認(rèn)后，通過(guò)火災(zāi)聯(lián)動(dòng)限制器切斷非消防電源。 聯(lián)動(dòng)消防廣播系統(tǒng)：火警時(shí)，監(jiān)控中心啟動(dòng)廣播切換模塊進(jìn)行消防廣播，特殊針對(duì)報(bào)警的防火分區(qū)、相鄰的防火分區(qū)進(jìn)行廣播疏散。 聯(lián)動(dòng)消防電話系統(tǒng)：限制中心可啟動(dòng)消防專用模塊和任一電話分機(jī)通話，現(xiàn)場(chǎng)任一分機(jī)或電話插孔處話機(jī)，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警限制器確認(rèn)后和消防主機(jī)通話錄音。5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)：本工程局域網(wǎng)采納千兆位以太網(wǎng)技術(shù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采納自適應(yīng)以太技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采納星型結(jié)構(gòu)，在中心限制室通過(guò)限制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)的連接及數(shù)據(jù)交換，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)限制站接入限制系統(tǒng)交換機(jī)，火災(zāi)報(bào)警裝置接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)限制中心各系統(tǒng)的集成及關(guān)聯(lián)互動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：采納windows2003 Advanced Server作為應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以及Internet/Intranet服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的操作平臺(tái)。交換機(jī)：限制系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中心交換機(jī)