隧道供配电和照明系统工作总结
供配电系统：
供配电系统是为整个隧道所有用电系统提供电力的机构，是隧道电力的神经中枢。主要由变电所、高低压柜和变压器组成。以下是供配电的系统图：
照明系统通风系统高压柜组变压器低压柜组弱电系统消防系统
高压柜组由1#进线柜、提升柜、照明变压器馈线柜、联络柜、2#进线柜、风机变压器馈线柜组成。两路不同的网电分别进入1#和2#进线柜。两路网电一路为常用电源，一路为备用电源。当常用电源停电时通过切换联络柜和电源柜开头使用备用电源。照明变压器馈线柜和风机变压器馈线柜分别与照明变压器和风机变压器连接，把高压电流传给变压器。
变压器有风机变压器和照明变压器，两个变压器分别把高压馈线柜来的高压电流转变为相应的低压电流，并送给低压室。
低压柜组由进线柜、电容柜、馈线柜、联络柜组成。进线柜和相应的变压器相连。把电流传给电容柜，电容柜对其实现功率补偿后传给馈线柜。馈线柜为各电力系统提供电源接口。
高压柜、低压柜和变压器都是一个个独立的个体，并不能实现相应的功能，只有它们正确有序的连接后才能实现各自的功能，实现供电的作用。首先我们要根据图纸把它们放到相应的室内的相应位置。其次用螺丝把各高压柜和各低压柜有机的连接到一起，使柜与柜之间紧密连接，不能有缝隙。再用铜排把各高压柜和各低压柜连接起来，实现柜与柜之间的电力连接。最后用导线进行二次接线，实现特定功能。高压柜与变压器之间用高压电缆连接，变压器与低压柜之间用铜排进行连接。
二次接线是在高低压柜安装好后用导线把某些柜与柜之间的端子连接起来，实现电器的连锁功能。为了实现常用电源与备用电源的切换辅助功能，我们要对两路进线柜和联络柜的某些端子进行连接，使得1#进线柜开关QF1，联络柜开关QF2和2#进线柜开关QF3这三个开关只能闭合其中的两个。当常用电源和备用电源都断电时，起用EPS为部分电力设备供电，当以EPS为电源时，为了使各个高低压柜还能正常工作，我们要对各个高低压柜进行电源线连接。即把各个柜中的火线端子“L”和零线端子“N”分别连接起来。变电所与变电所之间要辅助供电，以恒山隧道为例。变电所之间高压连接如下：
灵丘侧变电所洞内1#变电所洞内2#变电所山阴侧变电所
洞内1#变电所从灵山侧变电所馈电，洞内2#变电所从山阴侧变电所馈电。当灵丘侧变电所的网电停电时，洞内1#变电所和灵丘侧变电所又可以从洞内2#变电所馈电。山阴侧停电时，也可以从洞内1#变电所馈电。
照明系统：
照明系统就是用电点亮隧道的系统。其主要包括主电缆的衍射、配电箱的安装、分支电缆的衍射和照明灯具的安装连接。
照明系统图如下：
低压馈线柜主电缆配电箱分支电缆照明灯具
主电缆衍射：主电缆衍射的介面是要在电缆井挖好，电缆沟托架打好为前提的。在对主电缆进行衍射时，我们要根据图纸结合实际情况，确定每一根电缆的起止位置，并做好相应的电缆预留，且在电缆的始末端和中间接头贴好标签。
配电箱接线：配电箱是连接主电缆和分支电缆的关节处，用它来控制各回路的照明设备。根据主电缆和分支电缆末端所贴标签，把相应电缆接入配电箱对应的端子上。
分支电缆衍射：分支电缆的衍射是在检查预埋后，确定预埋管是通的前提下进行的。衍射前要根据图纸和实际情况确定每根电缆的起止点，在电缆的始末端同样要贴好标签，以便于配电箱接线和灯具接线，最后通过预埋孔，一个孔一个孔的把电缆穿到预埋管内。
灯具导线连接：灯具导线连接首先要确定每盏灯所对应的是那一个回路，应接那一根分支电缆及火线应接那一颜色的花线。确定后，我们把灯具上的火线（黄或绿或红）、零线（蓝色）、地线（花线）分别与分支电缆的火线、零线、地线进行连接。
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电缆隧道供配电及照明设计
来源：上海市政工程设计研究总院作者：袁丁
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北京西路华夏西路电缆隧道工程中的供配电系统和照明系统设计。针对我国电缆隧道建设目前仍处于起步阶段,缺乏相关技术规范和标准的情况,着重介绍了设计标准的确定、接地系统、设备控制、设备选型等方面的内容,为同类型工程实例提供成功经验。
引言
电缆隧道是能敷设多条电缆线路的地下土建设施,可以合理开发和综合利用城市地下空间。国内电缆隧道建设起步相对较晚,但北京、上海等一些大城市为解决城市发展和用地资源紧张的矛盾,已经开始致力于电缆隧道的建设,如上海目前已建成的北京西路-华夏西路500kV等级的电缆隧道,利用长江隧桥中隧道220kV电缆隧道,复兴路、曹安路-于田路等220kV及以下电压等级的电缆隧道。1工程概况
上海北京西路、华夏西路电缆隧道起点为北京西路的500kV世博变电站,终点为锦绣路(华夏西路)500kV三林变电站,全长约15.1km,是国家电网公司根据上海总体电网规划,为解决中心城区高压走廊入地、加强骨干电网的联系、确保世博用电而建设的。根据工程线路方案,电缆隧道中5.5m直径的电缆隧道长约10.3km,3.5m直径的电缆隧道长约4.8km。该工程范围内共设工作井15座,各工作井间最小间距约525m,最大约1400m,断面如图1所示。该工程是国内首条500kV电压等级的电缆隧道,无论从送电电压等级、建设长度、断面尺寸等方面,均为目前同类型工程之最,其辅助系统的规模亦很可观。供电和照明系统是电缆隧道辅助系统之一,为电缆隧道内的所有用电设备提供安全可靠的电源,并提供必要的照明,以确保电力电缆隧道正常运行。电缆隧道内的用电负荷包括照明、风机、水泵、监控系统、检修设备等,具有数量多、分布散等特点。其中,数量最多的是照明灯具,约8000多套,照明负荷随电缆隧道呈线状分布,为分散负荷;容量相对较大的风机和水泵,相对集中设置在工作井内,为集中负荷。集中负荷约占整个隧道用电负荷总容量约70%。
2供配电及照明设计
电缆隧道属于地下建筑,空间小,出口少,内部环境较恶劣,对设备性能要求高。由于没有针对电缆隧道工程专门的规范、技术标准,国内也没有同规模的相似工程可供参考或借鉴,因此供电照明设计存在一定难度,着重解决设计标准、设备控制、接地系统等方面的问题。
2.1设计标准2.1.1用电负荷等级
隧道内用电设备较多,合理地确定用电设备的负荷等级,关系到安全运行和工程造价。在设计过程中,充分考虑电缆隧道的特殊性,并与上海电网建设公司、上海输配电公司交流,听取运行方的需求后,确定了合理的负荷等级:(1)一级负荷:应急照明、监控设备。(2)二级负荷:风机、水泵、正常照明。(3)三级负荷:检修电源等。
根据不同负荷等级对供电电源的要求,一级负荷采用双电源供电并设在线式EPS(或UPS)的供电方式;二级负荷采用双电源末端自切的供电方式;三级负荷采用单电源链式供电方式。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200lx;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14km,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50lx,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1500kW,其中最大的一个工作井的计算负荷为120kW,按照上海市电业规定,所有受电点均采用220/380V供电。每个受电点由两路220/380V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220/380V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220/380V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500kV和220kV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220/380V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220kV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400V,220/380V电气设备的最低额定绝缘电压为600V,且电力系统发生故障时的切除时间不会超过0.5s,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1.5m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150m,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201*年开工建设,201*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]GB500521995供配电系统设计规范[S].[2]GB50034201*建筑照明设计规范[S].[3]DGJ08-100201*低压用户电气装置规程[S].
[4]华东电力试验研究院220kV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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