淺談綜合管廊電氣設(shè)計要點

何佳良

摘 要：近年來，城市綜合管廊建設(shè)逐漸成為市政工程的重點內(nèi)容，而綜合管廊的電氣設(shè)計并未形成標準化、規(guī)范化的設(shè)計方案。筆者基于多個工程的設(shè)計經(jīng)驗，總結(jié)綜合管廊電氣設(shè)計的要點，為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；防火分區(qū)；供配電；燃氣艙

中圖分類號： TU99 文獻標志碼：A

城市綜合管廊工程，不僅可以解決市政管線路由混亂、道路反復(fù)開挖、損毀事故頻發(fā)、政府無法有效管理等一系列問題，還可以提高地下空間利用率、有效改善各種管線施工時對交通造成的影響、提升新型城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量、打造經(jīng)濟發(fā)展新動力。綜合管廊電氣設(shè)計與施工將直接影響管廊整體性能，為了促進綜合管廊在城市化進程中發(fā)揮更大的作用，應(yīng)不斷提高綜合管廊電氣設(shè)計水平。

1 綜合管廊電氣設(shè)計內(nèi)容

綜合管廊是指建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，通常情況下，綜合管廊以200m作為一個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)的兩端分別設(shè)置一個排風口、一個投料口兼進風口。

綜合管廊內(nèi)的監(jiān)控、消防、照明、排水、通風等系統(tǒng)的安全運行都需要穩(wěn)定的電力供應(yīng)，電氣設(shè)計是綜合管廊重要的附屬工程，其主要內(nèi)容包括變配電系統(tǒng)及供配電設(shè)計、電纜敷設(shè)設(shè)計以及照明、防雷、接地系統(tǒng)設(shè)計。

2 變配電系統(tǒng)及供配電設(shè)計

2.1 負荷等級劃分

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838—2015）：綜合管廊的消防設(shè)備、監(jiān)控與報警設(shè)備、應(yīng)急照明設(shè)備應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052）規(guī)定的二級負荷供電。天然氣管道艙的監(jiān)控與報警設(shè)備、管道緊急切斷閥、事故風機應(yīng)按二級負荷供電，宜采用兩回路供電；當采用兩回路供電困難時，應(yīng)另設(shè)置備用電源。其余用電設(shè)備可按三級負荷供電。

據(jù)此，綜合管廊常見用電設(shè)備電力負荷分級見表1。

綜合管廊工程內(nèi)含二級負荷，按照設(shè)計規(guī)范，需要雙回路供電。

2.2 變配電系統(tǒng)

綜合管廊用電設(shè)備的特點是帶狀分布且比較分散，考慮電壓偏差不宜超過供電標稱電壓的±5%，應(yīng)將低壓配電的供電范圍控制在500m以內(nèi)。故一般一個供電區(qū)間不超過1000m，按照每個防火分區(qū)200m計算，并考慮兩段母排平衡，每個供電區(qū)間大約包括4個防火分區(qū)，如圖1所示。綜合管廊工程應(yīng)按防火分區(qū)數(shù)量及長度劃分供電區(qū)間，在每一區(qū)間負荷中心靠近電力接線井處設(shè)置一座10/0.4kV箱式變電所。各箱式變電所均采用2路10kV電源供電，內(nèi)設(shè)一套高壓環(huán)網(wǎng)柜、一套低壓開關(guān)柜及兩臺10/0.4kV變壓器。變壓器負載率控制在50%～70%，并且一臺變壓器故障時另一臺變壓器能滿足所有一、二級負荷的用電要求。

2.3 低壓配電系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)低壓配電系統(tǒng)應(yīng)以防火分區(qū)段作為配電單元，在日常管理或事故、火災(zāi)發(fā)生時，配電系統(tǒng)都能方便地對每個防火分區(qū)內(nèi)的用電負荷及消防設(shè)備做出控制與聯(lián)動。

每個防火區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩臺二級負荷動力配電箱及兩臺三級負荷動力配電箱。其中1臺二級負荷配電箱及三級負荷配電箱負責該防火分區(qū)段內(nèi)綜合、電力、熱力等普通艙室的動力、照明、自控、消防等用電設(shè)備的配電；另1臺二級負荷配電箱及三級負荷配電箱負責該防火分區(qū)段內(nèi)燃氣艙相關(guān)設(shè)備的配電。二級負荷配電箱采用2路低壓電源供電，且來自不同段母排，三級負荷配電箱采用1路低壓電源供電，典型配電系統(tǒng)如圖2所示。低壓配電系統(tǒng)采用樹干式與放射式結(jié)合的方式向各防火分區(qū)配電箱供電。各防火分區(qū)配電箱集中設(shè)置于每個防火分區(qū)排風口配電間。

2.4 無功補償

所有箱式變電所均采用在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)無功功率自動補償裝置集中補償，最終使10kV側(cè)電源計量無功功率因數(shù)達到0.95以上。

3 照明設(shè)計

3.1 照明部分

根據(jù)規(guī)范要求，綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)正常照明和應(yīng)急照明。管廊內(nèi)人行道上的正常照明平均照度≥15lx，出入口和設(shè)備操作處的局部照度可為100lx，應(yīng)急照明照度≥5lx。當安裝高度≤2.2m時，照明燈具應(yīng)采用24V及以下安全電壓供電。當采用220V電壓供電時，應(yīng)采取防止觸電的安全措施，并應(yīng)敷設(shè)燈具外殼專用接地線。

正常照明和應(yīng)急照明均選用單管三防熒光燈，考慮節(jié)能、壽命等因素，采用LED光源。應(yīng)急照明備用時間≥60min，燃氣艙要求防爆型。管廊內(nèi)正常照明及應(yīng)急照明在艙室頂板中間位置吸頂安裝，照明燈具間距為5m，一般每隔兩盞普通照明燈具設(shè)置1盞應(yīng)急照明燈具，應(yīng)急照明燈具由二級負荷配電箱照明回路供電，普通照明燈具由三級電源配電箱照明回路供電。

照明燈具可實現(xiàn)手動/自動兩級控制：通過配電箱和設(shè)置在防火門處的照明按鈕箱實現(xiàn)手動控制；通過環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域控制器（ACU）進行自動控制。正常情況下，照明系統(tǒng)工況上傳至監(jiān)控中心，當發(fā)生火災(zāi)時可由火災(zāi)報警控制器強制點亮應(yīng)急照明，并切斷正常照明回路。

3.2 應(yīng)急疏散

安全疏散指示燈及安全出口指示燈均為消防認證產(chǎn)品，備用時間≥60min。安全疏散指示燈掛墻安裝或安裝于電纜支架上，不超過20m一處，距地高度不超過1m，從每個防火分區(qū)中點指向兩端的安全出口方向。安全出口指示燈在各配電單元分區(qū)防火門上方0.1m安裝，在管廊投料口、通風口處安全出口指示燈采用雙面顯示型，吸頂板安裝。

3.3 檢修電源

綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置交流220V/380V帶剩余電流動作保護裝置的檢修插座，其容量不宜小于15kW。安裝于電纜支架或墻上，高度不宜小于0.5m，在防火分區(qū)內(nèi)每40m～50m安裝一檔。天然氣艙內(nèi)的檢修插座應(yīng)滿足防爆要求，且僅允許在艙內(nèi)爆炸氣體濃度低于下限值的20%時送電。

4 電纜選型與敷設(shè)

由各箱式變電所至管廊配電單元的配電干線電纜選用預(yù)分支電纜，采用樹干式配電方式。箱變就近安裝于管廊電力管線引出端接線井旁，并預(yù)埋10SC100穿線管至電力管線接線井。通風口配電間內(nèi)配電箱的饋電電纜通過預(yù)留洞向管廊內(nèi)各艙室用電設(shè)備饋電，電氣預(yù)留洞需用電纜密封裝置密封，燃氣艙密封裝置要求防爆型。

管廊內(nèi)一般設(shè)備采用阻燃電纜，火災(zāi)時仍需工作的消防設(shè)備采用耐火電纜或不燃電纜。

管廊內(nèi)動力電纜及控制電纜沿管廊自用橋架敷設(shè)，電纜出橋架后穿熱鍍鋅鋼管明敷。照明電纜通過線槽在管廊內(nèi)部貼頂敷設(shè)，線槽應(yīng)涂防火涂料。電纜及電纜橋架穿越防火分區(qū)或穿預(yù)埋管過墻時，需填防火堵料封堵。穿線管等過結(jié)構(gòu)變形縫時應(yīng)作伸縮處理，并保持良好的電氣通路。

5 防雷與接地

綜合管廊為地下構(gòu)筑物，不需設(shè)防直擊雷設(shè)施。地面層箱式變電所10kV電源進線側(cè)裝設(shè)避雷器作雷電侵入波過電壓保護。各變電所低壓柜進線處設(shè)置Ⅰ級試驗電涌保護器。其他對電涌電壓敏感的設(shè)備處按規(guī)范設(shè)置Ⅱ級或Ⅲ級電涌保護器。

綜合管廊內(nèi)低壓配電系統(tǒng)接地形式為TN-S制。

綜合管廊采用結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地體，電氣、儀表、防雷共用接地裝置，接地電阻小于1Ω，否則應(yīng)利用管溝外壁預(yù)留接地板增設(shè)人工接地體。綜合管廊內(nèi)的接地干線采用-50×5熱鍍鋅扁鋼形成環(huán)形接地網(wǎng)。接地干線應(yīng)與每塊接地預(yù)埋板焊接。過結(jié)構(gòu)變形縫時，應(yīng)在兩側(cè)預(yù)埋連接板跨接，保證電氣通路，做法詳見國標圖集14D504。

綜合管廊所有用電設(shè)備不帶電金屬外殼、金屬支架、金屬構(gòu)件均應(yīng)妥善接地。接地連接均采用焊接，焊接處應(yīng)做防腐處理。所有電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分及非電氣裝置外導(dǎo)電部分都應(yīng)以最短路徑連接至管廊接地干線做等電位連接。配電箱進線電纜PE與接地干線應(yīng)可靠連接。

6 燃氣艙電氣設(shè)計

由于燃氣本身具有易燃易爆的特性，燃氣艙內(nèi)電氣設(shè)備的選擇、安裝、線路敷設(shè)以及接地等均與普通艙室不同，燃氣艙的電氣設(shè)計應(yīng)符合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058）關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的有關(guān)規(guī)定，具體要求如下：

（1）燃氣艙內(nèi)的電氣設(shè)備如控制箱、按鈕箱、燈具等的保護級別應(yīng)為Ga或Gb。所有防爆設(shè)備應(yīng)有銘牌和防爆標志，并在銘牌上表明國家授權(quán)部門所發(fā)的合格證號。

（2）在燃氣艙內(nèi)電纜線路采用低壓流體輸送，用鍍鋅焊接鋼管配線，并應(yīng)進行隔離密封防爆處理。

（3）燃氣艙內(nèi)另需設(shè)置防靜電接地，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

①燃氣艙敷設(shè)的管道，在分岔處或無分支管道每隔 80m～100m處，以及與架空電力電纜交叉處應(yīng)設(shè)接地裝置。

②進、出管廊處應(yīng)設(shè)接地裝置。

③在管線引出端，管道應(yīng)在埋地之前及出地后各接地一次。

④燃氣艙內(nèi)部管道應(yīng)與艙內(nèi)的靜電接地干線相連接。

⑤每對法蘭或螺紋接頭間應(yīng)設(shè)跨接導(dǎo)線，電阻值應(yīng)小于 0.03Ω。

結(jié)語

綜合管廊能為城市管道運行提供安全保證，使檢修和維護效率得到提升，保證城市體系日常運行的穩(wěn)定與安全。本文對綜合管廊電氣設(shè)計要點進行了總結(jié)概括，希望能為實際工作的開展提供一些借鑒。

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