一種綜合管廊電氣標準化設計方案

李萬欣，朱愛鈞 ，張夢瑤

(1.上海市政設計工程設計研究總院(集團)有限公司，上海 200092；2.國網上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200120)

一種綜合管廊電氣標準化設計方案

李萬欣1，朱愛鈞2，張夢瑤2

(1.上海市政設計工程設計研究總院(集團)有限公司，上海 200092；2.國網上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200120)

綜合管廊作為城市地下生命線，正迎來全國建設的井噴時期。供配電系統作為綜合管廊的重要保障，直接關系到管廊的穩定、安全運營。結合西寧綜合管廊工程實例，探討一種綜合管廊電氣標準化設計手段，兼顧城市管廊供配電系統設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，標準化的設計手段，使管廊供配電系統的型式整體統一，提高設計效率，更好地應對綜合管廊的建設高潮。

綜合管廊；城市市政建設；供配電系統

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開挖，延長管線的使用壽命，解決管線規劃中的“預留”問題，克服城市發展與市政管線規劃之間的矛盾。綜合管廊供配電工程是管廊工程中最主要的附屬工程，為管廊內照明系統、監控系統、消防系統、通風系統、排水系統提供電力保障。

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，正突飛猛進般地迎來建設高潮。而受限于近遠期規劃、施工進度等各方面因素，城市綜合管廊總是分批次分路段進行建設，供配電系統設計需結合近遠期整體考慮，具有可擴展性。本文結合西寧綜合管廊工程實例，探討了一種綜合管廊電氣標準化設計方案。應用該設計方案，使綜合管廊供配電系統型式標準統一，減少圖紙數量，提高設計效率。

1 綜合管廊供配電系統設計原則

綜合管廊供配電系統的設計原則對工程造價及供配電系統的功能有較大影響。供配電系統接線方案、電源供電電壓、供電點、供電回路數、容量等應根據綜合管廊建設規模、周邊電源情況、綜合管廊運行管理模式，并經技術經濟比較后確定[2]。

1.1 供電點設置

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

1.2 負荷等級

綜合管廊內負荷等級的確定直接影響到管廊供配電系統設計選擇。綜合管廊典型防火分區內用電設備系統圖見圖1。

圖1 防火分區設備系統圖

新版規范中明確指出：綜合管廊的消防設備、監控與報警設備、應急照明設備應按現行國家標準《供配電系統設計規范》GB50052規定的二級負荷供電。天然氣管道艙的監控與報警設備、管道緊急切斷閥、事故風機應按二級負荷供電，且宜采用兩回線路供電；當采用兩回線路供電有困難時，應另設置備用電源。其余用電設備可按三級負荷供電[2]。

結合實際運營情況，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；

(2)地下環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)在綜合管廊發生火災時，要及時啟動報警及聯動控制滅火系統；

(5)對主要出入口要進行24 h安防、監控。

因此，基于規范本身要求，以及實際運營安全等因素綜合考慮，在高標準的設計要求下，綜合管廊內風機、風閥、排水泵、應急照明、監控應定為二級負荷，而正常照明，檢修電源等定為三級負荷。

2 西寧綜合管廊實例分析

西寧市已完成整個市內綜合管廊的建設規劃，實施計劃分為2015年、近期2020年和遠期2030年三個階段。本次西寧市城市地下綜合管廊建設工程涉及4個片區，12條路，總長度約34.9 km，隨道路建設實施。管廊容納電力、通訊、給水、再生水(中水)、熱力、燃氣、污水、雨水等8類管線，其中通訊管線包含電信、移動、聯通、廣電等4類管線。各道路下建設綜合管廊根據管線現狀及專項規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 供配電系統電源確定

西寧市綜合管廊規劃中要求整個城市地下綜合管廊建設最終形成管廊干線、支線相結合的系統。從西寧市整體綜合管廊規劃角度看，選擇10kV中壓輸電系統給管廊供電的方案更為合理。但在本工程實施范圍內，各路段綜合管廊并非連成整體，且由于征地、施工進度等各方面的原因，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行設計，綜合管廊供電點結合人員出入口設置，結合各路段不同路況，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設置一個防火區間(其中單艙一個防火分區，雙艙兩個防火分區)，一個防火分區即一個配電區間，每個防火分區兩端設防火門。約400 m左右作為一個通風區間，每個通風區間兩端分別設置自然進風口和機械排風口。

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

(1)照明系統

照明系統分為正常照明及應急照明，其中應急照明正常情況下兼作正常照明。正常照明、應急照明均由區段動力箱供電。區段動力箱內設置智能照明模塊，并預留智能控制面板、自控系統及火災報警系統控制接口。在正常情況下通過聯動線聯動開啟關閉正常照明及應急照明。智能控制面板放置于該防火分區各入口處，供人員進出該防火分區時使用；當自控系統檢測到發生事故時(爆管、非法入侵等)，可自動打開該防火分區照明；火災報警系統在發生火災時強制打開應急疏散照明，具有高于手動和自控系統的控制權限。

圖4 西寧綜合管廊配電干線示意圖

(2)通風系統

綜合管廊利用本體作為通風通道，采用自然進風和機械排風結合的通風方式。每個通風分區一端設置排風口及排風機，將管廊內氣體排出溝外；另一端設自然進風口，將溝外新鮮空氣補入溝內。機械排風機選用防高溫雙速軸流風機，兼顧自然工況下低速通風換氣和火災結束后高速排煙的功能。

排風機由區段動力箱供電，排風機設置就地控制和遠程控制兩種控制方式，二次控制回路中預留自控系統及火災報警系統控制接點。當自控系統檢測到某通風區間溫度過高，或濕度過高時，自動啟動該通風區間內排風機，強制換氣，保障綜合管廊內設施和工作人員的安全；發生火災時，為形成“悶燒”，火災報警系統關閉火災區域對應排風機和風閥，具有高于手動及自控系統的控制權限。

(3)排水系統

在綜合管廊每個集水坑處設置兩臺排水泵，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信號，自動控制排水泵運行，并且通過遠程IO站上傳排水泵監控信號及液位開關信號。

船舶減速臨界關系見圖2。將相鄰船舶的2個通航狀態標繪在線段上，通過簡化船舶減速過程描述來構建減速邊界條件。圖2中初始狀態為船舶S2進入航道的時刻，其前方船舶S1勻速行駛在航道內，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 供配電系統接線型式

圖3為西寧綜合管廊供電網絡示意圖，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所有用電設備供電。第二級為各防火分區區段動力箱，為該防火分區內所有用電設備供電。第三級為風機、水泵、照明燈具等終端負荷。

圖3 綜合管廊供電網絡示意圖

如圖3所示，根據用電負荷要求，風機、水泵負載自區段動力箱饋出兩路電源至末端設備控制箱自切。檢修電源、基本照明由于是三級負荷，僅一路電源供電即可。圖4為管廊配電干線示意圖。供電點至各區段動力箱采用樹干式供電的配線方式；在每個供電單元，區段動力箱至風機、水泵控制箱，檢修電源箱等采用放射式和鏈式供電相結合的配線方式。

區段動力箱設置在防火分區一側的防火墻上，從為節約線纜成本的角度，按照優先靠近供電點，其次靠近負荷(風機、水泵)的原則進行設置。

采用以上供配電接線型式，可實現電氣系統圖的標準化。

(1)各供電點低壓配電柜系統圖的標準化

根據綜合管廊所需供電艙數，調整饋出至區段動力箱出線回路的數量。同時計算出各回路所帶負荷的實際功率，并相應調整配電柜內電氣元器件的選型。

(2)各配電單元區段動力箱系統圖的標準化

根據不同配電單元內實際設備用電情況確定區段動力箱各回路負荷功率，并相應調整元器件的選型。

綜合管廊供配電系統整體一致后，圖紙表達采用標準系統圖結合表格的方法，可清晰地表達各配電柜、區段動力箱回路所帶負荷情況，減少施工圖紙的數量。

2.4 管廊供配電系統的可擴展性

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

中的配電方案，由于區段動力箱已預留了該供電單元內所有設備的接入條件，可在A段綜合管廊末端配電單元設置區段動力箱，并完成該配電單元內A段范圍內設備的接線。當B段綜合管廊土建完工后，再將B段綜合管廊范圍內的用電設備接入該區段動力箱。當然，如基于施工標段清晰明確的角度考慮，配電單元內設置兩處區段動力箱，各標段單獨施工，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

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

3 結論

本文結合西寧綜合管廊電氣設計的實例，介紹了一種綜合管廊配電方案，可實現部分電氣系統的標準化，圖紙表達采用了標準系統圖結合表格的方式，省去冗余繁雜的重復操作，提高出圖質量和效率。由于綜合管廊用電設備除照明、通風、排水之外一般不會出現新的用電設備，在通風區間、防火區間長度調整，道路路段分批實施等情況下，該設計方案具有較強的適應性，可以滿足不同情況下的標準化設計需求，具有一定的推廣應用前景。

[1] 新華網.中國全面建設地下綜合管廊開啟“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規范. 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設計工作。

TU984.1

B

2095-1256(2016)06-0793-04

2016-11-02