淺談某園區綜合管廊電氣設計

鄭永熙

(廣州市設計院，廣州510620)

0 前言

近年來，綜合管廊的形式及數量日益增多，對電氣設計的要求也越來越高。為發揮綜合管廊在城市化建設中的作用，應保證及提高綜合管廊電氣的設計和施工質量。

1 工程概況

本工程為清遠某室外公園園區內綜合管廊，長6.4m，高2.9m，總長為3km，環形布置。綜合管廊采用單艙形式，包含電力管線、通訊管線、給水管、排水管、消防水管等，主要為園區內各單體建筑的供電、通訊、給排水等功能服務。綜合管廊按不大于200m設置防火分區，共18個防火分區，防火分區之間采用甲級防火門分隔。

2 綜合管廊電氣設計

2.1 供配電系統

(1)負荷等級

本工程為無燃氣艙，管廊內消防、監控與報警及應急照明設備按照二級負荷供電。正常照明、排水泵、普通風機、檢修插座箱等設備按照三級負荷供電。

(2)供電電源

公園園區內共設置3處總高壓開關房，16處分區變配電房。每個電房從市政不同變電站分別引入2路10kV高壓電源進線，3處總高壓開關房共6路，可滿足二級負荷供電要求。負荷較大的變配電房采用放射式供電，負荷較小的變配電房采用環網供電。考慮到園區配電房數量多，故沒有設置專供綜合管廊使用的配電房。以綜合管廊內每一個防火分區作為一個供電單元，為節省電纜出線，由園區內就近變配電房內的2臺變壓器低壓母線各提供1路380V電源引至該供電單元(防火分區)內。

(3)配電系統

綜合管廊內每單元設置一個總雙電源配電箱，為管廊內二、三級負荷供電，兩路電源通過ATS自動切換。每個供電單元內的火災報警控制器、區域控制器、感溫電纜電氣火災監控器、應急照明燈具等設備均自帶蓄電池，保證供電可靠性。

(4)設備選擇

每個供電單元內的雙電源配電箱，風機、水泵控制箱、照明配電箱均在綜合管廊內靠近人員出入口處吊裝。風機、水泵現場控制箱可實現就地手動、PLC自動及監控中心遠程控制。綜合管廊內設置帶剩余電流動作保護裝置的檢修插座箱，檢修插座箱間距≤60m，每個容量為15kW，每個防火分區僅考慮一處同時使用。配電箱、控制箱、檢修插座箱等電氣設備需適應地下環境工作要求，防護等級為IP54，并需采取防水防潮措施。綜合管廊標準斷面如圖1所示。

圖1 綜合管廊標準斷面示意圖

2.2 照明系統

綜合管廊內設置正常照明及應急疏散照明。綜合管廊內人行通道上正常照明照度≥15lx，人員出入口和設備操作處的局部照度為100lx，應急疏散照明照度≥5lx，應急電源持續供電時間≥60min。

正常照明燈具供電回路設置帶剩余電流動作保護裝置，采用防水防潮防撞擊T5熒光燈，防護等級為IP54，吸頂安裝，安裝間距為5m。安全出口指示燈設置在人員出入口及各防火分區防火門上，疏散指示燈離地0.3m安裝，安裝間距≤20m。應急照明燈具采用不燃材料制作的保護罩。

照明系統設置就地手動控制。通過設置在人員出入口、各防火分區防火門旁的手動按鈕完成手動控制，當發生火災時通過火災報警控制器信號強制點亮應急疏散照明，切斷正常照明回路。

2.3 接地系統

綜合管廊內的接地系統成環網接地網，接地電阻≤1Ω。接地利用綜合管廊結構靠外壁的主鋼筋作為自然接地體，用于接地的鋼筋采用焊接連接，保證電氣通路。鋼筋連接段長度≥六倍鋼筋直接。鋼筋交叉連接采用≥Φ10的鋼筋搭接，搭接連接段長度≥其中較大截面鋼筋直接的六倍。縱向鋼筋接地干線設于板壁交叉處，每處選兩根≥Φ16的通長主鋼筋。橫向鋼筋環接地均壓帶縱向每5m設置一檔，在距離變形縫0.35m處設置一檔。綜合管廊在過結構變形縫時，需將兩側預埋連接板跨接，保證電氣通路。綜合管廊內所有用電設備不帶電金屬外殼、橋架、支架、風機外殼及基礎、金屬線槽、金屬管道、金屬構件、電源進線PE線等均應妥善接地。接地連接均采用焊接，焊接處作防腐處理。

3 綜合管廊火災自動報警設計

本工程報警系統由火災自動報警系統、電氣火災監控系統、防火門監控系統、消防電話系統等組成。

3.1 火災自動報警系統

園區總消防控制中心設置火災報警控制器(聯動型)，每個防火分區設置區間報警主機，總消防控制中心火災報警控制器與每個防火分區的區間報警主機通過光纖組成火災報警環網，區間報警主機通過獨立網絡將各防火分區內的火災監視、報警、聯動等信號上傳至園區總消防控制中心。

(1)火災自動報警系統系統配置

1)區間報警主機、氣體滅火主機、感溫光纖主機設置在每個防火分區內設置。

2)手動報警按鈕、聲光報警器:在防火分區出入口及管廊內≤50m設置。

3)感煙探測器:在防火分區內頂部≥10m安裝防潮型感煙探測器，距離防火門≤5m。

4)感溫光纖:在防火分區內靠近高壓電纜一側沿頂部敷設，采用卡碼固定。

5)氣體滅火主機:在防護區內外均設置放氣指示燈、聲光報警器、手動/自動轉換裝置及緊急啟停按鈕(帶狀態顯示燈)，管廊內每個超細干粉滅火裝置設置反饋裝置。

(2)系統聯動

采用綜合管廊內感煙探測器及感溫光纖作為火災探測器。當感溫光纖或任一感煙探測器報警，開啟相應防火分區內的聲光報警器和該防火分區防火門外的聲光報警器，同時將報警信號通過火災報警網絡上傳至園區總消防控制中心的火災報警控制器。1)感溫光纖和任一感煙探測器；2)任意兩個感煙探測器；3)感溫光纖或任一感煙探測器和任意一個手動報警按鈕當以下任一回合的火災報警信號作為聯動觸發信號，同時發生報警時，切斷非消防回路，關閉相應區域排風機及防火閥，強制點亮應急照明，同時將報警信號通過火災報警網絡上傳至園區總消防控制中心的火災報警控制器。經過30s延時后開啟現場放氣指示燈，啟動超細干粉滅火裝置實施滅火。噴放動作信號及故障報警信號反饋至區間報警主機及園區總消防控制中心的火災報警控制器上。30s延時內管廊內若有工作人員發現火警未發生，可按下緊急啟停裝置，取消滅火。

3.2 電氣火災監控系統

(1)配電箱電氣火災監控系統

在每個防火分區總配電箱內設置電氣火災監控系統，每個防火分區設置一臺配電箱電氣火災監控器，通過單獨光纖環網將電氣火災監控信號傳輸至園區總消防控制中心。

(2)感溫電纜電氣火災監控系統

在每個防火分區設置感溫電纜電氣火災監控系統，實時監測被測對象的溫度，一旦探測到超過設定溫度，將立即通過感溫電纜電氣火災監控器將電氣火災監控信號傳輸至園區總消防控制中心。感溫電纜敷設在所有電力電纜支架上(不包括自用電纜)。在電纜層上安裝時采用S型、接觸式敷設方式，每根感溫電纜探測長度不超過100m。在電纜接頭、端子等發熱部位保證有效探測長度。

3.3 防火門監控系統

在綜合管廊內防火分區邊界上的防火門處設置防火門監控系統，每個防火門的開啟、關閉及故障信號通過防火門監控模塊，采用獨光纖環網傳輸至園區總消防控制中心的防火門監控主機。

3.4 消防電話系統

每個防火分區設置消防電話，間距不超過100m。消防電話主機設置在園區總消防控制中心。

4 綜合管廊智能化設計

4.1 綜合管理平臺系統

本系統綜合管理平臺對環境與設備監控、視頻安防監控、出入口控制等各組成系統進行系統集成，并具有數據通信、信息采集和綜合處理功能。系統預留與園區總控中心的通信接口，預留與城市市政基礎設施地理信息系統的通信接口。

4.2 信息網絡系統

本綜合管廊設置一套網絡，即設備專網。設備專網采用兩層架構，分別為核心層和接入層，核心層與接入層之間、接入層與接入層之間均采用千兆光纖環網連接，整個網絡形成一個大環網進行數據通信和傳輸。核心交換機及接入層交換機均采用千兆環網交換機。

4.3 視頻安防監控系統

系統由前端攝像機、解碼器、交換機、監視器、屏幕墻、視頻管理服務器、視頻存儲服務器、磁盤陣列等組成。系統采用1080P全高清IP攝像機，由UPS電源供電。監控中心采用IP SAN結構進行數字存儲，視頻數據通過智能化專網直接寫入磁盤陣列，錄像以720P或1080P格式存儲，存儲不小于31天計算。所選攝像機具有背光補償、強光抑制以及數字寬動態等功能，根據安裝環境情況選擇防爆防潮攝像機。

4.4 出入口控制系統

系統采用TCP/IP方式，由工作站、服務器、門禁控制器、讀卡器、門磁、開門按鈕、消防通道鎖等組成。門禁控制器通過設備專網集成至綜合管理平臺實現與其他弱電子系統的聯動和統一管理。

4.5 入侵報警系統

系統采用總線式結構，由紅外微波雙鑒探測器、防區編址模塊、入侵報警主機、工作站等設備構成，報警主機通過設備專網集成至綜合管理平臺，實現與視頻監控系統的聯動和統一管理。

4.6 巡查管理系統

采用離線式巡更系統，警衛需按照預先安排的巡更線路和時間到達巡更點并作記錄，回至安防控制室后連接系統提取及儲存巡查記錄。本系統主要考慮對綜合管廊重點部位進行巡視檢查，巡更點設置在綜合管廊附屬設備安裝處、管道閥門安裝處、電力電纜接頭處等位置。

4.7 環境與設備監控系統

系統由工作站、服務器、可編程PLC控制器、末端傳感器等組成。監控內容包括:集水井液位，潛水泵運行狀態及故障報警、手自動狀態，排風機啟停、運行狀態及故障報警、手自動狀態，管廊內部溫濕度、氧氣濃度、甲烷濃度以及一氧化碳濃度。系統聯動控制功能:當綜合管理某區間溫度過高(≥38℃)或O2含量過低(＜19%)、CH4濃度或CO濃度過高時，啟動排風機強制通風換氣，以保證管廊內設施和工作人員的安全。

4.8 無線對講系統

在綜合管廊內部設置數字式無線對講系統作為安裝、維護人員的內部通信，系統由對講機、中繼臺、放大器及天饋系統組成。系統滿足DMR、PDT協議，能夠實現多信道共享管理。

5 設計要點

本項目為公園園區內綜合管廊，主要為園區內建筑服務，故無建設綜合管廊專用變配電所，由園區內各個分區變配電房為管廊供電。從分區變配電房至綜合管廊，電纜敷設長度較長，需適當增大電纜截面，按照相關規范做好電壓降及載流量計算。

綜合管廊主要為二、三級負荷，從經濟角度出發，三級負荷不單獨設置配電箱。每個防火分區總電源進線采用耐火電纜，三級負荷出線采用阻燃電纜。綜合管廊內設備的配電電纜均在綜合管廊頂部沿金屬槽盒敷設，管廊兩邊支架分別敷設10kV電纜和弱電線纜。

火災自動報警系統需與智能化系統的視頻監控、出入口監控系統等聯動，在發生報警時可將報警區域視頻信號切換至控制中心，觀察火情大小或是否誤報，確認火災時出入口安全門應自動打開，方便人員疏散。

6 結束語

綜上所述，我國對于地下管道的需求越來越大，城市綜合管廊是未來發展的方向，這需要相關人員不斷完善及提高綜合管廊的設計、建筑水平。