李萬欣，朱愛鈞 ，張夢瑤

(1.上海市政設(shè)計工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092；2.國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200120)

一種綜合管廊電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案

李萬欣1，朱愛鈞2，張夢瑤2

(1.上海市政設(shè)計工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092；2.國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200120)

綜合管廊作為城市地下生命線，正迎來全國建設(shè)的井噴時期。供配電系統(tǒng)作為綜合管廊的重要保障，直接關(guān)系到管廊的穩(wěn)定、安全運營。結(jié)合西寧綜合管廊工程實例，探討一種綜合管廊電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計手段，兼顧城市管廊供配電系統(tǒng)設(shè)計整體性和綜合管廊分路段、分批實施情況下的相對獨立性。同時，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計手段，使管廊供配電系統(tǒng)的型式整體統(tǒng)一，提高設(shè)計效率，更好地應(yīng)對綜合管廊的建設(shè)高潮。

綜合管廊；城市市政建設(shè)；供配電系統(tǒng)

綜合管廊(又稱共同溝)是一種將市政、電力、通信、給排水等多種管線集于一體的城市地下隧道空間。綜合管廊能夠避免路面重復(fù)開挖，延長管線的使用壽命，解決管線規(guī)劃中的“預(yù)留”問題，克服城市發(fā)展與市政管線規(guī)劃之間的矛盾。綜合管廊供配電工程是管廊工程中最主要的附屬工程，為管廊內(nèi)照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)提供電力保障。

2015年全國已有69各城市啟動地下綜合管廊建設(shè)項目約1 000 km，總投資約880億元。2016年，李克強總理做政府報告時提出，2016年將開工建設(shè)城市地下綜合管廊2 000 km以上。到2016年四月又有超過40個地下管廊項目開工計劃建造里程超過一千公里[1]。綜合管廊作為城市的地下生命線，正突飛猛進(jìn)般地迎來建設(shè)高潮。而受限于近遠(yuǎn)期規(guī)劃、施工進(jìn)度等各方面因素，城市綜合管廊總是分批次分路段進(jìn)行建設(shè)，供配電系統(tǒng)設(shè)計需結(jié)合近遠(yuǎn)期整體考慮，具有可擴展性。本文結(jié)合西寧綜合管廊工程實例，探討了一種綜合管廊電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案。應(yīng)用該設(shè)計方案，使綜合管廊供配電系統(tǒng)型式標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，減少圖紙數(shù)量，提高設(shè)計效率。

1 綜合管廊供配電系統(tǒng)設(shè)計原則

綜合管廊供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則對工程造價及供配電系統(tǒng)的功能有較大影響。供配電系統(tǒng)接線方案、電源供電電壓、供電點、供電回路數(shù)、容量等應(yīng)根據(jù)綜合管廊建設(shè)規(guī)模、周邊電源情況、綜合管廊運行管理模式，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定[2]。

1.1 供電點設(shè)置

綜合管廊沿線需設(shè)置供電點，規(guī)范中明確了電源總配電箱宜安裝在管廊進(jìn)出口處。供電點的數(shù)量直接關(guān)系到供配電工程的造價，從合理性角度出發(fā)，供電點設(shè)置應(yīng)在滿足供電要求的情況下以數(shù)量少，造價低為設(shè)計原則。每處供電點供電防火區(qū)間數(shù)量為5或6個(供電范圍為1～1.2 km)，單位造價最低。

1.2 負(fù)荷等級

綜合管廊內(nèi)負(fù)荷等級的確定直接影響到管廊供配電系統(tǒng)設(shè)計選擇。綜合管廊典型防火分區(qū)內(nèi)用電設(shè)備系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 防火分區(qū)設(shè)備系統(tǒng)圖

新版規(guī)范中明確指出：綜合管廊的消防設(shè)備、監(jiān)控與報警設(shè)備、應(yīng)急照明設(shè)備應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052規(guī)定的二級負(fù)荷供電。天然氣管道艙的監(jiān)控與報警設(shè)備、管道緊急切斷閥、事故風(fēng)機應(yīng)按二級負(fù)荷供電，且宜采用兩回線路供電；當(dāng)采用兩回線路供電有困難時，應(yīng)另設(shè)置備用電源。其余用電設(shè)備可按三級負(fù)荷供電[2]。

結(jié)合實際運營情況，綜合管廊除了例行檢查、安裝及維修外，一般人員不會進(jìn)入，短時中斷供電不會造成人身傷亡及重大損失，但在地下4～5 m綜合管廊還是存在安全風(fēng)險。

(1)容易聚集有毒有害氣體，為確保檢修、安裝人員的安全，需要加強通風(fēng)；

(2)地下環(huán)境中需要確保照明供電可靠，才能確保人員安全出入管廊；

(3)管廊積水時迅速將積水排出；

(4)在綜合管廊發(fā)生火災(zāi)時，要及時啟動報警及聯(lián)動控制滅火系統(tǒng)；

(5)對主要出入口要進(jìn)行24 h安防、監(jiān)控。

因此，基于規(guī)范本身要求，以及實際運營安全等因素綜合考慮，在高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求下，綜合管廊內(nèi)風(fēng)機、風(fēng)閥、排水泵、應(yīng)急照明、監(jiān)控應(yīng)定為二級負(fù)荷，而正常照明，檢修電源等定為三級負(fù)荷。

2 西寧綜合管廊實例分析

西寧市已完成整個市內(nèi)綜合管廊的建設(shè)規(guī)劃，實施計劃分為2015年、近期2020年和遠(yuǎn)期2030年三個階段。本次西寧市城市地下綜合管廊建設(shè)工程涉及4個片區(qū)，12條路，總長度約34.9 km，隨道路建設(shè)實施。管廊容納電力、通訊、給水、再生水(中水)、熱力、燃?xì)狻⑽鬯?、雨水?類管線，其中通訊管線包含電信、移動、聯(lián)通、廣電等4類管線。各道路下建設(shè)綜合管廊根據(jù)管線現(xiàn)狀及專項規(guī)劃中管線種類布置管廊艙室，管廊艙室為2～3艙。其中有人員進(jìn)出要求的管廊艙室為1～2艙。圖2為西寧綜合管廊典型橫斷面。

圖2 西寧綜合管廊典型橫斷面

2.1 供配電系統(tǒng)電源確定

西寧市綜合管廊規(guī)劃中要求整個城市地下綜合管廊建設(shè)最終形成管廊干線、支線相結(jié)合的系統(tǒng)。從西寧市整體綜合管廊規(guī)劃角度看，選擇10kV中壓輸電系統(tǒng)給管廊供電的方案更為合理。但在本工程實施范圍內(nèi)，各路段綜合管廊并非連成整體，且由于征地、施工進(jìn)度等各方面的原因，實際施工時不同路段綜合管廊建成會有先后，而先建成的綜合管廊需滿足使用條件，讓有條件的管線先行搬遷入廊。因此本工程按照各路段綜合管廊單獨取電進(jìn)行設(shè)計，綜合管廊供電點結(jié)合人員出入口設(shè)置，結(jié)合各路段不同路況，按0.8～1.2 km布置供電點。每處供電點由兩路10 kV電源供電。

綜合管廊全線約200 m設(shè)置一個防火區(qū)間(其中單艙一個防火分區(qū)，雙艙兩個防火分區(qū))，一個防火分區(qū)即一個配電區(qū)間，每個防火分區(qū)兩端設(shè)防火門。約400 m左右作為一個通風(fēng)區(qū)間，每個通風(fēng)區(qū)間兩端分別設(shè)置自然進(jìn)風(fēng)口和機械排風(fēng)口。

電氣系統(tǒng)設(shè)計時，除需滿足綜合管廊電氣設(shè)備可靠性、安全性的使用要求之外，還要兼顧與遠(yuǎn)期新建管廊電氣系統(tǒng)實施時的可擴展性和兼容性。管廊內(nèi)需要供電控制的設(shè)備主要有照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。

(1)照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)分為正常照明及應(yīng)急照明，其中應(yīng)急照明正常情況下兼作正常照明。正常照明、應(yīng)急照明均由區(qū)段動力箱供電。區(qū)段動力箱內(nèi)設(shè)置智能照明模塊，并預(yù)留智能控制面板、自控系統(tǒng)及火災(zāi)報警系統(tǒng)控制接口。在正常情況下通過聯(lián)動線聯(lián)動開啟關(guān)閉正常照明及應(yīng)急照明。智能控制面板放置于該防火分區(qū)各入口處，供人員進(jìn)出該防火分區(qū)時使用；當(dāng)自控系統(tǒng)檢測到發(fā)生事故時(爆管、非法入侵等)，可自動打開該防火分區(qū)照明；火災(zāi)報警系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)時強制打開應(yīng)急疏散照明，具有高于手動和自控系統(tǒng)的控制權(quán)限。

圖4 西寧綜合管廊配電干線示意圖

(2)通風(fēng)系統(tǒng)

綜合管廊利用本體作為通風(fēng)通道，采用自然進(jìn)風(fēng)和機械排風(fēng)結(jié)合的通風(fēng)方式。每個通風(fēng)分區(qū)一端設(shè)置排風(fēng)口及排風(fēng)機，將管廊內(nèi)氣體排出溝外；另一端設(shè)自然進(jìn)風(fēng)口，將溝外新鮮空氣補入溝內(nèi)。機械排風(fēng)機選用防高溫雙速軸流風(fēng)機，兼顧自然工況下低速通風(fēng)換氣和火災(zāi)結(jié)束后高速排煙的功能。

排風(fēng)機由區(qū)段動力箱供電，排風(fēng)機設(shè)置就地控制和遠(yuǎn)程控制兩種控制方式，二次控制回路中預(yù)留自控系統(tǒng)及火災(zāi)報警系統(tǒng)控制接點。當(dāng)自控系統(tǒng)檢測到某通風(fēng)區(qū)間溫度過高，或濕度過高時，自動啟動該通風(fēng)區(qū)間內(nèi)排風(fēng)機，強制換氣，保障綜合管廊內(nèi)設(shè)施和工作人員的安全；發(fā)生火災(zāi)時，為形成“悶燒”，火災(zāi)報警系統(tǒng)關(guān)閉火災(zāi)區(qū)域?qū)?yīng)排風(fēng)機和風(fēng)閥，具有高于手動及自控系統(tǒng)的控制權(quán)限。

(3)排水系統(tǒng)

在綜合管廊每個集水坑處設(shè)置兩臺排水泵，正常工況下一用一備，給水管放空時兩用。二次回路接入液位開關(guān)信號，自動控制排水泵運行，并且通過遠(yuǎn)程IO站上傳排水泵監(jiān)控信號及液位開關(guān)信號。

船舶減速臨界關(guān)系見圖2。將相鄰船舶的2個通航狀態(tài)標(biāo)繪在線段上，通過簡化船舶減速過程描述來構(gòu)建減速邊界條件。圖2中初始狀態(tài)為船舶S2進(jìn)入航道的時刻，其前方船舶S1勻速行駛在航道內(nèi)，兩船的初始間距為d0，船舶S1、S2的速度分別為v1、v2。在船舶速度關(guān)系為v2>v1的前提條件下，船舶S2與船舶S1間距離逐漸減小。圖2中最終狀態(tài)為船舶S1即將駛出航道的時刻，兩船間的距離為d1。

2.3 供配電系統(tǒng)接線型式

圖3為西寧綜合管廊供電網(wǎng)絡(luò)示意圖，綜合管廊每處供電點由兩路互為熱備用的10 kV電源供電。低壓配電系統(tǒng)共分為三級，第一級為供電點低配柜，為本供電點供電范圍內(nèi)所有用電設(shè)備供電。第二級為各防火分區(qū)區(qū)段動力箱，為該防火分區(qū)內(nèi)所有用電設(shè)備供電。第三級為風(fēng)機、水泵、照明燈具等終端負(fù)荷。

圖3 綜合管廊供電網(wǎng)絡(luò)示意圖

如圖3所示，根據(jù)用電負(fù)荷要求，風(fēng)機、水泵負(fù)載自區(qū)段動力箱饋出兩路電源至末端設(shè)備控制箱自切。檢修電源、基本照明由于是三級負(fù)荷，僅一路電源供電即可。圖4為管廊配電干線示意圖。供電點至各區(qū)段動力箱采用樹干式供電的配線方式；在每個供電單元，區(qū)段動力箱至風(fēng)機、水泵控制箱，檢修電源箱等采用放射式和鏈?zhǔn)焦╇娤嘟Y(jié)合的配線方式。

區(qū)段動力箱設(shè)置在防火分區(qū)一側(cè)的防火墻上，從為節(jié)約線纜成本的角度，按照優(yōu)先靠近供電點，其次靠近負(fù)荷(風(fēng)機、水泵)的原則進(jìn)行設(shè)置。

采用以上供配電接線型式，可實現(xiàn)電氣系統(tǒng)圖的標(biāo)準(zhǔn)化。

(1)各供電點低壓配電柜系統(tǒng)圖的標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)綜合管廊所需供電艙數(shù)，調(diào)整饋出至區(qū)段動力箱出線回路的數(shù)量。同時計算出各回路所帶負(fù)荷的實際功率，并相應(yīng)調(diào)整配電柜內(nèi)電氣元器件的選型。

(2)各配電單元區(qū)段動力箱系統(tǒng)圖的標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)不同配電單元內(nèi)實際設(shè)備用電情況確定區(qū)段動力箱各回路負(fù)荷功率，并相應(yīng)調(diào)整元器件的選型。

綜合管廊供配電系統(tǒng)整體一致后，圖紙表達(dá)采用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)圖結(jié)合表格的方法，可清晰地表達(dá)各配電柜、區(qū)段動力箱回路所帶負(fù)荷情況，減少施工圖紙的數(shù)量。

2.4 管廊供配電系統(tǒng)的可擴展性

由于綜合管廊結(jié)合道路實施，在某些情況下，一條很長的綜合管廊可分幾段建設(shè)，往往這幾段也分為不同標(biāo)段，由不同施工單位來建設(shè)完成。兩段管廊相接部分作為一個防火分區(qū)，應(yīng)為一個配電單元，見圖5。如果相接的兩段管廊各自單獨配電，該配電單元內(nèi)會設(shè)置兩個區(qū)段動力箱，造成電氣設(shè)備的浪費，于經(jīng)濟(jì)角度不合理。采用文

中的配電方案，由于區(qū)段動力箱已預(yù)留了該供電單元內(nèi)所有設(shè)備的接入條件，可在A段綜合管廊末端配電單元設(shè)置區(qū)段動力箱，并完成該配電單元內(nèi)A段范圍內(nèi)設(shè)備的接線。當(dāng)B段綜合管廊土建完工后，再將B段綜合管廊范圍內(nèi)的用電設(shè)備接入該區(qū)段動力箱。當(dāng)然，如基于施工標(biāo)段清晰明確的角度考慮，配電單元內(nèi)設(shè)置兩處區(qū)段動力箱，各標(biāo)段單獨施工，互不牽扯，也是一種可行的實際操作方案。

圖5 綜合管廊端頭連接示意圖

從系統(tǒng)角度，文中的綜合管廊供配電系統(tǒng)設(shè)計自身已具備可擴展性，在綜合管廊分路段、同一路段又分標(biāo)段實施等場合，能滿足實際需求。

3 結(jié)論

本文結(jié)合西寧綜合管廊電氣設(shè)計的實例，介紹了一種綜合管廊配電方案，可實現(xiàn)部分電氣系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，圖紙表達(dá)采用了標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)圖結(jié)合表格的方式，省去冗余繁雜的重復(fù)操作，提高出圖質(zhì)量和效率。由于綜合管廊用電設(shè)備除照明、通風(fēng)、排水之外一般不會出現(xiàn)新的用電設(shè)備，在通風(fēng)區(qū)間、防火區(qū)間長度調(diào)整，道路路段分批實施等情況下，該設(shè)計方案具有較強的適應(yīng)性，可以滿足不同情況下的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計需求，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

[1] 新華網(wǎng).中國全面建設(shè)地下綜合管廊開啟“地下管線革命” http://news.xinhuanet.com/politics/2015-07/31/c_1116107711.htm.

[2]城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范. GB50838—2015. 北京. 中國計劃出版社, 2015.

(本文編輯：楊林青)

An Standardization Design Case of Tunnels Engineering

LI Wan-xin1, ZHU Ai-jun2, ZHANG Meng-yao2

(1. Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China; 2. State Grid Research Institute of Economics and Technology, SMEPC, Shanghai 200120, China)

The engineering tunnel has great advantages in the utilization of urban underground space. As the important guarantee, the power supply and distribution system is directly related to stable and safty operation of tunnels. Comlined with Xining engineering tunnel project, an electrical standardization design method was discussed, while the integrity of power supply and distributing system design and implementation independance according to the road section or in boctches are balanced. Meanwhile, as a standardized design method, it improues the design efficiency.

engineering tunnel, urban municipal construotion, power supply and distribution system

10.11973/dlyny201606029

李萬欣(1988)，男，碩士，從事市政工程電氣相關(guān)設(shè)計工作。

TU984.1

B

2095-1256(2016)06-0793-04

2016-11-02