廣州某長距離地下電力隧道通風設計

李林林 肖國鋒

1廣州地鐵設計研究院有限公司

2中國能源建設集團廣東省電力設計研究院

廣州某長距離地下電力隧道通風設計

李林林1肖國鋒2

1廣州地鐵設計研究院有限公司

2中國能源建設集團廣東省電力設計研究院

本文針對廣州某220kV長距離電力隧道通風系統設計，從設計方案、負荷計算、運行模式等方面對長距離電力隧道通風設計進行論述，并針對電力隧道通風設計提出了相關建議。

地下電力隧道長距離通風系統

隨著城市化進程的不斷深入，城市內部的電纜敷設的趨勢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。電力隧道內通常敷設多根各種電壓等級的電纜，電纜在密閉的環境中輸電會發熱，使得隧道溫度升高，從而影響電纜的傳輸效率，故針對電力隧道需采取一定的措施以保證電纜的運行溫度及人員檢修環境的需求。

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項目。隧道內設置有220kV線路4回，110kV線路6回，共10回。

隧道設計采用內徑3.5m直徑圓形盾構，本工程線路總長為6770m，設1～8號共8個工作井。最大井間距為4～5號井，約1.72km，最小井間距為5～6號井，約0.54km。隧道為盾構法施工，工作井均為明挖法施工。

2 系統功能要求定位

本工程的通風區段較長，隧道內電纜發熱量大，因此采用機械通風方式（機械送、排風）以滿足以下四種工況：

①排熱工況：排除隧道內的發熱量，同時滿足工藝不超過40℃的要求[1]而進行必要的通風。

②巡視工況：為了方便運營維護人員到隧道內巡視及維修，需使隧道內空氣質量滿足勞動衛生要求而進行的通風。

③換氣工況：為維持隧道內的基本空氣品質，排除隧道內的異味而進行的通風。

④災后通風：當隧道內發生火災時，采取隔絕滅火的方式，人工確認火災熄滅后，為排除隧道內煙氣進行的通風。

3 系統設計方案的確定

電力隧道通風可采用自然通風和機械通風兩種通風方式，但自然通風只有在電纜發熱量較小、自然條件比較有利、隧道較短等情況下才能實現，大多數情況下，城市電力隧道長度較長，穿越城市中心區域，途經城市干道，規劃要求較高。因此，針對目前穿梭于城市地下的電力隧道而言，大多數情況下采用機械通風作為通風方案的首選。

由于隧道不具備自然排煙條件，本設計在考慮通風設計的同時還要考慮其排煙功能。機械通風有三種方式[2～5]，即：①機械進風、自然排風；②機械排風、自然進風；③機械進風、機械排風。

由于本設計的通風區域劃分較長，因此采用③方式的通風及排煙系統形式。通風系統針對每段通風區域采用1端送1端排的縱向通風方式，滿足平時排熱，通風換氣及事故工況的功能要求。

4 通風機房的設置和區段劃分

通風機房的布置要根據通風區段來布置，結合電纜實際敷設及土建施工工法（盾構），同時滿足工藝（電纜分支及敷設）、工作人員平時進行維護和災時進行逃生等要求，每隔一段距離須設置相應的工作井。本設計在各個工作井內均設計通風機房，并布置有通風機，利用工作井作為隧道通風機房，兩個通風機房之間的一段隧道就作為一個通風區段。考慮離心風機特性曲線較為平緩，且噪聲稍低，故本工程風機采用箱式離心風機。

本段電纜隧道通風設計利用工作井2、4、6、8作為排風井，每個井設置2臺排風兼排煙風機，每臺排風機分別對應一段隧道進行排風。工作井1、3、5、7作為進風井，每個井設置2臺送風機，每臺送風機分別對應一段隧道進行送風。風井中的兩臺風機設置為并聯關系，兩風機間設一個電動風閥，在一臺故障時，另一臺可兼顧。因4-5區間1.72km，通風量較大，單臺風機無法滿足風量要求，故針對該區間分別設置了2臺排風機和送風機。同時風井內設置2m消聲器，立式安裝。通風系統圖見圖1所示。

5 電力隧道通風量的計算

結合隧道通風系統四種運行工況，需要滿足以下幾種風量要求：①排熱風量；②巡視風量；③換氣風量；④災后通風風量。

1）排熱風量計算

根據《火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊》[6]，電纜隧道通風量計算公式為：

式中：G為通風量，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為空氣平均密度，kg/m3；teχ，tin為進、排風溫度，排風溫度40℃，進風溫度31.8℃。

式中：q1為電纜發熱量，W/(m·根)；L為計算段的電纜長度，m；C1為電纜散熱損失系數，根據《火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊》表3-7[6]，取0.7；n為電纜數量。

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）巡視風量計算

計算公式同式（1），排風溫度取35℃。

3）換氣風量計算

電纜隧道會散發異味，同時，長期不通風會使隧道內的空氣不利于保障運營人員的勞動衛生條件。因此，必須維持隧道內空氣品質在一定的水平，根據《城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程》（DBJ/T15-64-2009）[7]的要求，電力隧道的最小通風量應保證換氣次數不小于2次/h。

4）災后通風量計算

按照6次換氣次數計算。

5）隧道通風量計算結果

根據上述計算參數，隧道發熱量及各通風區段通風量計算結果見表1和表2所示。

根據計算結果，巡視風量最大，風機為雙速風機，低速為排熱風量、高速為巡視風量（兼災后排風）。平時低速運行，在巡視工況時根據隧道溫度及室外溫度情況采用高速或低速運行。

6 系統運行模式

系統采用以下運行模式：

1）排熱工況：當隧道內溫度＞37.0℃時，自動打開風機低速運行，當隧道內溫度＞39.0℃時，風機高速運行，直至隧道內溫度≤35℃時停機。

2）巡視工況：巡視人員進入隧道前，通知控制中心，需要該通風區段進入巡視模式，提前半小時進行通風，并直至人員出來為止。當巡視人員出地面以后，通知控制中心將該通風區段風機恢復到排熱運行模式。當隧道內溫度≥35.0℃時，高速運行；當隧道內溫度<35.0℃時，低速運行。

3）換氣工況：在每天零時進行判斷，若全天內隧道內該通風區段未達到風機的啟動溫度，一直處于停機狀態，則開啟風機對隧道進行通風換氣，風機低速運行1小時，可以滿足3次換氣次數。

4）密閉滅火模式：當隧道內某段發生火災時，則立即自動關閉該區段的風機、電動閥，使隧道處于密閉狀態滅火。

5）災后通風：待確認火災熄滅后，電動或手動打開風機及電動閥，風機處于高速運行狀態，迅速排除隧道內煙氣。

7 現存問題及建議

通過對地下電力隧道通風設計的分析，發現存在以下問題，并提出相應的改進建議：

1）井間距過大，會造成個別區段風量較大，使得風機型號較大，相應風井機房面積增加，風井面積增加，設備噪音增加。建議電力隧道約700m就需考慮設置通風工作井1座。

2）巡視工況的通風量最大，而目前規范內對于巡視工況沒有相關條文，故對于巡視工況的設計條件需加以斟酌。建議能否適當提高巡視工況的設計溫度，或選擇早晚氣溫相對較低的時段巡視，以降低巡視風量，并減小設備型號及初投資，從而進一步降低運行能耗及設備運行的噪聲。

8 結論

目前國內長距離電力隧道工程較少，且電力電纜隧道的設計規范和規程對于通風專業設計條款較少，尚有待補充。但隨著城市發展的趨勢，電力隧道尤其是城市內部長距離的電力隧道將成為電網建設的發展方向。本文通過對長距離電力隧道的通風設計，提出一些建議，以供參考。

[1]電力工程電纜設計規范(GB50217-2007)[S].北京:中國計劃出版社,2008

[2]民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB50736-2012)[S].北京:中國建筑工業出版社,2012

[3]趙輝.城市電力電纜隧道的通風設計[J].華北電力技術,2009, (6):11-16

[4]李湛初.電纜隧道的通風設計[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設計[J].建筑熱能通風空調,2009,28(4):101-103

[6]李善化,康慧,孫相軍,等.火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊[M].北京:中國電力出版社,2001

[7]城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程(DBJ/T15-64-200 9)[S].北京:中國建筑工業出版,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；廣州市越秀區環市西路204號設計院3樓（510010）；E-mail:lilinlin@dtsjy.com