綜合管廊電力設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

方勁松

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

管線是城市正常運(yùn)行的生命線，傳統(tǒng)的市政公用管線各自為政地敷設(shè)在道路的淺層空間內(nèi)，占用的道路地下空間較多，且因管線擴(kuò)容、維修導(dǎo)致道路開挖頻繁，造成了“拉鏈路”現(xiàn)象，不僅影響道路上行人車輛的安全和通行能力，也給周圍居民帶來噪聲和揚(yáng)塵等環(huán)境污染，極大地影響了城市的安全運(yùn)行。

綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，它是在城市地下建造一個(gè)地形空間，將電力、通信、燃?xì)?、熱力、給水、雨水、污水、再生水等各種管線集于一體，并設(shè)有消防、供電、照明、監(jiān)控與報(bào)警、通風(fēng)、排水、標(biāo)識(shí)等設(shè)施的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施等，方便統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，從而能滿足管線的使用和運(yùn)營維護(hù)要求[1-3]。它不僅避免了由于埋設(shè)或維修管線而導(dǎo)致的道路重復(fù)開挖的弊端；由于管線不接觸土壤和地下水，也避免了土壤和地下水對(duì)管線的腐蝕，延長了管線的使用壽命；還為城市的發(fā)展預(yù)留了寶貴的地下空間。自2010年以來，城市綜合管廊作為城市市政基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，已逐漸成為市政工程的熱點(diǎn)。國家陸續(xù)在各省成立試點(diǎn)城市大力推廣綜合管廊的建設(shè)。筆者根據(jù)近幾年來的工程實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)綜合管廊的電力設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期為綜合管廊電力設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 綜合管廊電力設(shè)計(jì)內(nèi)容及用電負(fù)荷

綜合管廊的電力設(shè)計(jì)是管廊附屬設(shè)施設(shè)計(jì)的重要組成部分，主要內(nèi)容包括供配電系統(tǒng)、電纜敷設(shè)、照明設(shè)計(jì)、防雷接地等。

綜合管廊內(nèi)的主要用電設(shè)備為排風(fēng)（煙）機(jī)、排水泵、照明、監(jiān)控及檢修設(shè)施等。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838-2015）的要求，監(jiān)控設(shè)備、應(yīng)急（疏散）照明、消防設(shè)備、燃?xì)鈧}事故風(fēng)機(jī)等為二級(jí)負(fù)荷，其余為三級(jí)負(fù)荷[4-5]。常用負(fù)荷分級(jí)見表1。

表1 綜合管廊電力設(shè)計(jì)常用負(fù)荷

2 綜合管廊電力設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 供電電源方案

根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)，綜合管廊均考慮采用兩路獨(dú)立10 kV電源的環(huán)網(wǎng)供電方式，兩路電源互為備用。多條管廊組成的區(qū)域管廊組群，應(yīng)配套設(shè)置10 kV總配電站和10 kV/0.4 kV分變配電站。單獨(dú)一條管廊，可按供電半徑不大于800 m的要求只設(shè)置10 kV/0.4 kV分變配電站。

2.2 變電站布置方案

目前，綜合管廊的變電站布置方式主要為3種：

1）設(shè)置在綜合管廊頂板上的地下變配電站。這種變配電站需結(jié)合綜合管廊的結(jié)構(gòu)情況及電氣設(shè)備的布置要求由土建專業(yè)預(yù)留出設(shè)備布置的房間。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)出線規(guī)范合理，無需在管廊設(shè)備間外墻預(yù)留電源進(jìn)線孔；缺點(diǎn)是所有變配電設(shè)備均布置在地下，若城市出現(xiàn)大規(guī)模降雨情況，有可能造成一定影響。具體是否可實(shí)施需結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇娋忠蟆?/p>

2）在管廊上部或側(cè)部設(shè)置室外箱式變電站。箱式變電站具有工廠預(yù)制化生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)式整體安裝、工程造價(jià)低等特點(diǎn)。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，推薦與道路照明、景觀照明等其他市政用電負(fù)荷統(tǒng)籌一體化設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是箱式變電站雖然占地小，但依然需要一定的地面空間，對(duì)環(huán)境景觀有一定的影響，且需要在管廊設(shè)備間外墻預(yù)留電源進(jìn)線孔，對(duì)防水處理有一定的要求。

3）在考慮設(shè)置箱式變電站的前提下采用地埋式景觀箱式變電站。采用地埋式箱式變電站避免了對(duì)環(huán)境景觀的影響，但造價(jià)較高；且由于電氣設(shè)備布置在地下，同樣存在檢修以及雨季時(shí)候的防水問題。具體是否可實(shí)施需結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇娋忠蟆?/p>

2.3 低壓配電系統(tǒng)

綜合管廊的防火分區(qū)一般200 m左右，每個(gè)防火分區(qū)可以作為一個(gè)供電分區(qū)，每個(gè)供電分區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)設(shè)備間，內(nèi)設(shè)普通總動(dòng)力配電箱、重要負(fù)荷雙電源切換箱、照明配電箱、風(fēng)機(jī)水泵控制箱、應(yīng)急照明配電箱各1個(gè)。上述配電箱負(fù)責(zé)該防火分區(qū)內(nèi)的排風(fēng)機(jī)、排水泵、照明、檢修、監(jiān)控系統(tǒng)及消防系統(tǒng)的配電及控制。監(jiān)控系統(tǒng)所需UPS電源、消防負(fù)荷以及液壓自動(dòng)井蓋電源均需由雙電源切換箱提供 （若有天然氣艙，則天然氣艙的風(fēng)機(jī)電源也需由雙電源切換箱提供），其余普通照明、各艙風(fēng)機(jī)水泵以及檢修電源均由普通總動(dòng)力箱提供。

2.4 動(dòng)力設(shè)備控制

管廊內(nèi)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備為各艙室的通風(fēng)風(fēng)機(jī)及排水泵。

1）通風(fēng)風(fēng)機(jī)。對(duì)通風(fēng)風(fēng)機(jī)的控制應(yīng)分為4種工況考慮。（1）正常工況。正常狀態(tài)下，綜合管廊內(nèi)溫度低于40℃，各防火分區(qū)兩端防火閥門常閉，排風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)機(jī)同時(shí)關(guān)閉，進(jìn)風(fēng)口及排風(fēng)口處全電動(dòng)防火閥常開。當(dāng)管廊內(nèi)檢測系統(tǒng)監(jiān)測到管廊內(nèi)溫度≥40℃時(shí)，啟動(dòng)本防火分區(qū)內(nèi)離心風(fēng)機(jī)低速檔運(yùn)行，當(dāng)管廊內(nèi)溫度≤35℃時(shí)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。（2）事故工況。燃?xì)馀摚赫９r下風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行；當(dāng)管廊內(nèi)檢測系統(tǒng)監(jiān)測到燃?xì)庑孤┗蛉細(xì)鉂舛却笥诒ㄏ孪逎舛戎?0%時(shí)，啟動(dòng)事故通風(fēng)，開啟該通風(fēng)區(qū)段以及相鄰?fù)L(fēng)段啟動(dòng)風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行。污水艙：正常工況下風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行；當(dāng)管廊內(nèi)檢測系統(tǒng)監(jiān)測到發(fā)生事故或H2S濃度超出10 mg/m3時(shí)，啟動(dòng)事故通風(fēng)，開啟該通風(fēng)區(qū)段以及相鄰?fù)L(fēng)段風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行。綜合艙：正常工況下風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行；當(dāng)管廊內(nèi)啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警時(shí)，立刻關(guān)閉該通風(fēng)區(qū)段及相鄰?fù)L(fēng)區(qū)段的閥門和風(fēng)機(jī)，待滅火完畢后，再啟動(dòng)事故通風(fēng)，開啟該通風(fēng)區(qū)段以及相鄰?fù)L(fēng)段風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行。（3）巡視工況。當(dāng)工作人員需要進(jìn)入管廊檢修或巡視工作時(shí)，應(yīng)至少提前1 h開啟風(fēng)機(jī)及相應(yīng)閥門，以保證管廊內(nèi)溫度低于35℃，含氧量滿足人員需求；直至工作人員出來后，方可停止風(fēng)機(jī)。（4）火災(zāi)及災(zāi)后工況。通風(fēng)機(jī)房處設(shè)置阻火隔斷。當(dāng)管廊內(nèi)某段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)立即聯(lián)動(dòng)關(guān)閉著火區(qū)段及相鄰?fù)L(fēng)區(qū)段風(fēng)機(jī)和自動(dòng)防煙防火閥，進(jìn)行封閉式全淹沒式高壓細(xì)水霧滅火或其他滅火方式。待事故完畢半小時(shí)后,開啟排風(fēng)機(jī)及已關(guān)閉的防煙防火閥使其高速運(yùn)行，進(jìn)行災(zāi)后通風(fēng)，迅速排出煙氣。待恢復(fù)正常后，轉(zhuǎn)入正常通風(fēng)工況。

2）排水泵。綜合管廊每個(gè)防火分區(qū)均設(shè)有集水井，每個(gè)井內(nèi)安裝2臺(tái)潛水泵和 1套浮球開關(guān)，根據(jù)井內(nèi)水位自動(dòng)開、停排水泵，將排水泵運(yùn)行工況及井內(nèi)高、低液位傳至相應(yīng)的現(xiàn)場控制站（PLC）及控制中心。

2.5 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

綜合管廊內(nèi)的照明系統(tǒng)主要分為普通照明系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)兩種。

綜合管廊人行道普通照明照度應(yīng)不小于15 lx，設(shè)備操作處照度值不小于100 lx。燈具應(yīng)選用三防燈具，防護(hù)等級(jí)不低于IP54，吸頂安裝，安裝間距為5 m左右。綜合管廊應(yīng)急照明疏散照度按不小于5 lx考慮，應(yīng)急照明燈具數(shù)量約為正常照明的1/4（平時(shí)可作為安防照明使用），可由應(yīng)急照明箱EPS電源集中供電，應(yīng)急時(shí)間不少于60 min。管廊內(nèi)疏散指示設(shè)置雙面疏散誘導(dǎo)標(biāo)志燈和雙面安全出口標(biāo)志燈，疏散誘導(dǎo)標(biāo)志燈安裝間距20 m，安全出口標(biāo)志燈設(shè)置在人員出入口、進(jìn)料口及各防火門處，應(yīng)急時(shí)間不少于60 min。應(yīng)急照明燈具防護(hù)等級(jí)為IP65。

照明光源均采用節(jié)能的LED光源，燈具額定光效不低于100 lm/W，驅(qū)動(dòng)電源功率因數(shù)大于等于0.95。燈具芯片相關(guān)色溫不應(yīng)大于5 000 K，顯色指數(shù)不小于65。燈具連續(xù)亮燈3 000 h光衰應(yīng)不大于4%，燈管的使用壽命額定為至少50 000 h。

照明燈具控制分為集中就地和監(jiān)控中心兩級(jí)控制，在進(jìn)料口照明配電箱上實(shí)現(xiàn)集中手動(dòng)控制，通過設(shè)置在防火分區(qū)兩端防火門處的照明就地按鈕實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)控制，通過監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域控制單元（ACU）實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程控制。

2.6 配電線路敷設(shè)

管廊內(nèi)配電干線及照明配線采用專用電纜橋架沿艙內(nèi)頂層支架敷設(shè)的方式，將干線電纜敷設(shè)至配電單元。消防與非消防電纜線路分開敷設(shè)，消防線路暗敷或明敷時(shí)，均應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

燃?xì)馀搩?nèi)的電線電纜敷設(shè)，應(yīng)采用低壓流體輸送用焊接鋼管配線，并做好配管接頭的隔離密封防爆處理。電纜不應(yīng)該有中間接頭，接線盒等應(yīng)采用隔爆型；鋼管的接頭、端部及穿越隔墻時(shí)的預(yù)留孔洞，必須采用防火堵料嚴(yán)密防爆封堵，鋼管穿過結(jié)構(gòu)變形縫時(shí)采用防爆金屬軟管進(jìn)行過渡。

2.7 防雷接地

在10 kV電源進(jìn)線側(cè)設(shè)置避雷器防止閃電電涌侵入及操作過電壓。在低壓配電系統(tǒng)設(shè)置三級(jí)電涌保護(hù)：第一級(jí)設(shè)在變電所低壓進(jìn)線柜內(nèi)；第二級(jí)設(shè)在分區(qū)控制室動(dòng)力配電箱中；第三級(jí)設(shè)在二級(jí)負(fù)荷雙電源切換箱內(nèi)。

綜合管廊的低壓配電系統(tǒng)接地型式建議采用TN-S制。所有配電設(shè)備的金屬構(gòu)件、支架之外露可導(dǎo)電部分、裝置外可導(dǎo)電部分，均應(yīng)與接地保護(hù)線（PE線）可靠連接。箱變工作、保護(hù)與防雷接地共用一套接地系統(tǒng)，接地電阻不大于4 Ω。

綜合管廊設(shè)置綜合接地系統(tǒng)，其為環(huán)形（縱向、橫向）接地網(wǎng)，利用管溝內(nèi)結(jié)構(gòu)主筋做為接地體；在綜合管溝的頂板、底板、板壁內(nèi)各取兩根大于Ф16 mm的結(jié)構(gòu)主筋網(wǎng)狀焊接連通，形成一個(gè)立體、閉合的接地整體，焊接長度不小于6倍的主筋直徑。倉內(nèi)側(cè)壁兩側(cè)通長敷設(shè)50 mm×5 mm鍍鋅扁鋼兩處，分別與主筋聯(lián)結(jié)的預(yù)埋鋼板可靠焊接。當(dāng)其通過各防火分區(qū)伸縮縫處時(shí)，在兩側(cè)設(shè)置預(yù)埋連接板跨接，形成完整電氣通路。在管廊各倉的側(cè)壁間隔20 m預(yù)埋鋼板100 mm×100 mm×10 mm各兩塊，鋼板與接地主筋及管道支架用鍍鋅扁鋼焊接，并預(yù)留管廊側(cè)壁外側(cè)鋼板，用作增打人工接地極及測試電阻用。綜合接地電阻不大于1 Ω，如實(shí)測不足時(shí)，應(yīng)補(bǔ)打人工接地極。

綜合管廊采用總等電位聯(lián)結(jié)。在箱變內(nèi)設(shè)總等電位端子箱1個(gè)，在各防火分區(qū)設(shè)備層控制間處設(shè)局部等電位端子箱1個(gè)，內(nèi)設(shè)等電位電氣板，材料采用紫銅板。將本分區(qū)內(nèi)所有金屬構(gòu)件、配電柜、弱電柜、設(shè)備金屬外殼、金屬構(gòu)架、金屬管、金屬外殼等用BV-16 mm2電纜分別聯(lián)結(jié)，沿橋架通長敷-50 mm×5 mm鍍鋅扁鋼。該扁鋼與各段橋架或線槽需保持可靠電氣聯(lián)接，并聯(lián)接至各就近局部等電位端子箱。

3 結(jié)語

隨著我國城市發(fā)展的需要，綜合管廊已經(jīng)逐漸成為市政工程的重要組成部分。未來，綜合管廊必將成為中國城市建設(shè)的新趨勢。綜合管廊電力部分，是綜合管廊的重要附屬設(shè)施，是綜合管廊建設(shè)的重要保障，更應(yīng)該在電氣系統(tǒng)方面做好安全保護(hù)與性能優(yōu)化。本文通過對(duì)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)綜合管廊電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了概括，希望能為類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。