地下綜合管廊的電氣設(shè)計(jì)分析

竹 森

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院， 江西 南昌 330038）

引言

地下綜合管廊是現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要部分，可以容納多種工程管線，更合理地安排各種線路管道。如今，隨著我國(guó)一些城市的管線已經(jīng)面臨著老化或損壞等問題，進(jìn)行管線重建勢(shì)必會(huì)引起大規(guī)模的開挖，妨礙交通和人們的正常出行。在建設(shè)過程中要避免傳統(tǒng)的單一線路，盡量采用綜合管廊建設(shè)結(jié)構(gòu)，更有效地利用空間，優(yōu)化施工。與此同時(shí)，要充分注重地下管廊電氣設(shè)計(jì)的科學(xué)性，保證各管道運(yùn)行安全，在配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)以及電纜鋪設(shè)的細(xì)節(jié)等方面加強(qiáng)控制，提升地下綜合管廊的實(shí)際效能，更好地為城市化建設(shè)服務(wù)，為人們的生活服務(wù)。

1 地下綜合管廊概況

地下綜合管廊是城市地下工程的重要部分，它可以有效容納電力、通信、燃?xì)庖约敖o水等不同的管線。在城市電氣系統(tǒng)方面，地下綜合管廊可以容納各種市政公用管線如干線、支線以及電纜溝等。大多數(shù)的地下綜合管廊的建設(shè)應(yīng)用了集約化的設(shè)計(jì)理念，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間的高效利用，也避免了各種專業(yè)管線分開施工和不定期開挖現(xiàn)象，從而減輕了對(duì)交通以及周圍建筑物的影響，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，地下綜合管廊的設(shè)計(jì)理念不斷創(chuàng)新，設(shè)計(jì)方法不斷發(fā)展和完善，建設(shè)規(guī)模也在不斷加大，對(duì)于城市的發(fā)展具有重要作用。綜合管廊的大力推廣首先出現(xiàn)在法國(guó)，有效提升了城市環(huán)境的質(zhì)量。如今，地下綜合管廊的管理和技術(shù)應(yīng)用上都在不斷完善，在西方很多發(fā)達(dá)國(guó)家地下綜合管廊已經(jīng)非常普遍，在我國(guó)的一線城市，地下綜合管廊的建設(shè)力度也在不斷加大，并融入了技術(shù)水平較高的電氣設(shè)計(jì)，其安全性能和實(shí)用性能都得到了充分的提升。

2 地下綜合管廊的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 低壓配電系統(tǒng)

地下綜合管廊是一種重要的地下設(shè)施，可以給城市中的各種電力、通信、燃?xì)獾忍峁┲С帧Ｆ渲腥細(xì)夂碗娏芫€是運(yùn)行要求最高的。對(duì)于燃?xì)夤芫€而言，由于燃?xì)庖兹家妆?，必須要保證燃?xì)馀搩?nèi)有精準(zhǔn)的監(jiān)控儀器來監(jiān)控內(nèi)部情況，并保證良好的通風(fēng)條件，一般要求監(jiān)控設(shè)施和排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷。在用電方面，由于綜合管廊處于地下，要設(shè)置更加全面的應(yīng)急系統(tǒng)。人員逃生以及消防用電方面的需求要得到充分保障，并把各個(gè)艙室中的消防用電、報(bào)警弱電以及應(yīng)急照明等規(guī)定為二級(jí)負(fù)荷。其他部分的用電負(fù)荷可以歸屬為三級(jí)負(fù)荷。除此之外，考慮到地下綜合管廊中的用電設(shè)備大多數(shù)比較分散，并且呈現(xiàn)帶狀分布規(guī)律，所以，電壓降應(yīng)該控制在10%以內(nèi)。對(duì)于低壓配電而言，其供電半徑應(yīng)該保證不大于500 m，并把1 000 m以內(nèi)的范圍化為一個(gè)供電區(qū)間，以便實(shí)現(xiàn)綜合性的管線規(guī)劃。每個(gè)區(qū)域應(yīng)該設(shè)置一個(gè)箱式變電站，并在內(nèi)部設(shè)置兩臺(tái)互為備用的變壓器，保證二級(jí)負(fù)荷的供電要求可以得到充分滿足。另外，地下綜合管廊的低壓配電箱的配置也要滿足防火消防等要求。在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)綜合管廊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理設(shè)置防火分區(qū)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)，相應(yīng)的防火分區(qū)要進(jìn)行消防控制，并實(shí)現(xiàn)每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的消防和電氣設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，并以此為基礎(chǔ)，每一個(gè)防火分區(qū)當(dāng)作一個(gè)低壓配電單位，并保持各個(gè)易燃易爆艙室之間的嚴(yán)密分隔[1]。

2.2 照明系統(tǒng)

由于綜合管廊處于黑暗的地下環(huán)境，沒有自然光照射，只能依靠人工照明系統(tǒng)。綜合管廊的照明系統(tǒng)一般需要從兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，即一般照明和應(yīng)急照明兩方面。如果把用途作為分類依據(jù)，可以把照明系統(tǒng)分為五部分，即綜合管廊一般照明在、應(yīng)急照明、疏散照明、設(shè)備房一般與應(yīng)急照明。在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮節(jié)能、維修的安全和便利以及緊急疏散等方面的需求。具體的照明設(shè)計(jì)可以以GB50838-2015中的要求為準(zhǔn)，最好保證各項(xiàng)指標(biāo)都略高于最低值。在具體的設(shè)計(jì)過程中，要在特殊位置提升照明量度與照明保障，比如地下管廊出入口、設(shè)備操作地點(diǎn)以及控制室等關(guān)鍵位置等。同時(shí)，還要注意實(shí)際值與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的協(xié)調(diào)，例如，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)功率密度會(huì)有比較嚴(yán)格的要求，在增加照度時(shí)必須要保證不超過功率密度標(biāo)準(zhǔn)值[2]。另外，考慮到地下綜合管廊的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，難以控制，所以要加強(qiáng)防水防塵的要求。就照明燈具而言，可以采用防護(hù)等級(jí)高于IP54的熒光燈，并加強(qiáng)防觸電和防撞擊處理。一般的防護(hù)措施有：所有能觸及導(dǎo)電的地方都要與固定線路的PE線相連，并給發(fā)光裝置如燈具等進(jìn)行接地處理；在重要的安全出口或入口要設(shè)置明顯的指示燈，緊急照明等還要預(yù)備能夠供電90 min的蓄電池，以備不時(shí)之需。

2.3 防雷接地系統(tǒng)

防雷接地系統(tǒng)是保證地下綜合管廊內(nèi)部安全運(yùn)行的重要措施。雖然綜合管廊處于地下環(huán)境中，但是很多地上部分的設(shè)備、變電站以及輸電線都與地下管廊緊密連接，如果地上設(shè)備遭到雷擊或者雷電落到輸電線附近時(shí)，很容易造成線路上電壓突增，電流過大，對(duì)線路的穩(wěn)定運(yùn)行完成沖擊，甚至損壞相應(yīng)的連接設(shè)備，引發(fā)火災(zāi)等事故。由于綜合管廊承擔(dān)著城市運(yùn)行的重要責(zé)任，關(guān)系到市民的生活安全，所以必須加強(qiáng)防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建造。以某施工項(xiàng)目為例，根據(jù)所處地區(qū)的環(huán)境條件，設(shè)定B級(jí)防雷系統(tǒng)，融入電子信息技術(shù)進(jìn)行控制。各個(gè)配電箱和控制箱通過電源浪涌防護(hù)器進(jìn)行保護(hù)；在弱電控制系統(tǒng)中設(shè)置三類防雷設(shè)計(jì)；整體接地方法采用TN-S接地系統(tǒng)，接地體是用綜合管廊主鋼筋和預(yù)埋鋼板牢固焊接起來形成的，為工作、防雷、保護(hù)接地以及弱電接地共同使用。對(duì)于防直接雷，需要充分利用建筑四周埋設(shè)熱鍍鋅圓鋼，形成避雷網(wǎng)進(jìn)行防雷。地上部分的建筑物要設(shè)置避雷帶，并把金屬構(gòu)筑物與避雷帶相接。此外，為了防止雷電波侵入，可以在綜合管廊中的金屬管線入口地點(diǎn)接上防雷接地裝置。

2.4 電纜選擇及敷設(shè)

在地下綜合管廊中鋪設(shè)電纜必須要進(jìn)行慎重的選擇和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匿佋O(shè)處理。一般情況下，會(huì)選擇能夠有效阻燃的供電電纜，對(duì)于需要在發(fā)生火災(zāi)時(shí)繼續(xù)運(yùn)行的裝置要采用礦物絕緣電纜?？紤]到地下綜合管廊長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在計(jì)算電壓降時(shí)一定要保證電纜橫截面積的精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)運(yùn)行要求來合理選擇電纜截面。針對(duì)不同用途應(yīng)該選擇不同電纜，比如某項(xiàng)目照明支路的最遠(yuǎn)供電距離為320 m，選用阻燃導(dǎo)線進(jìn)行配電；功率為7.5 kW的消防排風(fēng)設(shè)備最遠(yuǎn)需要達(dá)到240 m，選用礦物絕緣電纜。該工程園區(qū)計(jì)劃采用10 kV的電纜進(jìn)行供電，相關(guān)設(shè)備和電纜的安放要求如下：電纜橋架位于支架最上層，并在橋架內(nèi)敷設(shè)照明、建筑電源以及排水泵等設(shè)備的配電電纜；其他的電子數(shù)控設(shè)備、消防設(shè)備等的電纜一般要單獨(dú)敷設(shè)在支架上，其余的支架層供10 kV電纜線的搭設(shè)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市化建設(shè)要求的不斷提升，必須要加強(qiáng)地下綜合管廊的設(shè)計(jì)和建設(shè)，在電氣系統(tǒng)方面做好安全保護(hù)與性能優(yōu)化。如今我國(guó)綜合管廊雖然在不斷地發(fā)展，但是相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來說，這仍然是我國(guó)的短板工程，到發(fā)展過程中不能急功近利，要深入研究綜合管廊體系的運(yùn)行要求與建設(shè)注意事項(xiàng)，特別是在電氣系統(tǒng)方面，要在運(yùn)行、維護(hù)、安全保障等各個(gè)方面加強(qiáng)考慮，加強(qiáng)配電、照明、防雷以及電纜系統(tǒng)宿舍的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為我國(guó)城市化建設(shè)提供支持。