基于電氣自控設計的城市綜合管廊工程研究

文/ 夏磊 中建三局工程設計有限公司 湖北武漢 430070

近幾年綜合管廊建設項目數量逐年增加，作為一項新興工程類型，提高電氣設計的整體安全性顯得尤為重要。本文重點對綜合管廊的電氣工程設計中遇到的供電電源負荷等級、現有管廊的供電電源配置形式、配電結構及變電所節點設計的優化、電纜電線的選取、防火分區配電、綜合管廊風機的配電及控制、管廊的接地等重點、難點進行了探討，并結合實際工程建設、管理的經驗給出了一些解決方法和建議，可供相關工程參考借鑒。

1、綜合討論

1.1 供電電源

在進行綜合管廊電氣工程的設計時，設計人員往往是將單一用戶作為出發點，因此往往使用一條或兩條高壓電源，并選用樹干式的配電模式，以對各箱式變電站實行供電。如果按照防火分區內水管爆管事故的發生以及事故搶修工況的分變電所箱變的不同轄區來進行設計，這種情況下的箱變負載就主要在于單一防火分區的照明、搶修用電工具與風機以及排水泵等。需要引起工作人員注意的是，在秋冬等寒冷季節的箱變日常荷載往往與空載運行沒有太大差別，因此運行效率較低。由于綜合管廊負荷較小，因此，本文建議取消各分變電所箱變。

1.2 配電結構優化

當前的城市綜合管廊電氣工程中的非消防動力設備主要涵蓋了排煙風機、排水泵與檢修插座箱以及電力井蓋等。這些非消防動力設備具有的普遍特點在于分布不密集且設備容量較小等。而樹干式的供電模式是當前我國城市地下綜合管廊中各單一防火分區各種設備主要采用的供電模式，以便能夠針對不同設備的不同回路進行有效的預分支電纜線路供電。而這種模式勢必會增加供電線路的長度并大大降低供電線路的利用率。這就需要工作人員能夠給針對當前的配電結構進行科學的優化，進而達到提高經濟性的目標。基于各非消防動力設備的運行負荷差別較小的特點，工作人員可以從以下兩點進行著手：其一，不區分非消防動力設備類型，僅在防火分區的投料口的兩側進行預分支電纜饋電回路的設計，并通過統一樹干式的模式來對其進行供電。其二，將防火分區分段，并在每段內設計通長配電母線與并提供配電主干路由。由此可見，非消防用電設備由配電母線統一供電，配電電纜數可大幅減少，布局緊湊，管廊倉位可節約下來，因此具有明顯的經濟性。

2、現有管廊的供電電源配置形式

在諸多城市綜合管廊設計過程中，管廊的電源配置形式可謂多種多樣。主流的設計方案采用沿管廊沿線設置變電所，變電所形式一般采用箱式變電所或地下附建土建變電所，這種形式一般單一變電所配電范圍在6-8個防火分區左右（每一分區200m左右），每個防火分區在通風口或投料口設置配電間配電。也有很多設計單位設計中多點引入低壓電源，或者接入路旁路燈既有箱變的取電形式。從不同規模的項目經驗來看，沿管廊沿線設置變電所的設計更加合理。

3、城市綜合管廊工程電氣自控設計

3.1 供電方案和供電區間的確定

城市綜合管廊工程的二級用電負荷有：應急電源、監控與報警系統、消防設備和燃氣艙用電設備等，因此，除纜線管廊外，均需按照二級負荷要求供電，設計應從規劃的層面與供電部門協商落實供配電系統接線方案、供電電壓、供電點、供電回路數、供電容量等設計參數。按照規范要求設置主變電所、分變電所、現場配電間，確定供電單元及配電單元的范圍，統一管廊節點和防火分區等的名稱和代號的編號原則，實現BIM數字化管理。

3.2 照明系統

照明設備包括正常照明與應急照明兩種。一般來說，綜合管廊中的照度設置在501x，這樣可以方便人們通行，為管線檢修工作提供便利。通常來說，管廊內部的照明設備只有在檢修階段才開啟。設計人員應考慮到實際情況將照度適當增加，以免造成能源浪費現象。適當增加進出口部位、設備操作部位的照度。此外，在綜合管廊內部，疏散照明設備的亮度不可低于0.51x，應急電源的供電時間應當持續在1h以上。采用具備防水、防潮功能的燈具作為照明燈具，防護等級在IP54以上，并對其進行必要保護，以免外力作用損壞燈具。為節約電能，采取LED節能光源作為照明光源，安全出口指示燈應當設置在所有出入口、防火門上部。管線輻射大多沿著管廊側壁進行，以此在側壁上安裝指示燈難度較大，管線、設備等也可能會擋住指示燈，一般采取吸頂方式進行設計安裝，并進行熒光反射標識的設置。

3.3 配電形式

低壓配電形式相對來說比較靈活，主要問題是根據工程情況和項目具體配置，明確設施雙電源投切裝置（ATSE）的位置和方式，采用二級負荷單個設備投切還是按照防火分區兩路電源投切；消防應急電源裝置（EPS）的設置位置，采用集中應急電源或分散應急電源供電；配電箱安裝位置，在管廊內安裝或在設備間安裝，或者在專門的現場配電間內安裝；控制柜的控制方式，設備控制原理圖各式各樣，沒有完全適用的國標統一做法，由于設計經驗原因和對規范理解偏差，可能出現各種未經現場驗證的缺陷。

4、管廊的接地

管廊的接地系統在規范規定中較為詳細，考慮到管廊內一般設變電所及其信息化的建設要求等因素，根據《工業與民用配電設計手冊》[5]及《建筑物電氣裝置600問》等手冊及著作的相關內容，低壓接地系統一般采用TN-S系統。除利用管廊本體鋼筋作為聯合接地系統以外，《城市綜合管廊工程技術規范》中規定管廊內部接地網宜采用-40mm×5mm的熱鍍鋅扁鋼，考慮到在伸縮縫處尚應補充說明將熱鍍鋅扁鋼帶改為軟銅編織帶的連接或按照為了保證電氣通路，以國標圖集14D504中的連接方法為宜，并在過分區防火門處改為暗敷。根據諸多實施項目現場反映的情況來看，經常發現綜合管廊節點處管線及設備無處接地的情況，所以建議設計中在變電所節點處增設MEB總等電位端子箱作為管線接地用，投料口和通風口、引出口也應增設LEB局部等電位端子箱。