市政工程設計中所涉及的電氣類知識分析

摘" 要：市政電氣設計在市政工程中屬于附屬專業，往往引不起建設方、施工方的足夠重視，對相關專業知識掌握及業務熟練程度不夠。該文對作者近年來實際項目經驗及項目中遇到的常見問題歸類總結，以系統梳理的方式進線總結歸納。從最基本的電壓等級、供電等級和供電半徑等知識切入，參考相關規范及資料明確其具體參數。通過逐一介紹市政電氣工程中常見的電纜直埋工程、電力排管工程、電纜溝工程和照明工程等基本知識，使相關從業者能有效了解每種工程的重點難點所在。最后通過講解市政工程中常見的電氣設備，有效提升相關從業者關于市政電氣方面的知識技能水平。

關鍵詞：市政電氣設計；供電等級；電纜排管；電氣設備；電壓等級

中圖分類號：TU994 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）11-0093-05

Abstract： Municipal electrical design is an auxiliary discipline in municipal engineering， which fails to attract enough attention from the architecture and construction practitioners， and which leads to insufficient professional knowledge and proficiency. In this paper， the actual project experience in recent years and the common problems encountered in the projects are recorded and summarized through classification and systematic sorting. Starting with the knowledge of the basic voltage level， power supply grade and power supply radius， based on the relevant specifications and data， specific parameters are defined. Then， municipal electrical engineering common cable directly buried engineering， power row engineering， cable ditch engineering， lighting engineering and other basic knowledge are introduced， so that the relevant practitioners can effectively understand the key and difficult points of each kind of project. Finally， by explaining the common electrical equipment in municipal engineering， relevant practitioners' knowledge and skills about municipal electrical convenience can be effectively improved.

Keywords： municipal electrical design; power supply level; cable pipe; electrical equipment; voltage level

近年來通過項目實踐，在很多不同類型的市政項目中，均發現建設方、施工方、監理方對土建方面知識較為熟悉、業務熟練，但涉及到配套的電氣方面內容，因專業性較強及其與土建專業區別較大，且在項目中多為附屬專業，這就易造成各方人員往往不能足夠重視，對電氣知識掌握較少，熟悉程度遠不如土建類知識，進而給開展業務帶來諸多不便，造成很多不必要的現場簽證及設計變更問題。

本文結合筆者實際工程經驗及通過項目中發現的問題，并參考相關資料、專業書籍和規范等，從電氣基礎知識切入，分章節地總結概括市政項目中所涉及的電氣類知識，便于項目參建各方快速有效地掌握相關知識。

1" 電壓等級及安全距離要求

城市配電網電壓等級的設置應符合現行國家標準GB/T 156—2017《標準電壓》[1]的有關規定。高壓配電網可選用的電壓等級為110 kV、66 kV、35 kV；中壓配電網可選用的電壓等級為10 kV和20 kV；低壓配電網可選用的電壓等級為220 V/380 V。近年來根據城市負荷增長，中壓配電網可擴展至35 kV，高壓配電網可擴展至220 kV或330 kV。

1.1" 高、中、低壓架空線的辨別

高中壓架空配電線路導線采用鋼芯鋁合金絞線；鋼芯鋁絞線；沿海地區及有腐性土質的地區可選用耐腐蝕型導線；在負荷較大的區域宜采用大截面或增容導線；低壓架空線一般采用絕緣導線形式。

如工程在戶外無塔桿銘牌或查看不便的情況下可通過數絕緣子數量的方式判別塔桿電壓等級：330 kV約19片、220 kV約14片、110 kV約7～8片、35 kV約3～4片、10 kV約1～2片。

1.2" 架空線路、電纜線路與建筑物距離要求

在實際市政工程項目中，現場查勘的時候經常遇見戶外架空線路，給工程實施帶來一定的外部影響，特別是針對架空線路與工程建筑物在距離上的要求，筆者結合GB/T 50293—2014《城市電力規劃規范》[2]及相關資料總結后給出下列數據，詳見表1。

工程中除了表1中列出架空線路對工程建筑物的影響外，一些埋地的電纜線路對地下各類管道及工程建筑物基礎也有不同的安全距離要求，詳見表2。

1.3" 電纜埋深要求

直埋埋設于非凍土區時，電纜外皮至地面的埋深不得小于0.7 m；當位于行車道或耕地下時，不應小于1 m；埋設于凍土區時，應埋入凍土層以下，因其他因素影響無法深埋時，可埋設在干燥凍土層且土壤排水性好的地段或回填軟土中，必要時也需要采用其他防止電纜受到損傷的措施，如增加鋪設軟土或砂層的厚度，其上下各為100 mm以上。

在土壤中含有對電纜有腐蝕性物質（如酸、堿、礦渣和石灰等）或有雜散電流的區段，不宜采用電纜直接埋地敷設，如必須敷設時，視腐蝕程度，用塑料護套電纜或防腐電纜。直埋敷設電纜的接頭盒下面應墊混凝土基礎板，其長度宜超出接頭保護盒兩端0.6～0.7 m。直埋數設的電纜引入建（構）筑物，在貫穿墻孔處應設置保護管，且對管口實施阻水堵塞。

1.4" 電纜穿管孔徑要求

電線電纜穿保護管敷設時主要有低壓流體輸送用焊接鋼管（SC）、套接緊定式鋼管（JDG）、可彎曲金屬導管（KJG）、聚氯乙烯硬質電線管（PC）和聚氯乙烯半硬電線管（FPC）。電纜在電纜橋架內敷設時主要有電纜梯架、電纜托盤和電纜槽盒，電線可敷設在電纜槽盒內。

根據GB 50054—2011《低壓配電設計規范》要求，導管布線管內導線的總截面積不宜超過管內截面積的40%，電線穿保護管時管內容線面積小于6 mm2時，按不大于內孔截面積的33%計算；10～50 mm2時，按不大于內孔截面積的27.5%計算；大于70 mm2時，按不大于內孔截面積的22%計算。

單根電纜穿保護管時，長度在30 m及以下時，直線段管內徑不小于電纜外徑的1.5倍；1個彎曲時，管內徑不小于電纜外徑的2倍；2個彎曲時管內徑不小于電纜外徑的2.5倍；長度在30 m以上的直線段時，管內徑不小于電纜外徑的2.5倍[3]。

2" 供電等級及供電半徑

2.1" 供電等級

近年來通過參加工程交底會議、現場例會及現場技術服務等發現很多施工現場人員對供電等級概念模糊、往往經常弄錯電氣設備的供電等級要求，工程移交的時候常有出現供電等級不能滿足電力部門要求而驗收不過的情況。

根據GB 50052—2009《供配電系統設計規范》[4]及《工業與民用供配電設計手冊（第四版）》[5]電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經濟損失上所造成的影響程度進行分級，分為一級負荷、二級負荷、三級負荷。

一級負荷適用于中斷供電將造成人身傷害時，將在經濟上造成重大損失時，將影響重要用電單位的正常工作的場所。一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發生故障時，另一電源不應同時受到損壞。一類高層民用建筑、一級大型石油化工廠、大型鋼鐵聯合企業、大型物資倉庫等均為一級負荷。

二級負荷適用于中斷供電將在經濟上造成較大損失時，將影響較重要用電單位的正常工作。二級負荷應由雙回路或獨立電源供電。二類高層民用建筑、汽車客運站、水污水泵站等均為二級負荷。

不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷，三級負荷由單回路供電。道路照明、農村電網、非重要一般設備用電等。

2.2" 供電半徑

單相220 V供電半徑約30～50 m；三相四線220 V/380 V供電半徑不超過250 m；10 kV架空線供電半徑不超過10 km；35 kV架空線供電半徑20～50 km；110 kV架空線供電半徑50～150 km；220 kV架空線供電半徑200～300 km。

3" 市政工程中的常見電氣土建內容

3.1" 電纜直埋

溝槽直埋同一路徑電纜根數不超過4根，電纜直埋敷設時，沿電纜路徑全長的上下及側面應鋪設厚度大于100 mm的軟土或細砂，電纜上部100 mm處應覆蓋保護板，保護板寬度比電纜外徑兩側各寬50 mm。電纜溝底部原裝圖應壓實，壓實后地基承載力特征值不小于100 kPa。電纜埋設后進行分層回填，回填土壓實系數應不小于0.94。原地面恢復后應滿足建設方要求且不得造成路面塌陷。電纜進入電纜溝、電纜井、建筑物及配電屏、開關柜、控制屏時，應做阻火封堵[6]。

3.2" 電纜排管

近年來由于城市的不斷發展，居民用電需求和工業用電的增長，電纜線路快速增多、日益密集，直埋電纜敷設的很多地方已不能滿足需求，其已逐漸被排管敷設方式取代。排管敷設一般適用于城市道路邊人行道下、電纜與各種道路交叉處、廣場區域及小區內電纜條數較多、敷設距離較長等地段。電纜排管敷設的優點是受外力破壞影響少，占地小，能承受較大的荷載，電纜敷設無相互影響，電纜施工簡單；其缺點是土建成本高，不能直接轉彎，散熱條件差。

管道起保護電纜和在發生故障后便于將電纜拉出更換的作用。管道主要材料有硬聚氯乙烯塑料電纜導管（CPVC/UPVC管）、聚丙烯塑料雙壁波紋電纜導管（PP管）、熱浸塑鋼管（N-HAP管）和聚丙烯塑料管（MPP管）等，排管內部采用管枕支撐，每隔2 m設置一處管枕，外部采用C30混凝土滿包四周，厚度100 mm[7]。

電力井采用雙口井形式，長度6 m左右，內部凈深不小于1.9 m。電力井間隔50 m左右，每隔200 m左右做一道過路分支井。地下水位以下采用鋼筋混凝土結構，地下水位以上采用磚砌，如圖1所示。

3.3" 電纜溝

電纜溝與電纜排管、電纜井等進行相互配合使用，適用于變電站出線、小區道路、電纜較多道路彎曲或地坪高程變化較大的地段，在蓋板不可開啟區域，不應選擇電纜溝形式。電纜溝敷設的優點是檢修方便、宜于更換電纜，溝內電纜轉彎半徑較大，可根據地坪坡度變化調整電纜敷設高程。其缺點防火性能較差、施工及檢修時須搬運大量蓋板工作量較大，因電纜直接敷設在溝內施工時易將電纜碰傷。

磚砌電纜溝適用于外部荷載較小，車輛不能通行的人行道、綠化帶的地段。鋼筋混凝土電纜溝適用于外部荷載較大，單軸荷載100 kN以下載重車輛通行的區域。

根據地下水位情況，電纜溝施工時底部宜低于地下水位，電纜溝與地下排水管溝并行或鄰近時，宜加強電纜溝防水措施；電纜溝與地下排水管溝交叉時，電纜溝宜位于地下排水管溝的上方；室內電纜溝蓋板宜與地坪齊平，室外電纜溝的溝壁宜高出地坪100 mm；電纜溝的縱向排水坡度不應小于0.5%。

3.4" 路燈照明

根據《照明設計手冊（第三版）》[8]中有關規定，市政路燈照明系統通常的布置方式有單側布置、雙側對稱布置、雙側交錯布置等方式。路燈高度與間距和道路等級、道路紅線寬度、光源功率相關，詳見表3。

沿路燈布置路徑外側0.5 m開挖電纜溝，全線埋設路燈供電電纜，埋深0.7 m，供電干線采用4芯或5芯電纜線，供電干線引至燈具使用穿刺絕緣線夾引出絕緣導線穿保護管至燈桿電氣門接線板處[9]。接線板內配路燈專用小型漏電保護斷路器，為平衡三相負荷，燈具的接線為三相跳躍接線。

每一燈桿及管線過街處設路燈接線井，接線井在綠化帶內布置時應高出綠化種植土100 mm。電纜連接必須在接線井內完成，保護管內不得有電纜接頭，在每一檢查井內的電纜應留有2.0 m長的余量。道路照明配電系統的接地形式采用TN-S系統，確保整個工程PE線不斷開，且與沿線燈桿外殼燈座基礎鋼筋可靠連接，并在線路分支點、始、末段均應有接地極，其重復接地電阻不應大于10 Ω，接地系統的整體電阻不應大于4 Ω，如實測接地電阻大于4 Ω，則增加人工接地體，直到滿足要求為止。

4" 市政工程中的常用電氣設備

4.1" 高壓開關柜

高壓開關柜主要用于電力系統發輸電及供配電、在工作中主要起到通斷電源、繼電保護或電力控制等作用。目前隨著技術的發展，其工作電壓等級可以擴展到6～550 kV的電器產品，其內部機構主要包括進行保護用的負荷開關、隔離開關、斷路器、與接地開關、內部保護用的自動重合及分段器，高壓操作手車、高壓防爆裝置和各類開關柜外殼等。

高壓開關柜進線形式有架空進出線、電纜進出線2種方式、戶外型開關柜常見架空進出線方式，戶內型開關柜常見電纜進出線方式。當供電等級高于二級及以上且需要兩路及以上高壓進線時還要設置母線聯絡柜等特殊的開關柜。主要用于發電企業、變電所、各類工礦業企業、民建類建筑物及構筑物等各種不同場所。主要設備類型有半封閉式高壓開關柜（GG-1A）、金屬鎧裝式移開式（KYN/AMS/GZS）、金屬鎧裝式固定式（KGN）和間隔式高壓開關柜（JYN）等。

市政工程中高壓開關柜常用在市政雨污水處理廠、污水泵站、市政道路沿線發、配、變電所中。

4.2" 箱式變電站

箱式變電站是一種戶外成套高壓開關設備。其將內部變壓器和配電裝置，按一定接線方案合理分配內部空間后有機地組合在一起，安裝在一個全封閉的具有防水、防塵、防火和防盜等防護功能且可通過吊裝后移動的外殼為高強度金屬制成的箱體內，獨立封閉運行。適用于市政工程中城網建設與改造，因其造價低投資少，放置靈活占地面積小，性能安全可靠，易于施工方便維修，其外形可以做成多種形式，可于周邊景觀及綠化協調，目前得到大力發展。

10 kV箱式變電站內部由電力變壓器、隔離開關、斷路器、接地刀閘、避雷器、母線、計量設備、無功補償電容器設備及各類輔助聯結設備元件組成。

市政工程中箱式變電站常用在市政變電所及市政道路照明工程中。

4.3" 配電箱

配電箱是將低壓開關元件、計量及測量元件、保護和輔助元件組裝在封閉金屬柜中構成低壓配電箱，起到電路分配的作用。配電箱、配電柜和動力柜原則上相同，是同一類事物的不同叫法。細分的話，配電箱一般指比較小的、掛墻的類型；配電柜、動力柜是自立型的，體積比較大。

配電箱一般分為緊湊型配電箱，比如PZ或GOLF系列，常用于房屋民建的住宅套內，一般為嵌墻暗裝，底距地按照規范要求不低于1.5 m。明裝配電箱常常作為樓層總配電箱，下級為上述的緊湊配電箱，總配電箱經常設置在電井內，明裝。戶外市政或景觀用的配電箱型號一般為XM柜式配電箱，一般落地安裝、作為總進線使用。工業廠房內一些設備供電用JXF系列電器控制配電箱。配電箱主要作用為分配電路、保護電器開關、切斷電路，某些加裝了報警裝置的配電箱可以實現一旦電路出現短路、過載等情況可以進行報警發出信號，對電路起到保護作用[10]。

市政工程中配電箱常用在市政道路照明工程中。

5" 結論

目前市政行業熱點的新基建及城市更新背景下，市政電氣設計從過去的附屬專業正在慢慢轉型為主導專業、熱門專業。這就要求工程項目參與建設各方轉變思維，對市政電氣方面知識要足夠重視。本文通過系統梳理市政項目中所涉及的電氣知識，能為工程參建各方提供一個高度概括的市政電氣知識體系，有助于在實際項目中解決問題。

參考文獻：

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[3] 安俁.淺析市政電氣工程設計中常見的問題及措施[J].中國新通信，2018，20（20）：239.

[4] 中國聯合工程公司.供配電系統設計規范：GB 50052—2009[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[5] 中國航空規劃設計研究院有限公司.工業與民用供配電設計手冊[M].4版.北京：中國電力出版社，2016.

[6] 黃珊.市政電氣工程設計中的常見問題及解決措施[J].工程技術研究，2020，5（4）：245-246.

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[9] 胡云武.淺析城市道路照明設計的若干問題[J].現代建筑電氣，2021，12（11）：43-47.

[10] 喻田.市政建筑工程中電氣設備安裝施工技術研究[J].智能城市，2020，6（24）：91-92.