广州某长距离地下电力隧道通风设计

李林林 肖国锋

1广州地铁设计研究院有限公司

2中国能源建设集团广东省电力设计研究院

广州某长距离地下电力隧道通风设计

李林林1肖国锋2

1广州地铁设计研究院有限公司

2中国能源建设集团广东省电力设计研究院

本文针对广州某220kV长距离电力隧道通风系统设计，从设计方案、负荷计算、运行模式等方面对长距离电力隧道通风设计进行论述，并针对电力隧道通风设计提出了相关建议。

地下电力隧道长距离通风系统

随着城市化进程的不断深入，城市内部的电缆敷设的趋势将采用地下电力隧道的形式，尤其是长距离的电力隧道，以满足城市景观等方面的需要。电力隧道内通常敷设多根各种电压等级的电缆，电缆在密闭的环境中输电会发热，使得隧道温度升高，从而影响电缆的传输效率，故针对电力隧道需采取一定的措施以保证电缆的运行温度及人员检修环境的需求。

1 工程概况

本工程电力隧道工程为220kV电力隧道，是为解决220kV某电缆线路工程的配套建设项目。隧道内设置有220kV线路4回，110kV线路6回，共10回。

隧道设计采用内径3.5m直径圆形盾构，本工程线路总长为6770m，设1～8号共8个工作井。最大井间距为4～5号井，约1.72km，最小井间距为5～6号井，约0.54km。隧道为盾构法施工，工作井均为明挖法施工。

2 系统功能要求定位

本工程的通风区段较长，隧道内电缆发热量大，因此采用机械通风方式（机械送、排风）以满足以下四种工况：

①排热工况：排除隧道内的发热量，同时满足工艺不超过40℃的要求[1]而进行必要的通风。

②巡视工况：为了方便运营维护人员到隧道内巡视及维修，需使隧道内空气质量满足劳动卫生要求而进行的通风。

③换气工况：为维持隧道内的基本空气品质，排除隧道内的异味而进行的通风。

④灾后通风：当隧道内发生火灾时，采取隔绝灭火的方式，人工确认火灾熄灭后，为排除隧道内烟气进行的通风。

3 系统设计方案的确定

电力隧道通风可采用自然通风和机械通风两种通风方式，但自然通风只有在电缆发热量较小、自然条件比较有利、隧道较短等情况下才能实现，大多数情况下，城市电力隧道长度较长，穿越城市中心区域，途经城市干道，规划要求较高。因此，针对目前穿梭于城市地下的电力隧道而言，大多数情况下采用机械通风作为通风方案的首选。

由于隧道不具备自然排烟条件，本设计在考虑通风设计的同时还要考虑其排烟功能。机械通风有三种方式[2～5]，即：①机械进风、自然排风；②机械排风、自然进风；③机械进风、机械排风。

由于本设计的通风区域划分较长，因此采用③方式的通风及排烟系统形式。通风系统针对每段通风区域采用1端送1端排的纵向通风方式，满足平时排热，通风换气及事故工况的功能要求。

4 通风机房的设置和区段划分

通风机房的布置要根据通风区段来布置，结合电缆实际敷设及土建施工工法（盾构），同时满足工艺（电缆分支及敷设）、工作人员平时进行维护和灾时进行逃生等要求，每隔一段距离须设置相应的工作井。本设计在各个工作井内均设计通风机房，并布置有通风机，利用工作井作为隧道通风机房，两个通风机房之间的一段隧道就作为一个通风区段。考虑离心风机特性曲线较为平缓，且噪声稍低，故本工程风机采用箱式离心风机。

本段电缆隧道通风设计利用工作井2、4、6、8作为排风井，每个井设置2台排风兼排烟风机，每台排风机分别对应一段隧道进行排风。工作井1、3、5、7作为进风井，每个井设置2台送风机，每台送风机分别对应一段隧道进行送风。风井中的两台风机设置为并联关系，两风机间设一个电动风阀，在一台故障时，另一台可兼顾。因4-5区间1.72km，通风量较大，单台风机无法满足风量要求，故针对该区间分别设置了2台排风机和送风机。同时风井内设置2m消声器，立式安装。通风系统图见图1所示。

5 电力隧道通风量的计算

结合隧道通风系统四种运行工况，需要满足以下几种风量要求：①排热风量；②巡视风量；③换气风量；④灾后通风风量。

1）排热风量计算

根据《火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册》[6]，电缆隧道通风量计算公式为：

式中：G为通风量，m3/s；Q1为电缆散热量，kW；Q2为电缆隧道的传热，可按电缆散热量的30%～40%估算，kW，取30%；c为比热容，1.01kJ/(kg·℃)；ρa为空气平均密度，kg/m3；teχ，tin为进、排风温度，排风温度40℃，进风温度31.8℃。

式中：q1为电缆发热量，W/(m·根)；L为计算段的电缆长度，m；C1为电缆散热损失系数，根据《火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册》表3-7[6]，取0.7；n为电缆数量。

式中：I为电缆载流量，A，220kV线路N-1情况下载流量1863A，110kV线路N-1情况下载流量937A，其中110kV某T接线电缆线路N-1情况下载流量714A。

2）巡视风量计算

计算公式同式（1），排风温度取35℃。

3）换气风量计算

电缆隧道会散发异味，同时，长期不通风会使隧道内的空气不利于保障运营人员的劳动卫生条件。因此，必须维持隧道内空气品质在一定的水平，根据《城市地下空间开发利用规划与设计技术规程》（DBJ/T15-64-2009）[7]的要求，电力隧道的最小通风量应保证换气次数不小于2次/h。

4）灾后通风量计算

按照6次换气次数计算。

5）隧道通风量计算结果

根据上述计算参数，隧道发热量及各通风区段通风量计算结果见表1和表2所示。

根据计算结果，巡视风量最大，风机为双速风机，低速为排热风量、高速为巡视风量（兼灾后排风）。平时低速运行，在巡视工况时根据隧道温度及室外温度情况采用高速或低速运行。

6 系统运行模式

系统采用以下运行模式：

1）排热工况：当隧道内温度＞37.0℃时，自动打开风机低速运行，当隧道内温度＞39.0℃时，风机高速运行，直至隧道内温度≤35℃时停机。

2）巡视工况：巡视人员进入隧道前，通知控制中心，需要该通风区段进入巡视模式，提前半小时进行通风，并直至人员出来为止。当巡视人员出地面以后，通知控制中心将该通风区段风机恢复到排热运行模式。当隧道内温度≥35.0℃时，高速运行；当隧道内温度<35.0℃时，低速运行。

3）换气工况：在每天零时进行判断，若全天内隧道内该通风区段未达到风机的启动温度，一直处于停机状态，则开启风机对隧道进行通风换气，风机低速运行1小时，可以满足3次换气次数。

4）密闭灭火模式：当隧道内某段发生火灾时，则立即自动关闭该区段的风机、电动阀，使隧道处于密闭状态灭火。

5）灾后通风：待确认火灾熄灭后，电动或手动打开风机及电动阀，风机处于高速运行状态，迅速排除隧道内烟气。

7 现存问题及建议

通过对地下电力隧道通风设计的分析，发现存在以下问题，并提出相应的改进建议：

1）井间距过大，会造成个别区段风量较大，使得风机型号较大，相应风井机房面积增加，风井面积增加，设备噪音增加。建议电力隧道约700m就需考虑设置通风工作井1座。

2）巡视工况的通风量最大，而目前规范内对于巡视工况没有相关条文，故对于巡视工况的设计条件需加以斟酌。建议能否适当提高巡视工况的设计温度，或选择早晚气温相对较低的时段巡视，以降低巡视风量，并减小设备型号及初投资，从而进一步降低运行能耗及设备运行的噪声。

8 结论

目前国内长距离电力隧道工程较少，且电力电缆隧道的设计规范和规程对于通风专业设计条款较少，尚有待补充。但随着城市发展的趋势，电力隧道尤其是城市内部长距离的电力隧道将成为电网建设的发展方向。本文通过对长距离电力隧道的通风设计，提出一些建议，以供参考。

[1]电力工程电缆设计规范(GB50217-2007)[S].北京:中国计划出版社,2008

[2]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[3]赵辉.城市电力电缆隧道的通风设计[J].华北电力技术,2009, (6):11-16

[4]李湛初.电缆隧道的通风设计[J].制冷,2001,(4):76-77

[5]王娜,郭宇,陈祖铭.广州某地下电缆隧道通风设计[J].建筑热能通风空调,2009,28(4):101-103

[6]李善化,康慧,孙相军,等.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M].北京:中国电力出版社,2001

[7]城市地下空间开发利用规划与设计技术规程(DBJ/T15-64-200 9)[S].北京:中国建筑工业出版,2009

Ven tila tion Sys tem o f a Long-d is tan c e Un d e rg roun d Cab le Tunne l in Guangzhou

LILin-lin1,XIAOGuo-feng2
1Guangzhou Metro Design&Research Institute Co.,Ltd.
2Guangdong Electric PowerDesign Instituteof China Energy Engineering Group

The paper introduces the ventilation system of a long-distance underground cable tunnel in Guangzhou.The ventilation system is studied from ventilation design,heat load calculation,running modes,and some suggestions for cable tunnelventilation system are proposed.

underground cable tunnel,long-distance,ventilation system

1003-0344（2014）03-100-3

2013-4-24

李林林（1982～），女，硕士，工程师；广州市越秀区环市西路204号设计院3楼（510010）；E-mail:lilinlin@dtsjy.com