城市综合管廊项目电气专业精细化设计研究

杭州市城乡建设设计院股份有限公司 侯瑞堃 航天科工广信智能技术有限公司 蔡芙蓉

1 引言

综合管廊主要是指有两条或两条以上城市管线的地下结构及附属设施。应用综合管廊能够节省地下空间，还能够从根本上提高城市的综合承载力，可以将其看作是一种高强度、科学的城市综合管线工程。目前，综合管廊应用较为广泛，在电气设备设计中也充分发挥其优势特征，从而推动综合管廊项目有序运行。

2 城市综合管廊概述

城市综合管廊是指利用地下空间建立起一个能够将城市所需管线集中处理的公共空间，并在此基础上对各类管线进行分类管理，并设置专门的检修部门和管控人员。城市综合管廊中主要包括通信、热力、电力管线等，相关管理人员根据城市发展的需求对管线进行合理敷设，这既能够提升城市管线的合理分配能力，同时也便于工作人员对各类管线进行定时的检修工作。

1833年法国巴黎为了能缓解城市管道压力问题，首次提出了“综合管廊”的概念，并建立起世界上首个“综合管廊”，这不仅有效解决了城市管线过于复杂的问题，同时也在一定程度上缓解城市用地紧张的情况。我国的“综合管廊”起步较晚，起初只是在经济较为发达的一线城市中被应用，后来逐渐在国内实现大范围普及。

3 供配电系统设计

3.1 供电电源

负荷等级：二级负荷。排烟排风机、应急照明、疏散标志灯、安防、给水阀门、消防用电、自控。三级负荷。排水泵、一般照明、维修插座以及除二级负荷外的负荷。消防负荷。排烟排风机、消防用电、应急照明、疏散标志灯。三类负荷需消防强切，选型时断路器需带电子脱扣。

10kV 供电系统，整个综合管廊变电所电源进行统一考虑，从城市电网引两路10kV 进线电源至开闭所，再从开闭所不同段母线各引两路10kV 电源至各变电所。10kV 变电所中，两回路10kV 电源同时使用，互为备用[1]。

3.2 低压配电方案

低压配电系统采用220/380V 放射式和树干式相结合。从变电站到各防火区电气设备的低压电缆。消防负荷：双电源、接线盒、自动开关。变电站的两个电源不同。所有电机均采用全电压启动方式。污水泵启动，高水位、低水位停止，超高水位报警，故障状态报告，自动控制系统完成。防排烟风机过载报警设备仅限于不跳闸。排气扇通常由自动控制系统控制。发生火灾时，主要由消防控制室控制，这也在于消防控制室可采取的优先控制权。在管廊每个电气分区内设两台总配电柜、普通及应急智能照明箱、PLC 箱、消防及弱电分箱，放置于逃生口附近。集水井配电箱就近放置，监控电源就近接入应急照明电源[2]。

4 综合管廊项目供配电精细化设计研究

4.1 综合管廊内设置正常照明和应急照明

照明装置安装在显示管的上部。人行道的平均公共照明应＞15lx，最小照明应＞5lx。操作设备进出口的局部照明可增加至100lx。应急照明采用智能应急照明和疏散信号照明。应急照明和疏散必须＞5lx，应急时间应该要＞90min。应急灯间距在15m以内。紧急出口标志灯应安装在每个防火分区防火门上方的进出水管廊上。疏散标志指示器安装在距地面1.0m 以下，距离不＞15m，疏散标志指示器防护等级不低于IP65。安全出口标志灯、疏散指示灯应该要有国家有关部门的试验报告，符合设计要求后才可进行使用[3]。

综合管廊内部所使用的照明灯是一种防水、防潮、节能T5LED 灯灯型，防护等级也在IP54以上，同时采取了防护措施防止外力碰撞。I 类灯具，具有防触电保护等级，可达到线路保护（PE）可靠连接的导电部分；一般照明回路应有工作电流不超过30mA，并对剩余工作电流采取保护措施。其中，照明控制可采用智能控制系统，也可手动控制照明控制箱或实现中央控制中心的远程控制。此外，下一个防火分区的照明控制开关安装在防火分区的防火门上。一旦发生火灾，消防控制室将自动点亮所有管道中的灯泡，在任何情况下，出口标志灯、疏散指示灯和长时间应急照明皆不得停止。

4.2 设备控制

综合管廊内部的整机结构采用直接起动方式，主要电气设备采用手动启停控制和PLC 自动控制两种控制方式。该开关可选择两种控制模式，综合管廊在装置旁设有手动控制按钮，主要用于设备维护、调试和应急操作。此外，在每个出口和出口设置逃生按钮，以控制走廊各部分的通风及照明。

4.3 电缆、电线的选择及敷设方式

综合管廊内部的消防设备、应急照明、疏散照明、管道走廊等均应采用铜芯耐火电缆及电线设备。除上述设备外，其他电气设备也应使用阻燃铜芯电缆和电线。管廊内部应分区间设置防火材料，管道廊道内的专用电缆沿专用电缆桥架敷设。当电缆离开桥架后，应通过钢管沿墙或吊顶外露。分配支管用钢管当管道和桥梁的螺纹穿过结构伸缩缝时，应进行膨胀，并保持良好的电气连接。当管道暴露在火中时，金属管道涂有防火材料，在工程项目中通常使用的SC 管为热镀锌钢管，且电线应该要用使用绿色或黄色导线进行标记区分[4]。

所有穿过地下管道的建筑物廊道伸缩缝和沉降缝的管道均应按照《建筑电气安装工程施工图》中的相关方法进行施工操作。由于主体结构钢筋保护层厚度较大，整个预埋接线盒采用加深接线盒。不仅如此，电缆与普通防火电缆应该要分开放置在防火桥内，防火桥外应涂防火涂料。强电信号电缆和弱电信号电缆应分别安装电缆桥架。照明线路、供电线路采用镀锌钢丝焊接钢管，穿墙套管必须绝缘、密封、防火。照明采用LED 防爆灯，燃气舱内也应该放置防爆灯[5]。

4.4 电气设备选择与安装

综合管廊内部电气设备选型应遵循技术先进、安全可靠、节能环保、价格合理等原则，开关站采用10kV 中央柜真空断路器，10kV 独立变电站环网柜采用全绝缘负荷开关环网柜，变电站内所有10/0.4kV变压器均采用高效节能干式变压器，注意应选用带有保护罩的干式变压器，低压开关柜采用封闭式室内机柜。电源箱、控制箱、插座箱、绝缘孔夹、接线盒等电气设备在各隔室整体管道走廊内应注意防水、防潮等保护，并保证保护等级在IP54以上。

除非另有规定或是有单独标识，否则开关和插座应安装在黑暗的立管廊道中，开关和插座分别离地1.3m 与0.3m。电源箱、控制箱和按钮箱均为隐藏式，但竖井、导管和防火区除外，箱体高度为600mm，下边缘为1.3m，地面安装在1200mm 以上和300mm以下。配电箱内管道应采用不锈钢材质，其他箱体采用优质电解板，表面静电喷涂防腐处理，辅助安装底板采用镀锌钢板，板厚箱高在400mm 以下为最佳，辅助安装底板应控制在2.0mm 左右。

4.5 管廊接地系统

综合管廊周围应设置接地系统，管廊干线的接地应在交叉口、导线段和过渡段焊接，形成共用接地网。干管廊接地线采用40×4热镀锌扁钢，与镀锌钢板焊接的接地板埋于侧墙上方。电缆支架中的接地支柱可以焊接到支柱的上端，管廊侧墙下埋设的镀锌扁钢与地面之间采用40×4热镀锌扁钢。机舱两侧接地干线每50m 延伸一次。敷设在管廊内的高压、超高压电缆的接地必须经电力电缆设计单位检查后方可进入。接地系统的接地方式为管廊接地保护，接地电阻不大于1Ω。建筑物中的结构钢筋用作接地装置，该方法包括以下步骤：在管廊四角交叉处的管廊侧壁上纵向焊接至少8块主钢筋，每10m 至少焊接4根横向和纵向主钢筋，伸缩缝两端，距伸缩缝1m 的地方设置一对预埋连接板。

LEB 端子箱应该安装在舱室隔间区域，接地网控制中心与综合管廊内的接地装置连接。管廊内的整体连接板、箱形接头、MIB 和主筋必须焊接两点，测试点设有防火隔板，防火隔板位于预埋连接板上。测点等电位板（箱）、MEB、IT 设备、管道，做到全金属管道接入通道与管道接地装置、金属构件、金属设备和钢筋混凝土基础设备相连接。UPS 输出端子的中性线需接地放置，接地干线应直接接地至接地装置，保证重复接地。

5 管廊管线引出口的合理化设计

5.1 常规设计方式的缺点

当前，城市综合设计中使用最广泛的管道出口廊道形式是直埋式，即城市间埋地管道出口廊道。综合管道廊道包括地面、电力、通信、供水管道，管道从廊道引出相应的地面和路网。管道的每个专有单元需要在管道末端钻工作井，如电力、电信和其他工作井，然后通过每个工作井将管道连接到用户。管道出口位置定位性较差，管道仅在粗糙表面贴标签，施工后期容易损坏。各单位管线权属需要单独修复，造成重复挖掘和资源浪费，与综合展览建设不相适应。会造成道路损坏，影响道路的正常使用。但当所有权管道中每个单元都单独建造时，建造起来就相对容易。

5.2 引出口精细化设计措施

为了减少管道各单元的工作井数量，避免施工过程中对埋地管道的损坏，影响道路的正常使用，建议采用复合管道系统，使用包含入口及出口的综合走廊。系统结构包括出油通道、出油通道和整体工作井。综合管廊系统适用于城市综合管廊内管道与市政管网的连接。管道出口廊道结构为城市综合管道系统，通常设置在交叉口两侧或需要切割地面的区域，距离为100～200m。管道出口管与直埋预留管道管廊出口结构连接，预留管径应便于以后管线进行穿引，预留管道用混凝土包裹。注意，覆盖不同管道的混凝土上表面需要确保高度相同。如果相邻管道缠绕后排距较近，则应使用普通混凝土填充接缝，这有利于公路施工和质量控制。综合工作井通过管道与管道出口相连，根据管道类型的不同，应采用隔墙将综合工程划分为不同的回路。综合工作井的宽度和高度应满足管道转弯半径和施工作业空间的要求。

6 管廊设施与入廊管线的冲突处理

6.1 常规设计方式的缺点与不足

现阶段，城市综合管线廊道设备与管线之间最突出的空间矛盾是与电力电缆的矛盾。排水管道的控制阀占用大量电能，造成管道走廊空间的浪费，管道走廊上安装了不同类型的控制柜，增加了电缆敷设的难度。在管道通道中安装梯子的方法也增加了电缆敷设的难度。

6.2 冲突处理精细化设计措施

借助科学技术优势，提高室内空间和排水系统的利用率。通过调整额集水孔、污水泵及管道控制系统等设置方式，最终可以达到节省空间，尽可能规避管线在布置过程中存在问题。相关工作人员还应在水基管或双面流管中设置排水管，以避免高压。当设置多个隔室时，管道中的水池可设计成既能满足排水功能，又能节省设备投资，且不影响原有消防系统的状态。综合管廊改变了固定在顶板上的底板提升或悬臂支架侧壁安装与电缆支架高度相同的传统方式，避免了电缆缠绕。由于管道的性质不同，很难同时到达走廊，安装控制柜时，不得安装电缆支架。因此，不建议将控制柜固定在电缆支架的末端。综合管廊作为一种上下管道通道装置，通过使用上下伸缩梯，可实现自动控制和手动控制，避免管道通道堵塞，其优势在长电缆应用中更为突出。

7 结语

电气设计是综合管廊设计的重要组成部分，在具体施工过程中应当根据每条管廊的实际情况，完善管廊接地系统、注重电气设备选择与安装、准确设置电缆、电线的选择及敷设方式，供配电设计和缆线设计等方案进行优化比选，能够有效提高电气设计的实用性、可靠性、安全性与经济性，为电气企业实现可持续发展提供根本保障，从而推动社会主义经济建设发展。