浅析综合管廊电气设计要点

浅析 综合管廊电气设计要点

樊元志

中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610081

摘要：综合管廊又称共同沟，是指建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。随着近年来城市综合建设水平的不断提升，各大城市的综合管廊建设也越发完善，对于综合管廊的建设来说，管廊电气设计是管廊设计中一个重要的组成部分，需要掌握管廊电气设计要点从而确保电气设计的工程质量，进而为综合管廊建设质量的提升提供重要保障。本文就针对综合管廊电气设计要点进行简要的分析和探究。

关键词：综合管廊，电气设计要点

综合管廊是指建设在地面以下用于集中进行电力、通信、给水、污水、燃气等市政管线敷设的公共通道。综合管廊的建设，能够有效地避免拉链马路的情况，而且在后期管线出线故障需要检修时无须对路面进行开挖及回填，在综合管廊中便能够对市政管线进行检修及更换，从而缩小了管线检修时间及成本，也避免了市政管线检修开挖对城市路面通行的影响。如何对综合管廊展开合理规范的电气设计，以满足管廊的建设要求是本文研究的主要内容。

一、负荷等级划分及电源设置

二级负荷：应急照明、疏散标志灯、安防设备、消防设备、综合管廊内的监控与报警设备、事故风机、天然气管道舱的管道紧急切换阀。三级负荷：排水泵、一般照明以及除二级负荷外的负荷。 消防负荷：事故风机、消防用电、应急照明、疏散标志灯。

综合管廊供配电系统的接线方案、电源供电电压等级、供电点、供电回路数、容量等应依据综合管廊建设规模、周边电源情况、综合管廊运管模式，并经技术经济比较后确定。不同电源方案的选择与当地供电部门的公网供电营销原则和综合管廊产权单位性质有关，方案的不同直接影响到建设投资和运行成本。在条件允许情况下，建议由城区10kV配电网络就近引来两路10kV电源作为综合管廊供电电源，并采用环网或双回路树干式接线方式，10kV侧采用单母线分段不联络结线，两路电源同时工作，供电变压器亦采用两台，而且须做到在电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复。两回路电源要求同时工作，当一路电源发生故障时，由另一路电源带全部负荷运行，两路电源负荷保证率均要求100%。综合管廊内设置UPS电源，为消防设备、监控与报警设备设备供电。

二、供配电系统

拟考虑设置综合管廊专用箱变作为管廊专用电源，根据综合管廊其附属用电设备负荷容量相对较小而数量众多、在管廊沿线呈带状分散布置的特点，其供电半径原则上要求不大于750米。综合管廊一级动力配电柜传统配电形式都采用双电缆双进线。本次设计箱变采用双变压器配置、低压侧采用单母线分段接线方式、两台变压器同时工作、分列运行，箱变至一级动力配电柜采用单回路放射式配电。正常工作时，母联开关处于分断状态，当一台变压器发生故障或1路10kV电源进线故障时，通过切断故障变压器故障10kV进线、再手动合上母联开关，能及时切换到正常运行箱变供电。此时，一级动力配电柜节约一半进线电缆、降低了工程投资，同时配电接线简单可靠、避免繁杂的配电系统，便于后期检修维护。

为了保证二级负荷的供电要求，本工程综合管廊内二级负荷设备由双回路电源供电，其中消防设备、监控与报警设备设置UPS供电。综合管廊监控中心以及综合管廊内的消防设备、监控与报警设备、应急照明设备均采用双电源供电，并在供电末端进行双电源自动切换。为便于供电管理和消防时的联动控制，综合管廊以防火分区作为配电单元，综合管廊各配电间的配电系统采用放射式或树干式配电，其线路末端电压损失要求不大于5％。

三、无供补偿与电能计量

综合管廊项目的自然功率因数比较低，通过计算表明，其值在0.85左右，不能满足电力部门的相关要求，因此需要对功率因数进行无供补偿，从而提高系统的功率因数，同时亦能减少系统的线路损耗及变压器损耗。考虑到综合管廊低压负荷单机容量较小并且设置地点较为分散，考虑在各箱式变配电站均采用低压侧集中自动补偿方式，要求补偿后的功率因数达0.95及以上。箱式变配电站电能计量由外电专用变电站供电高压总进线处设置电能计量测量装置。

四、设备选型与安装

设备选型应遵循技术先进、性能可靠、高效节能、免维护或少维护的原则，同时也应注意经济上的合理性、价格合理。综合管廊采用户外箱式变配电站供电，选用国内生产的系列成套产品，内置节能型干式变压器，箱式变配电站结构紧凑，成套性强，运行可靠，维护方便，造型美观和完善的“五防”功能等优点。低压进线柜应设置具有通讯功能的测量仪表，并能通过数据总线的方式传送各种电气参数，如进线柜电流、电压等电气测量及电能计量状态。天然气舱内电气设备按符合国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》有关爆炸性气体环境2区的防爆规定选择；非燃气舱内所有电气设备防护等级采用适应地下环境使用要求，并采取防护等级不低于IP65设备，并对设备设置防水防潮措施。综合管廊内应选用防护等级不低于IP67的插座箱，检修电源箱内插座均为单相两孔+双三孔与三相双三孔型插座，距地1.4～1.6米挂墙明设。出口标志灯在门上方安装时，底边距门框0.2m；若门上无法安装时，在门旁墙上安装，距地2.5m；综合管廊内照明灯具吸顶安装；疏散指示灯支架安装，安装高度不高于1米。管廊内非消防电缆要求选用A级阻燃的低烟无卤阻燃型电缆，消防电缆选用A级阻燃的低烟无卤耐火型电缆。电缆桥架水平安装时支架间距不大于2m，垂直安装时支架间距不大于1.5m；电缆桥架为管沟自用，分消防强电、非消防强电、消防弱电、非消防弱电；电缆桥架内的电缆应在首端、尾端、转弯及每隔50m处，设有编号、型号及起、止点等标记；电缆桥架穿过防火分区时应在安装完毕后，用防火材料封堵，过墙等小缝隙用防火填缝剂。所有强弱电金属支架、桥架、线槽、明敷钢管均应热镀锌然后加防火涂料喷塑。

五、动力设备配电与控制

在管廊每个防火分区内设置有1台分区总动力配电柜、1台常规照明配电箱、1台消防负荷配电箱、4台检修插座电源箱、排水泵就地电控箱、1台送风机就地电控箱、1台排风机就地电控箱 1台监控与报警系统双电源自动切换箱。在管廊每个舱室内设置有带剩余电流动作保护装置的检修插座电源箱，插座电源箱沿线间距为 50m。检修插座容量为 15kW；天然气管道舱内的检修插座应满足防爆要求，在检修工况且舱内泄漏气体浓度低于爆炸下限值的 20%时，才允许向插座电源回路供电。综合管廊内风机采用手动/自动控制相结合的方式。手动控制包括控制箱箱面按钮及设于该区间内各出入口的按钮盒控制，便于人员进出时开停风机，确保空气畅通；自动控制则通过自动化系统PLC控制，以自动调节管廊内的空气质量和温湿度。当火灾时，排(送)风机由火灾自动报警系统联动采用硬接线的形式强制停机。

六、线缆敷设

综合管廊内动力电缆及控制线缆分四类在管廊自用桥架内敷设，分消防强电电缆、非消防强电电缆、消防弱电线缆、非消防弱电线缆，出桥架穿热镀锌钢管敷设。消防强电电缆及消防弱电线缆应采用耐火电缆在外涂防火涂料的封闭金属桥架内敷设或穿外涂防火涂料的保护钢管内敷设。应急照明电缆及导线应采用穿热镀锌钢管沿侧壁或顶板暗敷，并应暗敷在不燃烧体结构内，暗敷厚度需大于3cm；当现场不具暗敷条件时可采用明敷方式，但需对穿线钢管刷防火涂料。对长度大于15米的电缆桥架宜设置伸缩节，电缆桥架跨越变形缝时需设置补偿装置。电缆桥架放线时应预留适当空间供人防战时敷设使用。

六、照明系统及照度标准

综合管廊照明系统分为常规照明系统和应急照明系统。综合管廊内照明灯具采用防水防潮并具有防外力冲撞的灯具。综合管廊内照度标准如下：管廊内人行通道处常规照明的平均照度大于或等于15lx；管廊设备操作台及人员出入口的照度大于或等于100lx。管廊监控室常规照明照度大于或等于300lx，备用应急照明照度要求达到正常照明照度的要求。管廊内疏散应急照明照度大于或等于5lx，应急电源持续供电时间大于或等于120min。

管廊人员出入口、人孔井爬梯旁和各防火分区防火门上方设置安全出口标志灯，安装高度为防火门上方0.1米或吸顶安装；灯光疏散指示标志设置在距人行通道最近的电缆支架或混凝土支墩上，距地坪高度1.0m，疏散指示方向指向最近的安全出口。

七、综合管廊电力、通信出线通道设计

电力、通信管线需考虑用户需求在每个地块间设置支管，同时在路口处需设置相交道路出线主管，通常情况下电力、通信管线浅埋时出线较为简单，但入廊后由于管廊覆土较深出线时需考虑特殊设计。出线方式一：电力及通信管线出管廊后浅埋时不会与其它市政管线在高程上冲突，可将出线口局部加高，电力、通信管线出线后可浅埋出线，此种方式较为合理且不存在深井。出线方式二：电力及通信管线出管廊后浅埋时会与其它市政管线在高程上冲突，此时应协调其它市政管线高程，尽量将电力、通信出线管高程调至雨污水等埋深较深管线之上，同时应避开其它埋深较浅管线如给水、燃气等管线，此时可能存在需要设置较深电力、通信井的情况；若给水、燃气与雨污水之间无空间给电力、通信管线穿过，则需在穿过雨污水后增设一个检查井以便后续穿过给水、燃气管线。

电力及通信排管管顶覆土人行道下不小于0.5米，车行道下不小于1.0米。当覆土无法达到要求时，采用钢筋加固，但车行道下排管管顶覆土不能小于0.7米。钢筋加固做法：排管四周加HRB400-12的构造钢筋，纵横间距取200mm,钢筋保护厚度25mm，排管周边构造筋不能与底部钢筋连通形成环路。电力、通信井井盖都采用五防球墨铸铁井盖，井盖下方设置防坠网。当井盖位于绿化带时，井盖应高出绿化带0.2米以防止绿化用水顺盖板进入；非绿化带下井盖应与路面齐平。位于车行道的井盖应满足D400等级要求，位于人行道的井盖应满足B125等级要求，位于绿化带的井盖应满足A15等级的要求。施工单位应在施工前核实上述产品的尺寸是否与标准图集上的尺寸一致，避免施工后留下安全隐患。井盖、座荷载等级与道路设计荷载等级一致。所有电力人孔井、通信人孔井都在底部设集水坑通过DN150 HDPE排水管接至就近雨水井（手孔井采用渗水孔方案），排水坡度要求不小于1%；如果就近的雨水井底高于人孔井底，采用排水管与低处人孔连通便于排出电缆井内积水，排水坡度要求不小于1%。电力井及通信井井周加强做法如下：位于人行道及绿化带下的电力井及通信井周围60cm范围内采用合格填料回填，压实度不小于92%，从井底至路面结构层，路面结构层范围按照道路要求，位于绿化带下的表层50cm范围不宜压实，应表面整平，预留沉降量；位于车行道下的电力井及通信井周围60cm范围内采用5%水稳碎石回填，压实度不小于98%，从井底至路面结构层，路面结构层范围按照道路要求。各种管线必须同时按各个单项专业管线施工图与管线综合施工图进行配合，必须严格控制各种管线的断面尺寸及管线交叉处的高程，并严格按照先深后浅的原则进行施工。各个专业管线施工单位应密切配合，施工过程中如遇到管线碰撞按如下原则进行调整：压力管线让重力管线，可弯曲管线让不易弯曲管线、分支管线让主干管线及小管径管线让大管径管线。

八、结束语

相对于传统管线直埋敷设，综合管廊拥有明显优势，不但受到政府相关管理部门青睐，在各产权单位及相关管线管理部门中也受到广泛欢迎。电气系统的设计仍应不断完善其设计思路和设计手段，这样才可以更大程度发挥管廊的作用。在现阶段，国家提倡科学合理使用土地资源，而综合管廊的应用正好响应此要求。管廊设计使用年限为100年，因此，科学且合理的电气设计尤为关键，本文就电气设计的要点进行简要分析和探究，希望能为管廊的电气系统设计提供技术参考。

参考文献

［1］彭百川.综合管廊供配电系统设计简析[J].市政技术，2017.03.

［2］杨琨.浅谈城市综合管廊的设计[J].城市道桥与防洪，2013.05.

［3］中华人民共和国国家标准.《城市综合管廊工程技术规范》.GB50838-2015.