电缆隧道供配电及照明设计[2]

　　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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