古交兴能纯凝火力发电厂总发电容量约1800MW。电厂改造后,增加废热利用设施,改造为供热机组,可承担太原市8000万平方米采暖面积的供热量。在不增加古交当地环境污染排放量的情况下,可极大缓解太原市热源不足的问题。
电厂位于古交市境内,距太原市城区约37.8km,需长距离敷设供热管道。管道路由沿途经过3座隧道,分别为太原西山1号供热隧道,长约1432m；2号供热隧道,长约2435m；3号供热隧道,长约11040m。3座隧道均为单洞隧道,隧道净高为5m,隧道内轮廓净宽10.86m,两侧分别安装设置两层直径为DN1400的供热管道,隧道中央为行车道,行车道路面净宽4m,可用于巡检车辆单向通行。由于供热3#隧道较长,需分段供电,本次在洞内每隔1500m设置了一处洞内箱变。此外为了日常检修维护方便,洞内每隔1500m还设置了储藏室。隧道内部环境较为特殊,供热管道不可避免会存在渗漏,冬季采暖季管道会存在挥发热,洞内温度较高,为典型的湿热环境。考虑到巡查、检修及远程视频监控补光的需要,拟在隧道主洞和相关洞室内设置照明设施。2 设计方案
根据现行相关标准规范、项目的实际情况及特点进行设计。参考国内外其他优秀设计项目的实际应用情况,取长补短,并尽可能提高以系统可靠性为前提下选用照明节能技术。系统总体经济、合理、稳定,施工简单、控制方便,经久耐用、维护少。
三座市政供暖管道隧道的照明系统主要用于日常管网的维护、巡检和远程视频监控补光,与公路隧道和铁路隧道有着本质的区别,经研究发现与城市综合管廊较为接近,因此,本项目隧道照明设计以《城市综合管廊工程技术规范》为主要参考规范。具体设计参数：隧道主洞照度为100lx,箱变洞室照度为200lx,储藏室洞室照度为50lx。 主洞、箱变、储藏室照度均匀度≥0.7,维护系数为0.7。
(1)灯具的选择
与其他照明灯具相比,LED灯具作为一种新兴光源,光源寿命长、光效高、耗能低、瞬间启动、显色性好、结构稳定、抗震性能好、指向性好、工作电压低、无辐射、对环境污染少等众多优点,尤其是LED灯抗潮湿性能好、工作温度低、色温高，为典型的冷色光源,更适合在本项目湿热环境中使用,故本次照明灯具采用LED灯。
(2)灯具布设
考虑到隧道土建结构及管道的布设位置,本次主洞、箱变洞室、储藏室照明灯具均采用顶部中央单排布灯。经计算,主洞灯具采用60W LED灯,灯具布设间距为6m；箱变洞室灯具采用60W LED灯,灯具布设间距为5m；储藏室灯具采用40W LED灯,灯具布设间距为8m。
(3)灯具安装
安装的照明灯具不能侵入隧道有效空间内,照明灯具需配置角度调节器,安装完成后调整光源照射角度,使路面整体亮度一致。
此外,为检修用电方便,本次在管道固定支架侧面安装检修插座,接入基本照明回路内,插座具有过载保护功能,负载不大于2000W,设置间距约150m。安装方式见图1。
图1 照明灯具安装图
(4)供电方式
本项目10kV电源由隧道古交侧2#泵站(35/10kV变电站)和太原侧3#泵站(35/10kV变电站)馈出,两座35kV站从上级变电站各引入两回35kV电源,形成双电源。其中2#泵站变电站馈出两回10kV电源,3#泵站变电站馈出4回10kV电源,采用电缆穿管埋地敷设至隧道变电所(箱变)。
隧道照明380V/220V电源由洞外变电所或洞内箱变馈出,供电电缆从洞外变电所或洞内箱变的低压配电柜引出,沿洞外管道进入洞内电缆沟,在适当位置沿隧道壁明管敷设至隧道上部电缆桥架内,沿桥架纵向敷设,桥架内电缆通过分支线与照明灯具相连。根据《城市综合管廊工程技术规范》7.4.1条,每个主洞照明段落分为两个回路,其中一个回路为应急照明回路,另一回路为基本照明回路；正常情况下主洞两照明回路均由市电供电,当隧道供电系统停止运行时,由供电系统提供的UPS为应急照明供电,正常照明关闭。
箱变洞室内照明回路接入供电系统UPS，储藏室内照明电源引自附近主线正常照明回路。照明系统回路原理见图2。
图2 照明线缆路由图
(5)照明系统接地
照明系统采用玻璃钢托盘式桥架内设置的镀锌扁钢作为照明系统的主接地干线,主接地干线每隔300m使用镀锌扁钢沿隧道壁与供配电系统在隧道电缆沟内设置的供电系统接地干线相连,并按供配电系统的接地系统分段,照明灯具外壳经NHYGF-BV-1.5mm2与桥架内扁钢相连实现保护接地。
(6)线缆的选择
本项目线缆使用环境较为特殊,线缆需具有抗热辐射、防水等性能。经比选,本次照明系统采用硅橡胶绝缘护套耐火电力电缆(NH-YGF),此种电缆最高工作温度可达180℃,具有耐热辐射、耐寒、耐酸碱及防水等特性,且柔软,易于敷设,在温度较高的环境下电气性能稳定,有较强的抗老化性能。
(7)控制方式
照明控制方式采用手动控制和自动控制方式两种相结合。手动控制采用照明控制按钮在现场控制各回路的开关；自动控制则由配套的隧道监控系统通过以太环网控制PLC控制各个照明回路的开关。可根据实际需要分段开关照明灯具,既满足运营需要,又节能环保。
(8)照明开关流程
隧道照明系统平时不开启,当需要工作人员进洞进行检修时,通过监控系统工业以太环网控制的PLC开启全线应急照明,部分段落需要增强照明亮度时,由检修人员通过现场按钮或通过对讲设备通知监控室值班人员开启正常照明。当检修完毕后,确定检修人员安全撤离后,通过监控系统工业以太环网关闭全部照明灯具。
箱变洞室、储藏室内照明灯具平时处于关闭状态,仅在人员进入洞室时或需要为监控摄像机补光时开启。箱变洞室照明可通过现场按钮开关也可通过监控系统PLC控制系统开关,储藏室仅由现场开关按钮控制。
(1)本项目隧道环境较为特殊,是典型的湿热环境,应选用具有抗潮、抗热性能的灯具和产品。
(2)目前LED灯具产品质量参差不齐, LED隧道灯宜在国家三部委推荐名单中且质量有保证的知名品牌中选取。
(3)当需要人员进洞检修时,应急回路应全部开启,以便于发生突发状况时人员的安全撤离。
常见供热管道敷设一般为埋地敷设或架空敷设,日常维护、检修较为方便。本项目供热管道穿山而过在隧道内敷设,在国内尚属于首例,在工程设计中无相关配套规范作为依据,设计深度难以掌握。且隧道内空间狭小,环境封闭,一旦发生故障或维修事故,抢修和救援非常困难,本项目的特殊环境决定了其在日常巡检、故障维修、施工安全方面的特殊性,相对于常见敷设方式,对配套的电气照明等附属设施设计方案提出了更加严格的要求,因此本次设计需采用专题探讨、横向参考相关类似项目和相近规范的办法,完成突破性设计。且在日常运营中应加强预警措施,建立快速反应机制,编制应急预案等,尽可能减少事故发生。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB 50838-2015城市综合管廊工程技术规范[S]. 北京：中国计划出版社,2015.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB 50054-2011低压配电设计规范[S]. 北京：中国计划出版社,2012.
[3] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB 50217-2007电力工程电缆设计规范[S]. 北京：中国计划出版社,2008.
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