城市綜合管廊艙構式變電站隔離特性論證

項立榕

(福建省交通規劃設計院　福建福州　350004)

?

城市綜合管廊艙構式變電站隔離特性論證

項立榕

(福建省交通規劃設計院福建福州350004)

針對綜合管廊配電節點處無隔離措施的現象，闡述艙構式變電站在綜合管廊應用的可避險功能，提出綜合管廊節點安全保障的核心特征，是綜合管廊與艙構式變電站之間的隔離措施。結合國家電氣相關規范對管廊變電站設置要求尚無規定，指出預留操作間距、檢修通道的必要性，及其對危險環境避險應用的重大意義。同時根據管廊所處的道路情況，充分利用管廊艙構式變電站的地面與地下隔離措施，優化管廊變電站靠近電源、靠近負荷中心的供電方法，并將路面照明及其控制用電設備一并結合納入管廊艙構式變電站的供電系統，避免和減少地面變電站占用土地。

綜合管廊；艙構式變電站；操作空間；隔離檢修；隔離通道； 隔離措施

1　概述

綜合管廊是新型城市市政基礎網絡設施現代化的重要標志。其重要作用，是將道路沿線的架空和埋設的管線集中在綜合管廊內敷設與維護，避免建設工程在埋設管線與維修管線時路面重復開挖的現象。本文就綜合管廊與管廊艙構式變電站隔離措施這一核心特征，闡述艙構式變電站預留隔離門、隔離安全逃生通道和隔離檢修操作空間的重要性。在探討滿足綜合管廊各類孔口結構的基礎上，根據中華人民共和國國家標準《城市綜合管廊工程技術規范》BG50838-2015第 5.4.1條：“綜合管廊的每個艙室應設置人員出入口、逃生口、吊裝口、進風口、排風口、管線分支口等”[1]的設計要求，以及管廊艙構式變電站特有的隔離措施和隔離功能，將管廊外部變電站的高/低壓系統。整體隔離移入到綜合管廊的內部。其中的隔離結構必要性設置就顯得尤其重要。

管廊艙構式變電站，通過隔離措施不但對綜合管廊內部消防、報警、通風、照明等用電設備起到重要作用，還可通過擴展將路面照明系統及其控制用電設備一并結合納入的供電系統，因此在考慮供電半徑范圍的變壓器尺寸的布置時，應根據中華人民共和國國家標準《供配電系統設計規范》 GB 50052-2009 5.0.4 “正常運行情況下，用電設備端子處電壓偏差允許值宜符合下列規定要求：

(1)電動機為±5%額定電壓。

(2) 照明：在一般工作場所為±5%額定電壓；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%，-10%額定電壓；應急照明、道路照明和警衛照明等為+5%，-10%額定電壓。

(3) “其他用電設備當無特殊規定時為±5%額定電壓”[1]同時，還應符合中華人民共和國國家標準《城市綜合管廊工程技術規范》BG50838-2015“ 5.4.5. 綜合管廊吊裝口的最大間距不宜超過400m”[2]的規定，來計算供電距離和選擇變壓器尺寸。由于地下綜合管廊內的照明面積和照度與地面道路的照明面積和照度的要求比較起來小很多，因此從集中供配電角度考慮，可將地下和地面部分的照明用電容量一并納入管廊艙構式變電站。這樣既解決了管廊變電站的重復設置問題，也減少了地面變電站占用人行道和綠化帶以及遮擋視線的矛盾。

2　管廊變電站無隔離措施的危險性分析

2.1地面型變電站分析

因為綜合管廊本身結構尺寸限制，采用地面型的戶外高壓/低壓預裝式變電站時，由于其結構體積龐大，受到供配電設備操作安全尺寸的限制，無法將成套設備整體納入管廊地下附屬艙室內，因此地面變電站設備會受到地下水位的影響，又因其占地面積大、密封條件差，安裝隔離防水措施薄弱。對此地面型變電站會造成以下不足和危險：

(1)地面變電站占用綠化面積和人行通道，需要隔離圍欄防護，設備故障時容易傷害到變電站周圍的人；

(2)地面變電站長期受到日曬和風雨的侵蝕，因無隔離防水措施，容易受到洪水沖擊造成設備短路故障；

(3)地面變電站放置在綜合管廊外部，管廊總配電箱無隔離措施，達不到就地控制和保護要求。

2.2地下式變電站分析

圖1　一體成型平面示意圖

地下式變電站分兩種形式，一種采用地下式變壓器與自帶的緊湊型低壓配電設施的組合配電方式，可設置在綜合管廊內，但缺少高壓隔離設備保護；另一種，地埋整體式高/低壓變電站，帶高壓隔離保護，全套設備可埋入地下，因體積龐大，不能設置在綜合管廊內。雖然以上兩種形式的地下變電站，都采用全密封電纜連接防水保護，但都存在無隔離檢修通道和管廊隔離措施，因此在發生火災和水淹災害時，仍然會造成變電站設備無法得到及時與管廊隔離和搶修現象。所以簡單采用地下式變壓器等埋地設施，并不能可靠保證現場電氣設備維修與人身安全。

3　管廊變電站艙構式隔離通道的必要性分析

現有的綜合管廊容納了給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱水、電力、通信等城市工程管線，從結構的復雜性和四周環境的潮濕角度分析，綜合管廊內存在爆炸、火災危險和水淹的危險。為此《城市綜合管廊工程技術規范》BG50838-2015“第 7.3.4.條：綜合管廊內電氣設備應符合下列規定。

(1) 電氣設備防護等級應適應地下環境的使用要求，應采取防水防潮措施，防護等級不應低于IP54。

(2) 電氣設備應安裝在便于維護和操作的地方，不應安裝在低洼、可能受積水浸入的地方；

(3) 電源總配電箱宜安裝在管廊進出口處；

(4) 天然氣管道艙內的電氣設備應符合現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB 50058有關爆炸性氣體環境2區的防爆規定。[1,3]

上述規范的規定，是防止艙室之間突發，對維護人員和設備進行必要的避險和隔離。而從綜合管廊變電站隔離設置角度，上述規范的規定，尚可增加地下變電站的設置要求和隔離逃生要求以及必要的防火、防水的隔離措施，以確保維修人員對電氣設備檢修時的安全，將事故范圍減小控制在一定區域。

管廊艙構式變電站逃生的重要環節，就是除了綜合管廊之間需要隔離措施，對管廊與管廊變電站之間，還應該在設置隔離防火門、檢修操作空間以及相應的排煙設施的同時，留出帶隔離措施的逃生通道。這一點改善了現有地上、地下式、地埋式變電站都不具備管廊的隔離逃生條件。管廊艙構式變電站通過隔離措施，使管廊變電站具備與綜合管廊節點間之間的隔離條件下的互連互通條件，形成具有特有的一體成型的管廊艙構式變電站隔離特征詳圖1和圖2。分體成型管廊艙構式變電站的隔離特征詳圖3和圖4。

圖2　一體成型剖面示意圖

圖3　分體成型平面示意圖

圖4　分體成型剖面示意圖

這兩種管廊附屬電氣艙室組成的管廊艙構式變電站。都具有與其它管廊附艙位置相通的連接通道和通過防火門連接到管廊主體，并可靈活調整管廊的電氣艙室位置，方便電氣設備系統的配套隔離設置，方便纜線進出和帶隔離措施，方便檢修并安全避險的特點。

4　管廊變電站艙構式隔離的優點

(1)從管廊構筑物空間結構設置方面：管廊艙構式變電站不占用路邊的綠化面積和人行通道，對放置位置不用設置防護圍欄，不會長期受到日曬和風雨的侵蝕，不會受到地面的洪水沖擊。

(2)從管廊構筑物標準設置方面：當綜合管廊在遇到構筑物不規則結構段時，地面變電站位置會造成設置上無法避讓道路周圍其它設施，分體管廊艙構式變電站可以靈活調整就近電氣裝置位置，避免綜合管廊改線和供配電設施遠離電源和負荷中心以及經濟性價比的不合理現象。

(3)從設置電氣裝置技術方面：解決了變壓器不在管廊內，造成增大供電距離，偏離管廊低壓供配電設備的負荷中心，和低壓聯絡電纜引入到艙室的長度和數量等線路損耗；也克服了管廊內、外之間的多級重復低壓配電級數，甚至超過規范規定低壓配電不宜超過三級的要求，以及達不到管廊就地控制的使用要求。

(4)從電氣裝置技術密封方面：依據規范“電氣設備防護等級應適應地下環境的使用要求，應采取防水防潮措施，防護等級不應低于IP54”。綜合管廊處于四周環境潮濕的地下投料供配電艙，可以滿足規范規定的密封、散熱的防護要求，也達到防水防潮的規范規定要求。

(5)從電氣裝置緊湊技術設置方面：解決了地下式變壓器自帶的緊湊型變配電設施，缺少高壓隔離保護和變電站現場不能高壓隔離進行檢修，以及發生水淹災害時設備無法及時搶修等問題，并能可靠保證現場維修時的電氣設備與人身安全。同時還能通過整體加大投料艙建筑空間結構面積，解決變壓器、高低壓現場保護設備的安裝位置對管廊的土建結構影響和降低工程造價。

5　結論

無論是基于地面型變電站，還是地下式變壓器自帶緊湊型變配電設施的方式變電站，以及采用整套埋地式措施的變電站，都達不到在綜合管廊內就地設置隔離措施完善的高/低壓供配電裝置，和就地解決帶高/低壓隔離設備的控制和檢修，以及就地保障人身安全的隔離通道的綜合條件要求，因此，上述管廊艙構式變電站特有隔離特征，對變電站和檢修人員具有顯著的安全避險優點。

[1]GB 50052-2009 供配電系統設計規范[S].

[2]GB 50838-2015城市綜合管廊工程技術規范[S].

[3]GB 50058 爆炸危險環境電力裝置設計規范[S].

Demonstration of isolation characteristic of Cabin type substation in urban comprehensive pipe gallery

XIANG Lirong

(Fujian Communications planning and Design Institute,Fuzhou 350004)

Based on the comprehensive pipe Gallery distribution node without the phenomenon of isolation measures,this Cabin type substation of substation can be safe in the composite pipe gallery application function, put forward the core of the Comprehensive pipe Gallery node security features, is a comprehensive pipe Gallery and isolation measures between the Cabin type structure type transformer substation. Combining with the national electrical related specification requirement for pipe gallery substation Settings insufficient , Points out the necessity of the reserved channel spacing operation, maintenance, and its significance on the application of the dangerous environment safety. At the same time, according to the pipe rack of road conditions, make full use of the pipe gallery module structure type of the ground and underground substation isolation measures, optimization of pipe gallery substation near the power supply, close to the center of the load power supply method, and will road lighting and control electricity equipment together comprehensive pipe Gallery class frame Cabin type substation of power, and to out avoid and reduced ground substation occupied land of solution approach.

Comprehensive pipe Gallery； Cabin type substation；Operating space；Isolation repair；Isolation channel；buffer action; buffer function

項立榕(1959.6-),男，工程師。

E-mail:cnxlr@qq.com

2016-06-11

TU852

A

1004-6135(2016)08-0115-03