综合管廊电力设计要点分析

方劲松

(中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

管线是城市正常运行的生命线，传统的市政公用管线各自为政地敷设在道路的浅层空间内，占用的道路地下空间较多，且因管线扩容、维修导致道路开挖频繁，造成了“拉链路”现象，不仅影响道路上行人车辆的安全和通行能力，也给周围居民带来噪声和扬尘等环境污染，极大地影响了城市的安全运行。

综合管廊就是地下城市管道综合走廊，它是在城市地下建造一个地形空间，将电力、通信、燃气、热力、给水、雨水、污水、再生水等各种管线集于一体，并设有消防、供电、照明、监控与报警、通风、排水、标识等设施的构筑物及附属设施等，方便统一规划、设计、施工和维护，从而能满足管线的使用和运营维护要求[1-3]。它不仅避免了由于埋设或维修管线而导致的道路重复开挖的弊端；由于管线不接触土壤和地下水，也避免了土壤和地下水对管线的腐蚀，延长了管线的使用寿命；还为城市的发展预留了宝贵的地下空间。自2010年以来，城市综合管廊作为城市市政基础设施现代化的重要标志之一，已逐渐成为市政工程的热点。国家陆续在各省成立试点城市大力推广综合管廊的建设。笔者根据近几年来的工程实际设计经验，对综合管廊的电力设计进行分析，以期为综合管廊电力设计提供一定的参考。

1 综合管廊电力设计内容及用电负荷

综合管廊的电力设计是管廊附属设施设计的重要组成部分，主要内容包括供配电系统、电缆敷设、照明设计、防雷接地等。

综合管廊内的主要用电设备为排风（烟）机、排水泵、照明、监控及检修设施等。根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838-2015）的要求，监控设备、应急（疏散）照明、消防设备、燃气仓事故风机等为二级负荷，其余为三级负荷[4-5]。常用负荷分级见表1。

表1 综合管廊电力设计常用负荷

2 综合管廊电力设计要点

2.1 供电电源方案

根据用电负荷性质，综合管廊均考虑采用两路独立10 kV电源的环网供电方式，两路电源互为备用。多条管廊组成的区域管廊组群，应配套设置10 kV总配电站和10 kV/0.4 kV分变配电站。单独一条管廊，可按供电半径不大于800 m的要求只设置10 kV/0.4 kV分变配电站。

2.2 变电站布置方案

目前，综合管廊的变电站布置方式主要为3种：

1）设置在综合管廊顶板上的地下变配电站。这种变配电站需结合综合管廊的结构情况及电气设备的布置要求由土建专业预留出设备布置的房间。这种布置方式的优点是进出线规范合理，无需在管廊设备间外墙预留电源进线孔；缺点是所有变配电设备均布置在地下，若城市出现大规模降雨情况，有可能造成一定影响。具体是否可实施需结合当地供电局要求。

2）在管廊上部或侧部设置室外箱式变电站。箱式变电站具有工厂预制化生产、结构式整体安装、工程造价低等特点。在工程设计时，推荐与道路照明、景观照明等其他市政用电负荷统筹一体化设计。缺点是箱式变电站虽然占地小，但依然需要一定的地面空间，对环境景观有一定的影响，且需要在管廊设备间外墙预留电源进线孔，对防水处理有一定的要求。

3）在考虑设置箱式变电站的前提下采用地埋式景观箱式变电站。采用地埋式箱式变电站避免了对环境景观的影响，但造价较高；且由于电气设备布置在地下，同样存在检修以及雨季时候的防水问题。具体是否可实施需结合当地供电局要求。

2.3 低压配电系统

综合管廊的防火分区一般200 m左右，每个防火分区可以作为一个供电分区，每个供电分区内设置一个设备间，内设普通总动力配电箱、重要负荷双电源切换箱、照明配电箱、风机水泵控制箱、应急照明配电箱各1个。上述配电箱负责该防火分区内的排风机、排水泵、照明、检修、监控系统及消防系统的配电及控制。监控系统所需UPS电源、消防负荷以及液压自动井盖电源均需由双电源切换箱提供 （若有天然气舱，则天然气舱的风机电源也需由双电源切换箱提供），其余普通照明、各舱风机水泵以及检修电源均由普通总动力箱提供。

2.4 动力设备控制

管廊内的主要动力设备为各舱室的通风风机及排水泵。

1）通风风机。对通风风机的控制应分为4种工况考虑。（1）正常工况。正常状态下，综合管廊内温度低于40℃，各防火分区两端防火阀门常闭，排风机、进风机同时关闭，进风口及排风口处全电动防火阀常开。当管廊内检测系统监测到管廊内温度≥40℃时，启动本防火分区内离心风机低速档运行，当管廊内温度≤35℃时，关闭风机。（2）事故工况。燃气舱：正常工况下风机低速运行；当管廊内检测系统监测到燃气泄漏或燃气浓度大于爆炸下限浓度值20%时，启动事故通风，开启该通风区段以及相邻通风段启动风机高速运行。污水舱：正常工况下风机低速运行；当管廊内检测系统监测到发生事故或H2S浓度超出10 mg/m3时，启动事故通风，开启该通风区段以及相邻通风段风机高速运行。综合舱：正常工况下风机低速运行；当管廊内启动火灾报警时，立刻关闭该通风区段及相邻通风区段的阀门和风机，待灭火完毕后，再启动事故通风，开启该通风区段以及相邻通风段风机高速运行。（3）巡视工况。当工作人员需要进入管廊检修或巡视工作时，应至少提前1 h开启风机及相应阀门，以保证管廊内温度低于35℃，含氧量满足人员需求；直至工作人员出来后，方可停止风机。（4）火灾及灾后工况。通风机房处设置阻火隔断。当管廊内某段发生火灾时，火灾报警系统立即联动关闭着火区段及相邻通风区段风机和自动防烟防火阀，进行封闭式全淹没式高压细水雾灭火或其他灭火方式。待事故完毕半小时后,开启排风机及已关闭的防烟防火阀使其高速运行，进行灾后通风，迅速排出烟气。待恢复正常后，转入正常通风工况。

2）排水泵。综合管廊每个防火分区均设有集水井，每个井内安装2台潜水泵和 1套浮球开关，根据井内水位自动开、停排水泵，将排水泵运行工况及井内高、低液位传至相应的现场控制站（PLC）及控制中心。

2.5 照明系统设计

综合管廊内的照明系统主要分为普通照明系统和应急照明系统两种。

综合管廊人行道普通照明照度应不小于15 lx，设备操作处照度值不小于100 lx。灯具应选用三防灯具，防护等级不低于IP54，吸顶安装，安装间距为5 m左右。综合管廊应急照明疏散照度按不小于5 lx考虑，应急照明灯具数量约为正常照明的1/4（平时可作为安防照明使用），可由应急照明箱EPS电源集中供电，应急时间不少于60 min。管廊内疏散指示设置双面疏散诱导标志灯和双面安全出口标志灯，疏散诱导标志灯安装间距20 m，安全出口标志灯设置在人员出入口、进料口及各防火门处，应急时间不少于60 min。应急照明灯具防护等级为IP65。

照明光源均采用节能的LED光源，灯具额定光效不低于100 lm/W，驱动电源功率因数大于等于0.95。灯具芯片相关色温不应大于5 000 K，显色指数不小于65。灯具连续亮灯3 000 h光衰应不大于4%，灯管的使用寿命额定为至少50 000 h。

照明灯具控制分为集中就地和监控中心两级控制，在进料口照明配电箱上实现集中手动控制，通过设置在防火分区两端防火门处的照明就地按钮实现就地手动控制，通过监控系统区域控制单元（ACU）实现监控中心的远程控制。

2.6 配电线路敷设

管廊内配电干线及照明配线采用专用电缆桥架沿舱内顶层支架敷设的方式，将干线电缆敷设至配电单元。消防与非消防电缆线路分开敷设，消防线路暗敷或明敷时，均应满足相关规范要求。

燃气舱内的电线电缆敷设，应采用低压流体输送用焊接钢管配线，并做好配管接头的隔离密封防爆处理。电缆不应该有中间接头，接线盒等应采用隔爆型；钢管的接头、端部及穿越隔墙时的预留孔洞，必须采用防火堵料严密防爆封堵，钢管穿过结构变形缝时采用防爆金属软管进行过渡。

2.7 防雷接地

在10 kV电源进线侧设置避雷器防止闪电电涌侵入及操作过电压。在低压配电系统设置三级电涌保护：第一级设在变电所低压进线柜内；第二级设在分区控制室动力配电箱中；第三级设在二级负荷双电源切换箱内。

综合管廊的低压配电系统接地型式建议采用TN-S制。所有配电设备的金属构件、支架之外露可导电部分、装置外可导电部分，均应与接地保护线（PE线）可靠连接。箱变工作、保护与防雷接地共用一套接地系统，接地电阻不大于4 Ω。

综合管廊设置综合接地系统，其为环形（纵向、横向）接地网，利用管沟内结构主筋做为接地体；在综合管沟的顶板、底板、板壁内各取两根大于Ф16 mm的结构主筋网状焊接连通，形成一个立体、闭合的接地整体，焊接长度不小于6倍的主筋直径。仓内侧壁两侧通长敷设50 mm×5 mm镀锌扁钢两处，分别与主筋联结的预埋钢板可靠焊接。当其通过各防火分区伸缩缝处时，在两侧设置预埋连接板跨接，形成完整电气通路。在管廊各仓的侧壁间隔20 m预埋钢板100 mm×100 mm×10 mm各两块，钢板与接地主筋及管道支架用镀锌扁钢焊接，并预留管廊侧壁外侧钢板，用作增打人工接地极及测试电阻用。综合接地电阻不大于1 Ω，如实测不足时，应补打人工接地极。

综合管廊采用总等电位联结。在箱变内设总等电位端子箱1个，在各防火分区设备层控制间处设局部等电位端子箱1个，内设等电位电气板，材料采用紫铜板。将本分区内所有金属构件、配电柜、弱电柜、设备金属外壳、金属构架、金属管、金属外壳等用BV-16 mm2电缆分别联结，沿桥架通长敷-50 mm×5 mm镀锌扁钢。该扁钢与各段桥架或线槽需保持可靠电气联接，并联接至各就近局部等电位端子箱。

3 结语

随着我国城市发展的需要，综合管廊已经逐渐成为市政工程的重要组成部分。未来，综合管廊必将成为中国城市建设的新趋势。综合管廊电力部分，是综合管廊的重要附属设施，是综合管廊建设的重要保障，更应该在电气系统方面做好安全保护与性能优化。本文通过对实际工作经验的总结，对综合管廊电气设计要点进行了概括，希望能为类似工程的设计提供借鉴。