綜合管廊電力艙設(shè)計(jì)探討

楊衛(wèi)星，范 偉

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430015）

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市用電負(fù)荷日益增大，電力通道的建設(shè)和改造需求也越來(lái)越大，綜合管廊的建設(shè)有力推動(dòng)了電力通道的建設(shè)，將電力管線納入綜合管廊，有利于提高電力管線運(yùn)行的可靠性、安全性和使用壽命，節(jié)約利用城市地面土地和地下空間，提高城市綜合承載能力，綜合管廊納入電力管線，管廊設(shè)計(jì)要把控好斷面布置、節(jié)點(diǎn)設(shè)置、消防設(shè)計(jì)和電力支架等關(guān)鍵點(diǎn)。

1 斷面布置

某工程綜合管廊設(shè)計(jì)中，采用的綜合管廊斷面布置方式如圖1所示。

圖1 綜合管廊斷面布置圖

該斷面布置遵循了以下原則[1-2]：（1）電力艙斷面應(yīng)滿足電力電纜規(guī)模要求；（2）電力艙斷面尺寸除滿足電纜敷設(shè)和安裝要求外，并滿足人員、設(shè)備通行的要求，且單側(cè)安裝時(shí)，最小允許通行寬度為0.9m，雙側(cè)安裝支架時(shí)，最小允許通行寬度為1m；（3）熱力管道不應(yīng)與電力電纜同艙敷設(shè)；（4）110kV及以上電力電纜，不應(yīng)與通信電纜同側(cè)布置，且不宜與通信電纜隔墻設(shè)置；（5）電力艙不與熱力管道、燃?xì)夤艿类徟撛O(shè)置；（6）綜合管廊單個(gè)電力艙中規(guī)劃敷設(shè)的10kV及以上電力電纜不多于42根，其中110（66）kV及以上電力電纜不應(yīng)多于24根，否則應(yīng)增設(shè)電力艙或在電力艙內(nèi)采取安全隔離措施；（7）電力艙單艙凈高不宜＜2.4m，不宜＞3.5m，當(dāng)艙室斷面凈高＞3.5m時(shí)，可在艙室內(nèi)進(jìn)行內(nèi)豎向分層。

2 節(jié)點(diǎn)設(shè)置

電力艙應(yīng)按照單元區(qū)間理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用的電力艙區(qū)間布置方式如圖2所示[3]。防火區(qū)間長(zhǎng)度≤200m；通風(fēng)區(qū)間、配電區(qū)間、監(jiān)控區(qū)間、排水區(qū)間及逃生區(qū)間設(shè)置與防火區(qū)間相同；吊裝區(qū)間≤400m；管線分支區(qū)間按照高壓電纜規(guī)劃需求設(shè)置；電纜接頭區(qū)間宜按500m設(shè)置；人員出入口區(qū)間不宜＞2000m。

圖2 電力艙區(qū)間布置圖

根據(jù)功能需要，綜合管廊內(nèi)設(shè)置有進(jìn)（排）風(fēng)口、吊裝口、交叉口、管線分支口、人員出入口、接頭井、逃生口和集水井等節(jié)點(diǎn)。

（1）進(jìn)（排）風(fēng)口：在防火區(qū)間兩端的防火分隔處分別設(shè)置自然進(jìn)風(fēng)口和機(jī)械排風(fēng)口。在進(jìn)（排）風(fēng)口內(nèi)集并設(shè)置配電區(qū)間和監(jiān)控區(qū)間所需的設(shè)備間、排水區(qū)間所需的集水井和逃生區(qū)間所需的逃生口，逃生口尺寸為1m×1m，頂部設(shè)置自動(dòng)液壓井蓋。

（2）吊裝口：吊裝口可采用直出地面和轉(zhuǎn)換層等形式，為便于管線及設(shè)備吊裝，有條件時(shí)宜采用直出地面形式，出地面口部不能影響地面交通及城市景觀，且出地面口部高度應(yīng)滿足防水和防淹要求。

（3）交叉口、管線分支口：電力艙的交叉口和電纜分支口位置和分支電纜的數(shù)量根據(jù)電力管線規(guī)劃和綜合管廊服務(wù)區(qū)域管線需求確定，交叉口和分支口處的凈空需滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑要求，交叉口還需滿足人員通行要求。

（4）人員出入口：為了方便管理、檢修人員出入，綜合管廊的人員進(jìn)出口的個(gè)數(shù)不應(yīng)少于2個(gè)，人員出入口宜直通室外地面。

（5）接頭井：由于電纜頭的截面尺寸遠(yuǎn)大于電纜截面，在電力艙斷面設(shè)計(jì)中未設(shè)置接頭層時(shí)，應(yīng)根據(jù)電纜接頭位置設(shè)置接頭井，接頭井處管廊斷面寬度和高度應(yīng)根據(jù)電纜接頭尺寸和布置情況加寬加高，接頭井應(yīng)設(shè)置在管廊平直段。

3 消防設(shè)計(jì)

3.1 消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

電力艙火災(zāi)危險(xiǎn)性分類：丙類；滅火器配置場(chǎng)所的火災(zāi)種類：A、E類，危險(xiǎn)等級(jí)：中危險(xiǎn)級(jí)。

3.2 電力艙火災(zāi)控制措施

電力艙可從預(yù)防措施、防火隔斷和火災(zāi)撲救3個(gè)方面進(jìn)行火災(zāi)控制。

（1）預(yù)防措施。①設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。電力艙可采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)或機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，按照正常通風(fēng)換氣次數(shù)≥2次/h、事故通風(fēng)換氣次數(shù)≥6次/h的換氣標(biāo)準(zhǔn)，以及t≤40℃的電力艙內(nèi)的熱環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通風(fēng)量計(jì)算和通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到電力艙內(nèi)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，降低艙內(nèi)的溫度，滿足電力艙內(nèi)電纜穩(wěn)定運(yùn)行所需的環(huán)境溫度要求。②設(shè)置感溫裝置。電力艙采用感溫光纖作為探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)110kV及以上高壓電力電纜時(shí)，感溫光纖在每根電纜表面采用緊貼捆綁敷設(shè)方式；監(jiān)測(cè)110kV以下電力電纜時(shí)，在每層電纜橋架表面S型設(shè)置一根感溫光纖，電力艙除對(duì)電力電纜作單獨(dú)探測(cè)外，還要在艙頂中央敷設(shè)一條感溫光纖對(duì)艙內(nèi)溫度進(jìn)行探測(cè)，及時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行情況，以便在電纜發(fā)生事故前就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而避免起火造成損失。

（2）防火隔斷。為防止電纜起火后隨電纜蔓延，電力艙按≤200m間距設(shè)置防火隔斷（防火墻、防火門等），將火災(zāi)控制在一定的范圍內(nèi)，防止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延。防火隔斷采用阻火墻（帶防火門），正常工作情況時(shí)，防火門處于常開(kāi)啟狀態(tài)，可保證艙室內(nèi)通風(fēng)順暢，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)區(qū)段防火門及風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，封閉整個(gè)防火區(qū)段，形成滅火密閉空間。

（3）火災(zāi)撲救。①火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。設(shè)置由火災(zāi)報(bào)警控制器、火災(zāi)探測(cè)器控制機(jī)、感溫光纜、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器、消防電話插孔、聯(lián)動(dòng)控制模塊、防火門監(jiān)控器、防火門監(jiān)控接口模塊、總線信號(hào)傳輸電纜等組成的火災(zāi)報(bào)警控制器。當(dāng)探測(cè)到火警時(shí)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)警報(bào)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)上傳至監(jiān)控中心，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警上位機(jī)開(kāi)啟相應(yīng)防火分區(qū)、相鄰防火分區(qū)和監(jiān)控中心的警鈴，并聯(lián)動(dòng)控制消防相關(guān)設(shè)備。②自動(dòng)滅火系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)范要求干線綜合管廊中容納電力電纜的艙室，支線綜合管廊中容納6根及以上電力電纜的艙室應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)[1]。在電力艙內(nèi)設(shè)置懸掛式超細(xì)干粉、熱氣溶膠、水噴霧等自動(dòng)滅火系統(tǒng)和手提式干粉滅火器撲救電力火災(zāi)。目前自動(dòng)滅火系統(tǒng)中超細(xì)干粉滅火系應(yīng)用較為廣泛，其采用全淹沒(méi)應(yīng)用的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。沿艙室頂部中間位置固定安裝滅火裝置，滅火裝置的間距為2m。滅火裝置的噴口向下。熱敏線呈S型敷設(shè)在每層橋架上，并通過(guò)啟動(dòng)盤與每組的滅火裝置相連。橋架上的熱敏線每組之間間隔0.20～0.30m。啟動(dòng)盤固定在艙室頂部適當(dāng)位置。在每個(gè)人員出入口處設(shè)置有2具手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，工作人員進(jìn)入艙室內(nèi)巡檢或施工時(shí)須隨身攜帶滅火器。

4 電纜支架

綜合管廊內(nèi)電力電纜敷設(shè)安裝應(yīng)按支架形式設(shè)計(jì)，支架設(shè)計(jì)包含支架布置和支架構(gòu)件設(shè)計(jì)等。

4.1 支架的布置

電纜支架的層間垂直距離和縱向間距應(yīng)滿足敷設(shè)電力及其固定、安裝的要求，同時(shí)應(yīng)滿足電纜蛇形敷設(shè)幅寬及溫度升高所產(chǎn)生的變形量要求。

4.2 支架構(gòu)件

支架構(gòu)件表面應(yīng)光滑無(wú)毛刺，應(yīng)適應(yīng)使用環(huán)境的耐久穩(wěn)固，滿足所需的承載能力并符合工程防火要求。

支架構(gòu)件包括預(yù)埋件（錨栓）、立柱、橫擔(dān)、節(jié)點(diǎn)板和連接件等。構(gòu)件尺寸應(yīng)滿足電纜敷設(shè)及構(gòu)件受力計(jì)算要求，構(gòu)件計(jì)算應(yīng)根據(jù)施工和使用期間多種受力工況，對(duì)支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

支架計(jì)算荷載：電纜及其附件荷重、施工及檢修作業(yè)時(shí)附加荷重及運(yùn)行中的動(dòng)荷載要求，并宜滿足下式要求[4]：

對(duì)于矩形斷面夾具：

式中：F為夾具、扎帶等固定部件的張拉強(qiáng)度，N；i為通過(guò)電纜回路的最大短路電流峰值，A；D為電纜相間中心距離，m；L為在電纜上安置夾具、扎帶等的相鄰跨距，m；k為安全系數(shù)，k＞2；b為夾具厚度，mm；h為夾具寬度，mm，σ為夾具材料允許拉力，Pa，對(duì)鋁合金夾具σ取80×106Pa。

4.3 支架接地

電力艙內(nèi)所有電纜支架均應(yīng)經(jīng)通長(zhǎng)人工接地線與主接地網(wǎng)相互連接，接地網(wǎng)應(yīng)與各變電所接地系統(tǒng)可靠連接，組成分布式大接地系統(tǒng)，接地電阻應(yīng)≤1Ω。

5 結(jié)束語(yǔ)

電力電纜納入綜合管廊設(shè)計(jì)中，電纜艙斷面布置應(yīng)以滿足管線敷設(shè)、人員檢修和安全為原則，當(dāng)艙室內(nèi)電纜數(shù)量較多時(shí)，可將電力艙內(nèi)豎向分層，對(duì)電壓等級(jí)高的重要電纜進(jìn)行安全隔離；節(jié)點(diǎn)設(shè)置可按照單元區(qū)間理論進(jìn)行設(shè)計(jì)；消防設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，從預(yù)防措施、防火隔斷和火災(zāi)撲救3個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。支架布置應(yīng)滿足電纜蛇形敷設(shè)要求，構(gòu)件計(jì)算需考慮電纜及其附件荷重、施工及檢修作業(yè)時(shí)附加荷重及運(yùn)行中的動(dòng)荷載要求，且需采取可靠的接地措施。