地下綜合管廊的電氣設計分析

竹 森

（南昌市城市規(guī)劃設計研究總院， 江西 南昌 330038）

引言

地下綜合管廊是現代化城市建設的重要部分，可以容納多種工程管線，更合理地安排各種線路管道。如今，隨著我國一些城市的管線已經面臨著老化或損壞等問題，進行管線重建勢必會引起大規(guī)模的開挖，妨礙交通和人們的正常出行。在建設過程中要避免傳統(tǒng)的單一線路，盡量采用綜合管廊建設結構，更有效地利用空間，優(yōu)化施工。與此同時，要充分注重地下管廊電氣設計的科學性，保證各管道運行安全，在配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)以及電纜鋪設的細節(jié)等方面加強控制，提升地下綜合管廊的實際效能，更好地為城市化建設服務，為人們的生活服務。

1 地下綜合管廊概況

地下綜合管廊是城市地下工程的重要部分，它可以有效容納電力、通信、燃氣以及給水等不同的管線。在城市電氣系統(tǒng)方面，地下綜合管廊可以容納各種市政公用管線如干線、支線以及電纜溝等。大多數的地下綜合管廊的建設應用了集約化的設計理念，這樣不僅可以實現對地下空間的高效利用，也避免了各種專業(yè)管線分開施工和不定期開挖現象，從而減輕了對交通以及周圍建筑物的影響，具有良好的經濟效益和社會效益。目前，地下綜合管廊的設計理念不斷創(chuàng)新，設計方法不斷發(fā)展和完善，建設規(guī)模也在不斷加大，對于城市的發(fā)展具有重要作用。綜合管廊的大力推廣首先出現在法國，有效提升了城市環(huán)境的質量。如今，地下綜合管廊的管理和技術應用上都在不斷完善，在西方很多發(fā)達國家地下綜合管廊已經非常普遍，在我國的一線城市，地下綜合管廊的建設力度也在不斷加大，并融入了技術水平較高的電氣設計，其安全性能和實用性能都得到了充分的提升。

2 地下綜合管廊的電氣設計要點

2.1 低壓配電系統(tǒng)

地下綜合管廊是一種重要的地下設施，可以給城市中的各種電力、通信、燃氣等提供支持。其中燃氣和電力管線是運行要求最高的。對于燃氣管線而言，由于燃氣易燃易爆，必須要保證燃氣艙內有精準的監(jiān)控儀器來監(jiān)控內部情況，并保證良好的通風條件，一般要求監(jiān)控設施和排風系統(tǒng)設備為二級負荷。在用電方面，由于綜合管廊處于地下，要設置更加全面的應急系統(tǒng)。人員逃生以及消防用電方面的需求要得到充分保障，并把各個艙室中的消防用電、報警弱電以及應急照明等規(guī)定為二級負荷。其他部分的用電負荷可以歸屬為三級負荷。除此之外，考慮到地下綜合管廊中的用電設備大多數比較分散，并且呈現帶狀分布規(guī)律，所以，電壓降應該控制在10%以內。對于低壓配電而言，其供電半徑應該保證不大于500 m，并把1 000 m以內的范圍化為一個供電區(qū)間，以便實現綜合性的管線規(guī)劃。每個區(qū)域應該設置一個箱式變電站，并在內部設置兩臺互為備用的變壓器，保證二級負荷的供電要求可以得到充分滿足。另外，地下綜合管廊的低壓配電箱的配置也要滿足防火消防等要求。在設計時要根據綜合管廊的結構特點，合理設置防火分區(qū)，當發(fā)生火災險情時，相應的防火分區(qū)要進行消防控制，并實現每個防火分區(qū)內的消防和電氣設備可以實現聯動控制，并以此為基礎，每一個防火分區(qū)當作一個低壓配電單位，并保持各個易燃易爆艙室之間的嚴密分隔[1]。

2.2 照明系統(tǒng)

由于綜合管廊處于黑暗的地下環(huán)境，沒有自然光照射，只能依靠人工照明系統(tǒng)。綜合管廊的照明系統(tǒng)一般需要從兩方面進行設計，即一般照明和應急照明兩方面。如果把用途作為分類依據，可以把照明系統(tǒng)分為五部分，即綜合管廊一般照明在、應急照明、疏散照明、設備房一般與應急照明。在進行照明系統(tǒng)設計時，需要綜合考慮節(jié)能、維修的安全和便利以及緊急疏散等方面的需求。具體的照明設計可以以GB50838-2015中的要求為準，最好保證各項指標都略高于最低值。在具體的設計過程中，要在特殊位置提升照明量度與照明保障，比如地下管廊出入口、設備操作地點以及控制室等關鍵位置等。同時，還要注意實際值與設計標準值的協(xié)調，例如，整個系統(tǒng)對功率密度會有比較嚴格的要求，在增加照度時必須要保證不超過功率密度標準值[2]。另外，考慮到地下綜合管廊的運行環(huán)境十分復雜，難以控制，所以要加強防水防塵的要求。就照明燈具而言，可以采用防護等級高于IP54的熒光燈，并加強防觸電和防撞擊處理。一般的防護措施有：所有能觸及導電的地方都要與固定線路的PE線相連，并給發(fā)光裝置如燈具等進行接地處理；在重要的安全出口或入口要設置明顯的指示燈，緊急照明等還要預備能夠供電90 min的蓄電池，以備不時之需。

2.3 防雷接地系統(tǒng)

防雷接地系統(tǒng)是保證地下綜合管廊內部安全運行的重要措施。雖然綜合管廊處于地下環(huán)境中，但是很多地上部分的設備、變電站以及輸電線都與地下管廊緊密連接，如果地上設備遭到雷擊或者雷電落到輸電線附近時，很容易造成線路上電壓突增，電流過大，對線路的穩(wěn)定運行完成沖擊，甚至損壞相應的連接設備，引發(fā)火災等事故。由于綜合管廊承擔著城市運行的重要責任，關系到市民的生活安全，所以必須加強防雷接地系統(tǒng)的設計與建造。以某施工項目為例，根據所處地區(qū)的環(huán)境條件，設定B級防雷系統(tǒng)，融入電子信息技術進行控制。各個配電箱和控制箱通過電源浪涌防護器進行保護；在弱電控制系統(tǒng)中設置三類防雷設計；整體接地方法采用TN-S接地系統(tǒng)，接地體是用綜合管廊主鋼筋和預埋鋼板牢固焊接起來形成的，為工作、防雷、保護接地以及弱電接地共同使用。對于防直接雷，需要充分利用建筑四周埋設熱鍍鋅圓鋼，形成避雷網進行防雷。地上部分的建筑物要設置避雷帶，并把金屬構筑物與避雷帶相接。此外，為了防止雷電波侵入，可以在綜合管廊中的金屬管線入口地點接上防雷接地裝置。

2.4 電纜選擇及敷設

在地下綜合管廊中鋪設電纜必須要進行慎重的選擇和嚴謹的鋪設處理。一般情況下，會選擇能夠有效阻燃的供電電纜，對于需要在發(fā)生火災時繼續(xù)運行的裝置要采用礦物絕緣電纜。考慮到地下綜合管廊長度較長，在計算電壓降時一定要保證電纜橫截面積的精度符合標準要求，根據運行要求來合理選擇電纜截面。針對不同用途應該選擇不同電纜，比如某項目照明支路的最遠供電距離為320 m，選用阻燃導線進行配電；功率為7.5 kW的消防排風設備最遠需要達到240 m，選用礦物絕緣電纜。該工程園區(qū)計劃采用10 kV的電纜進行供電，相關設備和電纜的安放要求如下：電纜橋架位于支架最上層，并在橋架內敷設照明、建筑電源以及排水泵等設備的配電電纜；其他的電子數控設備、消防設備等的電纜一般要單獨敷設在支架上，其余的支架層供10 kV電纜線的搭設。

3 結語

隨著我國城市化建設要求的不斷提升，必須要加強地下綜合管廊的設計和建設，在電氣系統(tǒng)方面做好安全保護與性能優(yōu)化。如今我國綜合管廊雖然在不斷地發(fā)展，但是相對于發(fā)達國家來說，這仍然是我國的短板工程，到發(fā)展過程中不能急功近利，要深入研究綜合管廊體系的運行要求與建設注意事項，特別是在電氣系統(tǒng)方面，要在運行、維護、安全保障等各個方面加強考慮，加強配電、照明、防雷以及電纜系統(tǒng)宿舍的優(yōu)化設計，為我國城市化建設提供支持。