隧道供配電和照明系統(tǒng)工作總結(jié)

供配電系統(tǒng)：

供配電系統(tǒng)是為整個隧道所有用電系統(tǒng)提供電力的機(jī)構(gòu)，是隧道電力的神經(jīng)中樞。主要由變電所、高低壓柜和變壓器組成。以下是供配電的系統(tǒng)圖：

照明系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)高壓柜組變壓器低壓柜組弱電系統(tǒng)消防系統(tǒng)

高壓柜組由1#進(jìn)線柜、提升柜、照明變壓器饋線柜、聯(lián)絡(luò)柜、2#進(jìn)線柜、風(fēng)機(jī)變壓器饋線柜組成。兩路不同的網(wǎng)電分別進(jìn)入1#和2#進(jìn)線柜。兩路網(wǎng)電一路為常用電源，一路為備用電源。當(dāng)常用電源停電時通過切換聯(lián)絡(luò)柜和電源柜開頭使用備用電源。照明變壓器饋線柜和風(fēng)機(jī)變壓器饋線柜分別與照明變壓器和風(fēng)機(jī)變壓器連接，把高壓電流傳給變壓器。

變壓器有風(fēng)機(jī)變壓器和照明變壓器，兩個變壓器分別把高壓饋線柜來的高壓電流轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的低壓電流，并送給低壓室。

低壓柜組由進(jìn)線柜、電容柜、饋線柜、聯(lián)絡(luò)柜組成。進(jìn)線柜和相應(yīng)的變壓器相連。把電流傳給電容柜，電容柜對其實現(xiàn)功率補(bǔ)償后傳給饋線柜。饋線柜為各電力系統(tǒng)提供電源接口。

高壓柜、低壓柜和變壓器都是一個個獨(dú)立的個體，并不能實現(xiàn)相應(yīng)的功能，只有它們正確有序的連接后才能實現(xiàn)各自的功能，實現(xiàn)供電的作用。首先我們要根據(jù)圖紙把它們放到相應(yīng)的室內(nèi)的相應(yīng)位置。其次用螺絲把各高壓柜和各低壓柜有機(jī)的連接到一起，使柜與柜之間緊密連接，不能有縫隙。再用銅排把各高壓柜和各低壓柜連接起來，實現(xiàn)柜與柜之間的電力連接。最后用導(dǎo)線進(jìn)行二次接線，實現(xiàn)特定功能。高壓柜與變壓器之間用高壓電纜連接，變壓器與低壓柜之間用銅排進(jìn)行連接。

二次接線是在高低壓柜安裝好后用導(dǎo)線把某些柜與柜之間的端子連接起來，實現(xiàn)電器的連鎖功能。為了實現(xiàn)常用電源與備用電源的切換輔助功能，我們要對兩路進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜的某些端子進(jìn)行連接，使得1#進(jìn)線柜開關(guān)QF1，聯(lián)絡(luò)柜開關(guān)QF2和2#進(jìn)線柜開關(guān)QF3這三個開關(guān)只能閉合其中的兩個。當(dāng)常用電源和備用電源都斷電時，起用EPS為部分電力設(shè)備供電，當(dāng)以EPS為電源時，為了使各個高低壓柜還能正常工作，我們要對各個高低壓柜進(jìn)行電源線連接。即把各個柜中的火線端子“L”和零線端子“N”分別連接起來。變電所與變電所之間要輔助供電，以恒山隧道為例。變電所之間高壓連接如下：

靈丘側(cè)變電所洞內(nèi)1#變電所洞內(nèi)2#變電所山陰側(cè)變電所

洞內(nèi)1#變電所從靈山側(cè)變電所饋電，洞內(nèi)2#變電所從山陰側(cè)變電所饋電。當(dāng)靈丘側(cè)變電所的網(wǎng)電停電時，洞內(nèi)1#變電所和靈丘側(cè)變電所又可以從洞內(nèi)2#變電所饋電。山陰側(cè)停電時，也可以從洞內(nèi)1#變電所饋電。

照明系統(tǒng)：

照明系統(tǒng)就是用電點亮隧道的系統(tǒng)。其主要包括主電纜的衍射、配電箱的安裝、分支電纜的衍射和照明燈具的安裝連接。

照明系統(tǒng)圖如下：

低壓饋線柜主電纜配電箱分支電纜照明燈具

主電纜衍射：主電纜衍射的介面是要在電纜井挖好，電纜溝托架打好為前提的。在對主電纜進(jìn)行衍射時，我們要根據(jù)圖紙結(jié)合實際情況，確定每一根電纜的起止位置，并做好相應(yīng)的電纜預(yù)留，且在電纜的始末端和中間接頭貼好標(biāo)簽。

配電箱接線：配電箱是連接主電纜和分支電纜的關(guān)節(jié)處，用它來控制各回路的照明設(shè)備。根據(jù)主電纜和分支電纜末端所貼標(biāo)簽，把相應(yīng)電纜接入配電箱對應(yīng)的端子上。

分支電纜衍射：分支電纜的衍射是在檢查預(yù)埋后，確定預(yù)埋管是通的前提下進(jìn)行的。衍射前要根據(jù)圖紙和實際情況確定每根電纜的起止點，在電纜的始末端同樣要貼好標(biāo)簽，以便于配電箱接線和燈具接線，最后通過預(yù)埋孔，一個孔一個孔的把電纜穿到預(yù)埋管內(nèi)。

燈具導(dǎo)線連接：燈具導(dǎo)線連接首先要確定每盞燈所對應(yīng)的是那一個回路，應(yīng)接那一根分支電纜及火線應(yīng)接那一顏色的花線。確定后，我們把燈具上的火線（黃或綠或紅）、零線（藍(lán)色）、地線（花線）分別與分支電纜的火線、零線、地線進(jìn)行連接。

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電纜隧道供配電及照明設(shè)計

來源：上海市政工程設(shè)計研究總院作者：袁丁

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北京西路華夏西路電纜隧道工程中的供配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)設(shè)計。針對我國電纜隧道建設(shè)目前仍處于起步階段,缺乏相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的情況,著重介紹了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定、接地系統(tǒng)、設(shè)備控制、設(shè)備選型等方面的內(nèi)容,為同類型工程實例提供成功經(jīng)驗。

引言

電纜隧道是能敷設(shè)多條電纜線路的地下土建設(shè)施,可以合理開發(fā)和綜合利用城市地下空間。國內(nèi)電纜隧道建設(shè)起步相對較晚,但北京、上海等一些大城市為解決城市發(fā)展和用地資源緊張的矛盾,已經(jīng)開始致力于電纜隧道的建設(shè),如上海目前已建成的北京西路-華夏西路500kV等級的電纜隧道,利用長江隧橋中隧道220kV電纜隧道,復(fù)興路、曹安路-于田路等220kV及以下電壓等級的電纜隧道。1工程概況

上海北京西路、華夏西路電纜隧道起點為北京西路的500kV世博變電站,終點為錦繡路(華夏西路)500kV三林變電站,全長約15.1km,是國家電網(wǎng)公司根據(jù)上海總體電網(wǎng)規(guī)劃,為解決中心城區(qū)高壓走廊入地、加強(qiáng)骨干電網(wǎng)的聯(lián)系、確保世博用電而建設(shè)的。根據(jù)工程線路方案,電纜隧道中5.5m直徑的電纜隧道長約10.3km,3.5m直徑的電纜隧道長約4.8km。該工程范圍內(nèi)共設(shè)工作井15座,各工作井間最小間距約525m,最大約1400m,斷面如圖1所示。該工程是國內(nèi)首條500kV電壓等級的電纜隧道,無論從送電電壓等級、建設(shè)長度、斷面尺寸等方面,均為目前同類型工程之最,其輔助系統(tǒng)的規(guī)模亦很可觀。供電和照明系統(tǒng)是電纜隧道輔助系統(tǒng)之一,為電纜隧道內(nèi)的所有用電設(shè)備提供安全可靠的電源,并提供必要的照明,以確保電力電纜隧道正常運(yùn)行。電纜隧道內(nèi)的用電負(fù)荷包括照明、風(fēng)機(jī)、水泵、監(jiān)控系統(tǒng)、檢修設(shè)備等,具有數(shù)量多、分布散等特點。其中,數(shù)量最多的是照明燈具,約8000多套,照明負(fù)荷隨電纜隧道呈線狀分布,為分散負(fù)荷;容量相對較大的風(fēng)機(jī)和水泵,相對集中設(shè)置在工作井內(nèi),為集中負(fù)荷。集中負(fù)荷約占整個隧道用電負(fù)荷總?cè)萘考s70%。

2供配電及照明設(shè)計

電纜隧道屬于地下建筑,空間小,出口少,內(nèi)部環(huán)境較惡劣,對設(shè)備性能要求高。由于沒有針對電纜隧道工程專門的規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)也沒有同規(guī)模的相似工程可供參考或借鑒,因此供電照明設(shè)計存在一定難度,著重解決設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備控制、接地系統(tǒng)等方面的問題。

2.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2.1.1用電負(fù)荷等級

隧道內(nèi)用電設(shè)備較多,合理地確定用電設(shè)備的負(fù)荷等級,關(guān)系到安全運(yùn)行和工程造價。在設(shè)計過程中,充分考慮電纜隧道的特殊性,并與上海電網(wǎng)建設(shè)公司、上海輸配電公司交流,聽取運(yùn)行方的需求后,確定了合理的負(fù)荷等級:(1)一級負(fù)荷:應(yīng)急照明、監(jiān)控設(shè)備。(2)二級負(fù)荷:風(fēng)機(jī)、水泵、正常照明。(3)三級負(fù)荷:檢修電源等。

根據(jù)不同負(fù)荷等級對供電電源的要求,一級負(fù)荷采用雙電源供電并設(shè)在線式EPS(或UPS)的供電方式;二級負(fù)荷采用雙電源末端自切的供電方式;三級負(fù)荷采用單電源鏈?zhǔn)焦╇姺绞健?.1.2照明標(biāo)準(zhǔn)

電纜隧道的照明場所分為兩類,即工作井內(nèi)和隧道區(qū)間�？紤]到隧道工作井結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,設(shè)備布置規(guī)律性較差,進(jìn)出線纜相互交錯,為了便于檢修維護(hù),工作井內(nèi)的照度水平按照變電所的標(biāo)準(zhǔn)確定,為200lx;隧道區(qū)段內(nèi),由于結(jié)構(gòu)較單

一,且線纜路由整齊,設(shè)備較少,日常的維護(hù)工作量小,同時,考慮到隧道區(qū)段長14km,若采用較高的照明標(biāo)準(zhǔn),需裝設(shè)大量的照明燈具,造成工程投資的增加,運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)提高,實無必要。因此,區(qū)段的照明度水平按照滿足一般巡視要求即可,確定為50lx,若區(qū)段內(nèi)需要檢修,則可通過就近的檢修箱接臨時照明電源解決。2.2供配電系統(tǒng)2.2.1供電電源

根據(jù)電纜隧道構(gòu)造和用電設(shè)備分布特點,電纜隧道采用多點、分散供電方式,以每個工作井為一個受電電源點,接受外部電源。根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計,該工程用電設(shè)備總計算容量約為1500kW,其中最大的一個工作井的計算負(fù)荷為120kW,按照上海市電業(yè)規(guī)定,所有受電點均采用220/380V供電。每個受電點由兩路220/380V電源供電,相鄰受電電源點的供電分界在這兩個工作井隧道區(qū)段的中點處。兩路電源同時運(yùn)行,當(dāng)一路供電電源中斷供電時,另一路電源應(yīng)能滿足該工作井供電范圍內(nèi)所有一、二級負(fù)荷的用電。

2.2.2供配電系統(tǒng)接線

各供電電源點的220/380V配電系統(tǒng)采用單母線分段不設(shè)分段開關(guān)的接線方式。用電設(shè)備的配線采用放射式與鏈?zhǔn)较嘟Y(jié)合的方式。

2.2.3無功補(bǔ)償

對風(fēng)機(jī)、水泵等大容量用電設(shè)備采用單機(jī)就地補(bǔ)償,所有照明燈具均配電子鎮(zhèn)流器,使電源進(jìn)線處的功率因數(shù)不低于0.9。

2.3接地系統(tǒng)

工作井內(nèi)220/380V配電系統(tǒng)接地型式為TT制。各工作井以底板內(nèi)基礎(chǔ)鋼筋為接地體,在隧道內(nèi),利用盾構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)作為接地體,并利用在隧道側(cè)壁上預(yù)埋的電纜支架焊接鋼環(huán)作為外引接地板,在兩側(cè)電纜支架上各敷設(shè)2根通長的40m!4m扁鋼作為接地線,與工作井內(nèi)接地裝置接通,使整條隧道成為一個貫通的接地體,供設(shè)備接地用。同時在工作井和區(qū)段內(nèi)采取等電位聯(lián)結(jié)措施。

由于隧道內(nèi)的500kV和220kV系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng),按照上海電力院的設(shè)計,在隧道兩側(cè)的電纜支架上設(shè)置了系統(tǒng)專用的接地銅排,并連接到各工作井設(shè)置的接地裝置上。因此,電纜隧道中,實際上存在著兩個接地系統(tǒng),一個是電力系統(tǒng)的接地系統(tǒng),另一個則是隧道輔助系統(tǒng)(包括220/380V和弱電系統(tǒng))的接地系統(tǒng)。從理論上講,這兩個系統(tǒng)接地應(yīng)分開,但由于隧道結(jié)構(gòu)的特殊性,其實是分不開的,也就是兩個接地系統(tǒng)是共地的。那么,當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,特別是發(fā)生單相接地故障時,是否會因為共地的原因,而對輔助系統(tǒng)的設(shè)備產(chǎn)生危害呢?根據(jù)華東電力試驗研究院220kV滬崇蘇輸變電工程#關(guān)鍵技術(shù)報告三隧道內(nèi)電纜接地方式研究報告結(jié)論表明:當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,最大的地電位上升不會超過400V,220/380V電氣設(shè)備的最低額定絕緣電壓為600V,且電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的切除時間不會超過0.5s,因此,輔助系統(tǒng)的地可以和電力系統(tǒng)的地共用。但為了運(yùn)行和維護(hù)方便,在隧道內(nèi)仍單獨(dú)設(shè)置了輔助系統(tǒng)接地裝置,專供輔助系統(tǒng)的用電設(shè)備接地用,即隧道內(nèi)的接地系統(tǒng)為共地不共線的方式。

2.4設(shè)備控制2.4.1動力設(shè)備

所有動力設(shè)備均有就地手動和監(jiān)控系統(tǒng)自動控制兩種模式。在自動模式下,風(fēng)機(jī)通過監(jiān)控系統(tǒng)檢測隧道內(nèi)環(huán)境狀況,自動起停風(fēng)機(jī),火災(zāi)時由FAS系統(tǒng)直接控制;水泵則根據(jù)集水坑液位高低,由監(jiān)控系統(tǒng)控制。

2.4.2照明設(shè)施

隧道內(nèi)照明燈具數(shù)量眾多,選擇適當(dāng)?shù)臒艟呖刂颇Ｊ?既便于運(yùn)行控制和巡視檢修,又避免不必要的電能消耗、降低運(yùn)行成本,是照明控制需著重考慮的方面。該工程采用了智能照明控制系統(tǒng),利用隧道的監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)有的硬件和軟件資源,照明系統(tǒng)采用分層、分布式體系結(jié)構(gòu),對隧道內(nèi)所有照明設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)視、控制和管理。隧道照明控制區(qū)域分為工作井和隧道區(qū)段,不同區(qū)域通過相應(yīng)的配電控制回路進(jìn)行供電。

照明控制柜內(nèi)留遠(yuǎn)程I/O接口給監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)可以通過區(qū)域控制器、通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實現(xiàn)對照明設(shè)施的控制。

照明智能控制系統(tǒng)由照明控制面板、智能照明控制遠(yuǎn)程站和隧道區(qū)域控制器組成。工程范圍內(nèi)共設(shè)置15套照明智能控制終端,其中主控工作井4套、分控工作井11套。為了便于工作人員進(jìn)出工作井、隧道時方便地對現(xiàn)場照明設(shè)施進(jìn)行控制,在工作井出入口、隧道出入口設(shè)置照明智能控制面板,工作井下一層設(shè)置照明智能控制遠(yuǎn)程站。隧道區(qū)域控制器通過智能照明控制遠(yuǎn)程站I/O接口實現(xiàn)照明的遠(yuǎn)程手動控制、自動控制、聯(lián)動控制等功能。

2.4.3智能照明系統(tǒng)現(xiàn)場控制設(shè)備布置方案

照明智能控制面板設(shè)置在工作井出入口,配置按鈕,功能為開/關(guān)本工作井內(nèi)照明。隧道區(qū)域控制器照明智能控制遠(yuǎn)程站設(shè)置在工作井下一層。

在工作井內(nèi)各層隧道入口處,設(shè)置若干照明智能控制面板(數(shù)量根據(jù)單孔、多孔隧道定),功能為開/關(guān)隧道照明或開/關(guān)工作井照明。

在隧道監(jiān)控中心,工作人員可通過監(jiān)控主機(jī)完成對隧道照明設(shè)施的監(jiān)視、異常工況的報警和緊急事故處理。當(dāng)發(fā)生異常事故時,通過人工干預(yù),自動或手動控制照明設(shè)施。為了滿足監(jiān)控需要,在電子井蓋、門禁被打開的同時,或紅外報警探測器有探測信號時,報警主機(jī)輸出信號可與區(qū)域控制器聯(lián)動,觸發(fā)區(qū)域控制器打開工作井內(nèi)的照明,如圖3所示。該工程的智能照明控制系統(tǒng)與隧道監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,充分利用監(jiān)控系統(tǒng)的平臺,但在控制上又相對獨(dú)立,照明控制設(shè)備的設(shè)置充分考慮運(yùn)行管理的便利性,同時節(jié)約了可觀的軟硬件設(shè)施和大量的線纜,在滿足功能需求的同時,降低了工程造價。

2.5設(shè)備選型2.5.1動力設(shè)備

隧道內(nèi)工作環(huán)境較惡劣,空間局促,為確保設(shè)備可靠運(yùn)行,并節(jié)約土建工程費(fèi)用,所選設(shè)備要求結(jié)構(gòu)緊湊,具有防水、防潮、防銹功能。所有低壓配電柜和設(shè)備控制柜的防護(hù)等級均為IP65,且柜內(nèi)均配備溫、濕度控制器和防潮加熱器,能根據(jù)隧道內(nèi)環(huán)境情況,自動運(yùn)行。

2.5.2照明設(shè)備

該工程的照明燈具選用力求結(jié)構(gòu)緊湊、小巧,盡量少占空間,燈具防護(hù)等級選用IP65,每套燈具均配1.5m長的燈頭線。在燈具生產(chǎn)時,燈頭線已和燈具連接好,連接處的IP等級亦要求達(dá)到IP65,以保證燈具的整體防護(hù)效果,便于施工。燈具的光源采用顯色性好、光效高的三基色T5熒光燈管,功率為2!14W,配電子鎮(zhèn)流器。

2.6設(shè)備布置

各工作井內(nèi)的低壓配電柜設(shè)在下一層,用電設(shè)備控制箱(柜)就近安裝在所控制的設(shè)備附近。隧道區(qū)間內(nèi)間距約150m,設(shè)1個檢修電源箱,便于檢修和維護(hù)。

隧道內(nèi)的照明燈具吸頂安裝在隧道頂部,安裝支架焊接固定在預(yù)埋件上,縱向安裝間距7.5m,每一回路采用三相供電,盡量各相平衡。工作井內(nèi)照明燈具吸頂安裝在樓板上,或側(cè)裝在工作井內(nèi)壁上。

2.7電纜敷設(shè)

隧道區(qū)段內(nèi),在頂部留有一層電纜橋架,供輔助系統(tǒng)的供電和照明線纜敷設(shè)用。在工作井內(nèi)供電和照明線纜沿頂部或側(cè)壁電纜橋架敷設(shè),無電纜橋架處穿保護(hù)管明敷。所有電纜在穿越結(jié)構(gòu)層板的孔洞、防火隔斷和配電箱(柜)時,均需用防火堵料進(jìn)行封堵。

3結(jié)語

北京西路華夏西路電纜隧道于201*年開工建設(shè),201*年3月投入運(yùn)行,至今運(yùn)行效果良好。電纜隧道作為一種地下建筑,能有效利用地下空間。由于電纜隧道的建設(shè)在我國還處于起步階段,包括輔助的供電照明系統(tǒng)在內(nèi),國家尚未頒布相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,因此,給設(shè)計人員帶來了一定困難。但只要設(shè)計人員根據(jù)電纜隧道的工程特點和運(yùn)行需求,參照類似的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合同類型工程實例,就能設(shè)計合理的方案。

[1]GB500521995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].[2]GB50034201*建筑照明設(shè)計規(guī)范[S].[3]DGJ08-100201*低壓用戶電氣裝置規(guī)程[S].

[4]華東電力試驗研究院220kV滬崇蘇輸變電工程關(guān)鍵技術(shù)報告三隧道內(nèi)電纜接地方式研究報告[R].

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