何佳良

摘 要：近年來，城市綜合管廊建設逐漸成為市政工程的重點內(nèi)容，而綜合管廊的電氣設計并未形成標準化、規(guī)范化的設計方案。筆者基于多個工程的設計經(jīng)驗，總結(jié)綜合管廊電氣設計的要點，為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；防火分區(qū)；供配電；燃氣艙

中圖分類號： TU99 文獻標志碼：A

城市綜合管廊工程，不僅可以解決市政管線路由混亂、道路反復開挖、損毀事故頻發(fā)、政府無法有效管理等一系列問題，還可以提高地下空間利用率、有效改善各種管線施工時對交通造成的影響、提升新型城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量、打造經(jīng)濟發(fā)展新動力。綜合管廊電氣設計與施工將直接影響管廊整體性能，為了促進綜合管廊在城市化進程中發(fā)揮更大的作用，應不斷提高綜合管廊電氣設計水平。

1 綜合管廊電氣設計內(nèi)容

綜合管廊是指建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設施，通常情況下，綜合管廊以200m作為一個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)的兩端分別設置一個排風口、一個投料口兼進風口。

綜合管廊內(nèi)的監(jiān)控、消防、照明、排水、通風等系統(tǒng)的安全運行都需要穩(wěn)定的電力供應，電氣設計是綜合管廊重要的附屬工程，其主要內(nèi)容包括變配電系統(tǒng)及供配電設計、電纜敷設設計以及照明、防雷、接地系統(tǒng)設計。

2 變配電系統(tǒng)及供配電設計

2.1 負荷等級劃分

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838—2015）：綜合管廊的消防設備、監(jiān)控與報警設備、應急照明設備應按現(xiàn)行國家標準《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052）規(guī)定的二級負荷供電。天然氣管道艙的監(jiān)控與報警設備、管道緊急切斷閥、事故風機應按二級負荷供電，宜采用兩回路供電；當采用兩回路供電困難時，應另設置備用電源。其余用電設備可按三級負荷供電。

據(jù)此，綜合管廊常見用電設備電力負荷分級見表1。

綜合管廊工程內(nèi)含二級負荷，按照設計規(guī)范，需要雙回路供電。

2.2 變配電系統(tǒng)

綜合管廊用電設備的特點是帶狀分布且比較分散，考慮電壓偏差不宜超過供電標稱電壓的±5%，應將低壓配電的供電范圍控制在500m以內(nèi)。故一般一個供電區(qū)間不超過1000m，按照每個防火分區(qū)200m計算，并考慮兩段母排平衡，每個供電區(qū)間大約包括4個防火分區(qū)，如圖1所示。綜合管廊工程應按防火分區(qū)數(shù)量及長度劃分供電區(qū)間，在每一區(qū)間負荷中心靠近電力接線井處設置一座10/0.4kV箱式變電所。各箱式變電所均采用2路10kV電源供電，內(nèi)設一套高壓環(huán)網(wǎng)柜、一套低壓開關(guān)柜及兩臺10/0.4kV變壓器。變壓器負載率控制在50%～70%，并且一臺變壓器故障時另一臺變壓器能滿足所有一、二級負荷的用電要求。

2.3 低壓配電系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)低壓配電系統(tǒng)應以防火分區(qū)段作為配電單元，在日常管理或事故、火災發(fā)生時，配電系統(tǒng)都能方便地對每個防火分區(qū)內(nèi)的用電負荷及消防設備做出控制與聯(lián)動。

每個防火區(qū)段內(nèi)設置兩臺二級負荷動力配電箱及兩臺三級負荷動力配電箱。其中1臺二級負荷配電箱及三級負荷配電箱負責該防火分區(qū)段內(nèi)綜合、電力、熱力等普通艙室的動力、照明、自控、消防等用電設備的配電；另1臺二級負荷配電箱及三級負荷配電箱負責該防火分區(qū)段內(nèi)燃氣艙相關(guān)設備的配電。二級負荷配電箱采用2路低壓電源供電，且來自不同段母排，三級負荷配電箱采用1路低壓電源供電，典型配電系統(tǒng)如圖2所示。低壓配電系統(tǒng)采用樹干式與放射式結(jié)合的方式向各防火分區(qū)配電箱供電。各防火分區(qū)配電箱集中設置于每個防火分區(qū)排風口配電間。

2.4 無功補償

所有箱式變電所均采用在變壓器低壓側(cè)裝設無功功率自動補償裝置集中補償，最終使10kV側(cè)電源計量無功功率因數(shù)達到0.95以上。

3 照明設計

3.1 照明部分

根據(jù)規(guī)范要求，綜合管廊內(nèi)應設正常照明和應急照明。管廊內(nèi)人行道上的正常照明平均照度≥15lx，出入口和設備操作處的局部照度可為100lx，應急照明照度≥5lx。當安裝高度≤2.2m時，照明燈具應采用24V及以下安全電壓供電。當采用220V電壓供電時，應采取防止觸電的安全措施，并應敷設燈具外殼專用接地線。

正常照明和應急照明均選用單管三防熒光燈，考慮節(jié)能、壽命等因素，采用LED光源。應急照明備用時間≥60min，燃氣艙要求防爆型。管廊內(nèi)正常照明及應急照明在艙室頂板中間位置吸頂安裝，照明燈具間距為5m，一般每隔兩盞普通照明燈具設置1盞應急照明燈具，應急照明燈具由二級負荷配電箱照明回路供電，普通照明燈具由三級電源配電箱照明回路供電。

照明燈具可實現(xiàn)手動/自動兩級控制：通過配電箱和設置在防火門處的照明按鈕箱實現(xiàn)手動控制；通過環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)域控制器（ACU）進行自動控制。正常情況下，照明系統(tǒng)工況上傳至監(jiān)控中心，當發(fā)生火災時可由火災報警控制器強制點亮應急照明，并切斷正常照明回路。

3.2 應急疏散

安全疏散指示燈及安全出口指示燈均為消防認證產(chǎn)品，備用時間≥60min。安全疏散指示燈掛墻安裝或安裝于電纜支架上，不超過20m一處，距地高度不超過1m，從每個防火分區(qū)中點指向兩端的安全出口方向。安全出口指示燈在各配電單元分區(qū)防火門上方0.1m安裝，在管廊投料口、通風口處安全出口指示燈采用雙面顯示型，吸頂板安裝。

3.3 檢修電源

綜合管廊內(nèi)應設置交流220V/380V帶剩余電流動作保護裝置的檢修插座，其容量不宜小于15kW。安裝于電纜支架或墻上，高度不宜小于0.5m，在防火分區(qū)內(nèi)每40m～50m安裝一檔。天然氣艙內(nèi)的檢修插座應滿足防爆要求，且僅允許在艙內(nèi)爆炸氣體濃度低于下限值的20%時送電。

4 電纜選型與敷設

由各箱式變電所至管廊配電單元的配電干線電纜選用預分支電纜，采用樹干式配電方式。箱變就近安裝于管廊電力管線引出端接線井旁，并預埋10SC100穿線管至電力管線接線井。通風口配電間內(nèi)配電箱的饋電電纜通過預留洞向管廊內(nèi)各艙室用電設備饋電，電氣預留洞需用電纜密封裝置密封，燃氣艙密封裝置要求防爆型。

管廊內(nèi)一般設備采用阻燃電纜，火災時仍需工作的消防設備采用耐火電纜或不燃電纜。

管廊內(nèi)動力電纜及控制電纜沿管廊自用橋架敷設，電纜出橋架后穿熱鍍鋅鋼管明敷。照明電纜通過線槽在管廊內(nèi)部貼頂敷設，線槽應涂防火涂料。電纜及電纜橋架穿越防火分區(qū)或穿預埋管過墻時，需填防火堵料封堵。穿線管等過結(jié)構(gòu)變形縫時應作伸縮處理，并保持良好的電氣通路。

5 防雷與接地

綜合管廊為地下構(gòu)筑物，不需設防直擊雷設施。地面層箱式變電所10kV電源進線側(cè)裝設避雷器作雷電侵入波過電壓保護。各變電所低壓柜進線處設置Ⅰ級試驗電涌保護器。其他對電涌電壓敏感的設備處按規(guī)范設置Ⅱ級或Ⅲ級電涌保護器。

綜合管廊內(nèi)低壓配電系統(tǒng)接地形式為TN-S制。

綜合管廊采用結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地體，電氣、儀表、防雷共用接地裝置，接地電阻小于1Ω，否則應利用管溝外壁預留接地板增設人工接地體。綜合管廊內(nèi)的接地干線采用-50×5熱鍍鋅扁鋼形成環(huán)形接地網(wǎng)。接地干線應與每塊接地預埋板焊接。過結(jié)構(gòu)變形縫時，應在兩側(cè)預埋連接板跨接，保證電氣通路，做法詳見國標圖集14D504。

綜合管廊所有用電設備不帶電金屬外殼、金屬支架、金屬構(gòu)件均應妥善接地。接地連接均采用焊接，焊接處應做防腐處理。所有電氣設備外露導電部分及非電氣裝置外導電部分都應以最短路徑連接至管廊接地干線做等電位連接。配電箱進線電纜PE與接地干線應可靠連接。

6 燃氣艙電氣設計

由于燃氣本身具有易燃易爆的特性，燃氣艙內(nèi)電氣設備的選擇、安裝、線路敷設以及接地等均與普通艙室不同，燃氣艙的電氣設計應符合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》（GB50058）關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的有關(guān)規(guī)定，具體要求如下：

（1）燃氣艙內(nèi)的電氣設備如控制箱、按鈕箱、燈具等的保護級別應為Ga或Gb。所有防爆設備應有銘牌和防爆標志，并在銘牌上表明國家授權(quán)部門所發(fā)的合格證號。

（2）在燃氣艙內(nèi)電纜線路采用低壓流體輸送，用鍍鋅焊接鋼管配線，并應進行隔離密封防爆處理。

（3）燃氣艙內(nèi)另需設置防靜電接地，并應符合下列規(guī)定：

①燃氣艙敷設的管道，在分岔處或無分支管道每隔 80m～100m處，以及與架空電力電纜交叉處應設接地裝置。

②進、出管廊處應設接地裝置。

③在管線引出端，管道應在埋地之前及出地后各接地一次。

④燃氣艙內(nèi)部管道應與艙內(nèi)的靜電接地干線相連接。

⑤每對法蘭或螺紋接頭間應設跨接導線，電阻值應小于 0.03Ω。

結(jié)語

綜合管廊能為城市管道運行提供安全保證，使檢修和維護效率得到提升，保證城市體系日常運行的穩(wěn)定與安全。本文對綜合管廊電氣設計要點進行了總結(jié)概括，希望能為實際工作的開展提供一些借鑒。

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