李林林 肖國鋒

1廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司

2中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院

廣州某長距離地下電力隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)

李林林1肖國鋒2

1廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司

2中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院

本文針對(duì)廣州某220kV長距離電力隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)方案、負(fù)荷計(jì)算、運(yùn)行模式等方面對(duì)長距離電力隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，并針對(duì)電力隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)提出了相關(guān)建議。

地下電力隧道長距離通風(fēng)系統(tǒng)

隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，城市內(nèi)部的電纜敷設(shè)的趨勢(shì)將采用地下電力隧道的形式，尤其是長距離的電力隧道，以滿足城市景觀等方面的需要。電力隧道內(nèi)通常敷設(shè)多根各種電壓等級(jí)的電纜，電纜在密閉的環(huán)境中輸電會(huì)發(fā)熱，使得隧道溫度升高，從而影響電纜的傳輸效率，故針對(duì)電力隧道需采取一定的措施以保證電纜的運(yùn)行溫度及人員檢修環(huán)境的需求。

1 工程概況

本工程電力隧道工程為220kV電力隧道，是為解決220kV某電纜線路工程的配套建設(shè)項(xiàng)目。隧道內(nèi)設(shè)置有220kV線路4回，110kV線路6回，共10回。

隧道設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑3.5m直徑圓形盾構(gòu)，本工程線路總長為6770m，設(shè)1～8號(hào)共8個(gè)工作井。最大井間距為4～5號(hào)井，約1.72km，最小井間距為5～6號(hào)井，約0.54km。隧道為盾構(gòu)法施工，工作井均為明挖法施工。

2 系統(tǒng)功能要求定位

本工程的通風(fēng)區(qū)段較長，隧道內(nèi)電纜發(fā)熱量大，因此采用機(jī)械通風(fēng)方式（機(jī)械送、排風(fēng)）以滿足以下四種工況：

①排熱工況：排除隧道內(nèi)的發(fā)熱量，同時(shí)滿足工藝不超過40℃的要求[1]而進(jìn)行必要的通風(fēng)。

②巡視工況：為了方便運(yùn)營維護(hù)人員到隧道內(nèi)巡視及維修，需使隧道內(nèi)空氣質(zhì)量滿足勞動(dòng)衛(wèi)生要求而進(jìn)行的通風(fēng)。

③換氣工況：為維持隧道內(nèi)的基本空氣品質(zhì)，排除隧道內(nèi)的異味而進(jìn)行的通風(fēng)。

④災(zāi)后通風(fēng)：當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，采取隔絕滅火的方式，人工確認(rèn)火災(zāi)熄滅后，為排除隧道內(nèi)煙氣進(jìn)行的通風(fēng)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定

電力隧道通風(fēng)可采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種通風(fēng)方式，但自然通風(fēng)只有在電纜發(fā)熱量較小、自然條件比較有利、隧道較短等情況下才能實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)情況下，城市電力隧道長度較長，穿越城市中心區(qū)域，途經(jīng)城市干道，規(guī)劃要求較高。因此，針對(duì)目前穿梭于城市地下的電力隧道而言，大多數(shù)情況下采用機(jī)械通風(fēng)作為通風(fēng)方案的首選。

由于隧道不具備自然排煙條件，本設(shè)計(jì)在考慮通風(fēng)設(shè)計(jì)的同時(shí)還要考慮其排煙功能。機(jī)械通風(fēng)有三種方式[2～5]，即：①機(jī)械進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)；②機(jī)械排風(fēng)、自然進(jìn)風(fēng)；③機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)。

由于本設(shè)計(jì)的通風(fēng)區(qū)域劃分較長，因此采用③方式的通風(fēng)及排煙系統(tǒng)形式。通風(fēng)系統(tǒng)針對(duì)每段通風(fēng)區(qū)域采用1端送1端排的縱向通風(fēng)方式，滿足平時(shí)排熱，通風(fēng)換氣及事故工況的功能要求。

4 通風(fēng)機(jī)房的設(shè)置和區(qū)段劃分

通風(fēng)機(jī)房的布置要根據(jù)通風(fēng)區(qū)段來布置，結(jié)合電纜實(shí)際敷設(shè)及土建施工工法（盾構(gòu)），同時(shí)滿足工藝（電纜分支及敷設(shè)）、工作人員平時(shí)進(jìn)行維護(hù)和災(zāi)時(shí)進(jìn)行逃生等要求，每隔一段距離須設(shè)置相應(yīng)的工作井。本設(shè)計(jì)在各個(gè)工作井內(nèi)均設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)房，并布置有通風(fēng)機(jī)，利用工作井作為隧道通風(fēng)機(jī)房，兩個(gè)通風(fēng)機(jī)房之間的一段隧道就作為一個(gè)通風(fēng)區(qū)段?？紤]離心風(fēng)機(jī)特性曲線較為平緩，且噪聲稍低，故本工程風(fēng)機(jī)采用箱式離心風(fēng)機(jī)。

本段電纜隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)利用工作井2、4、6、8作為排風(fēng)井，每個(gè)井設(shè)置2臺(tái)排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)，每臺(tái)排風(fēng)機(jī)分別對(duì)應(yīng)一段隧道進(jìn)行排風(fēng)。工作井1、3、5、7作為進(jìn)風(fēng)井，每個(gè)井設(shè)置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)，每臺(tái)送風(fēng)機(jī)分別對(duì)應(yīng)一段隧道進(jìn)行送風(fēng)。風(fēng)井中的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置為并聯(lián)關(guān)系，兩風(fēng)機(jī)間設(shè)一個(gè)電動(dòng)風(fēng)閥，在一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)可兼顧。因4-5區(qū)間1.72km，通風(fēng)量較大，單臺(tái)風(fēng)機(jī)無法滿足風(fēng)量要求，故針對(duì)該區(qū)間分別設(shè)置了2臺(tái)排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)。同時(shí)風(fēng)井內(nèi)設(shè)置2m消聲器，立式安裝。通風(fēng)系統(tǒng)圖見圖1所示。

5 電力隧道通風(fēng)量的計(jì)算

結(jié)合隧道通風(fēng)系統(tǒng)四種運(yùn)行工況，需要滿足以下幾種風(fēng)量要求：①排熱風(fēng)量；②巡視風(fēng)量；③換氣風(fēng)量；④災(zāi)后通風(fēng)風(fēng)量。

1）排熱風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)《火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6]，電纜隧道通風(fēng)量計(jì)算公式為：

式中：G為通風(fēng)量，m3/s；Q1為電纜散熱量，kW；Q2為電纜隧道的傳熱，可按電纜散熱量的30%～40%估算，kW，取30%；c為比熱容，1.01kJ/(kg·℃)；ρa(bǔ)為空氣平均密度，kg/m3；teχ，tin為進(jìn)、排風(fēng)溫度，排風(fēng)溫度40℃，進(jìn)風(fēng)溫度31.8℃。

式中：q1為電纜發(fā)熱量，W/(m·根)；L為計(jì)算段的電纜長度，m；C1為電纜散熱損失系數(shù)，根據(jù)《火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-7[6]，取0.7；n為電纜數(shù)量。

式中：I為電纜載流量，A，220kV線路N-1情況下載流量1863A，110kV線路N-1情況下載流量937A，其中110kV某T接線電纜線路N-1情況下載流量714A。

2）巡視風(fēng)量計(jì)算

計(jì)算公式同式（1），排風(fēng)溫度取35℃。

3）換氣風(fēng)量計(jì)算

電纜隧道會(huì)散發(fā)異味，同時(shí)，長期不通風(fēng)會(huì)使隧道內(nèi)的空氣不利于保障運(yùn)營人員的勞動(dòng)衛(wèi)生條件。因此，必須維持隧道內(nèi)空氣品質(zhì)在一定的水平，根據(jù)《城市地下空間開發(fā)利用規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15-64-2009）[7]的要求，電力隧道的最小通風(fēng)量應(yīng)保證換氣次數(shù)不小于2次/h。

4）災(zāi)后通風(fēng)量計(jì)算

按照6次換氣次數(shù)計(jì)算。

5）隧道通風(fēng)量計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述計(jì)算參數(shù)，隧道發(fā)熱量及各通風(fēng)區(qū)段通風(fēng)量計(jì)算結(jié)果見表1和表2所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，巡視風(fēng)量最大，風(fēng)機(jī)為雙速風(fēng)機(jī)，低速為排熱風(fēng)量、高速為巡視風(fēng)量（兼災(zāi)后排風(fēng)）。平時(shí)低速運(yùn)行，在巡視工況時(shí)根據(jù)隧道溫度及室外溫度情況采用高速或低速運(yùn)行。

6 系統(tǒng)運(yùn)行模式

系統(tǒng)采用以下運(yùn)行模式：

1）排熱工況：當(dāng)隧道內(nèi)溫度＞37.0℃時(shí)，自動(dòng)打開風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，當(dāng)隧道內(nèi)溫度＞39.0℃時(shí)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，直至隧道內(nèi)溫度≤35℃時(shí)停機(jī)。

2）巡視工況：巡視人員進(jìn)入隧道前，通知控制中心，需要該通風(fēng)區(qū)段進(jìn)入巡視模式，提前半小時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，并直至人員出來為止。當(dāng)巡視人員出地面以后，通知控制中心將該通風(fēng)區(qū)段風(fēng)機(jī)恢復(fù)到排熱運(yùn)行模式。當(dāng)隧道內(nèi)溫度≥35.0℃時(shí)，高速運(yùn)行；當(dāng)隧道內(nèi)溫度<35.0℃時(shí)，低速運(yùn)行。

3）換氣工況：在每天零時(shí)進(jìn)行判斷，若全天內(nèi)隧道內(nèi)該通風(fēng)區(qū)段未達(dá)到風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)溫度，一直處于停機(jī)狀態(tài)，則開啟風(fēng)機(jī)對(duì)隧道進(jìn)行通風(fēng)換氣，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行1小時(shí)，可以滿足3次換氣次數(shù)。

4）密閉滅火模式：當(dāng)隧道內(nèi)某段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，則立即自動(dòng)關(guān)閉該區(qū)段的風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥，使隧道處于密閉狀態(tài)滅火。

5）災(zāi)后通風(fēng)：待確認(rèn)火災(zāi)熄滅后，電動(dòng)或手動(dòng)打開風(fēng)機(jī)及電動(dòng)閥，風(fēng)機(jī)處于高速運(yùn)行狀態(tài)，迅速排除隧道內(nèi)煙氣。

7 現(xiàn)存問題及建議

通過對(duì)地下電力隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的分析，發(fā)現(xiàn)存在以下問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議：

1）井間距過大，會(huì)造成個(gè)別區(qū)段風(fēng)量較大，使得風(fēng)機(jī)型號(hào)較大，相應(yīng)風(fēng)井機(jī)房面積增加，風(fēng)井面積增加，設(shè)備噪音增加。建議電力隧道約700m就需考慮設(shè)置通風(fēng)工作井1座。

2）巡視工況的通風(fēng)量最大，而目前規(guī)范內(nèi)對(duì)于巡視工況沒有相關(guān)條文，故對(duì)于巡視工況的設(shè)計(jì)條件需加以斟酌。建議能否適當(dāng)提高巡視工況的設(shè)計(jì)溫度，或選擇早晚氣溫相對(duì)較低的時(shí)段巡視，以降低巡視風(fēng)量，并減小設(shè)備型號(hào)及初投資，從而進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗及設(shè)備運(yùn)行的噪聲。

8 結(jié)論

目前國內(nèi)長距離電力隧道工程較少，且電力電纜隧道的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程對(duì)于通風(fēng)專業(yè)設(shè)計(jì)條款較少，尚有待補(bǔ)充。但隨著城市發(fā)展的趨勢(shì)，電力隧道尤其是城市內(nèi)部長距離的電力隧道將成為電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方向。本文通過對(duì)長距離電力隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)，提出一些建議，以供參考。

[1]電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50217-2007)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2008

[2]民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50736-2012)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012

[3]趙輝.城市電力電纜隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].華北電力技術(shù),2009, (6):11-16

[4]李湛初.電纜隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].制冷,2001,(4):76-77

[5]王娜,郭宇,陳祖銘.廣州某地下電纜隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2009,28(4):101-103

[6]李善化,康慧,孫相軍,等.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國電力出版社,2001

[7]城市地下空間開發(fā)利用規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DBJ/T15-64-200 9)[S].北京:中國建筑工業(yè)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，碩士，工程師；廣州市越秀區(qū)環(huán)市西路204號(hào)設(shè)計(jì)院3樓（510010）；E-mail:lilinlin@dtsjy.com