城市综合管廊工程的电气自控设计研究

城市综合管廊工程的电气自控设计研究

钟腾辉

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 400000

摘要：对于一个城区来说，其中综合管廊设计会直接影响到市政工程发展的专业性和稳定性，也会直接反映出城市的管理能力。电气系统属于城市综合管廊工程中的基本要素，其设计的合理性也会关系到综合管廊运行的稳定性。目前，对管廊中电气自控设计加大了重视程度。需要对城市综合管廊电气设计和出深化研究，以期为相关人员工作创造有利条件。

关键词：负荷等级；变配电设计优化；电线电缆选择；防雷接地；监控与报警

引言

综合管廊是将城市各类市政管线合并建设、统一管理的城市地下综合市政基础设施，建设综合管廊是替代直埋管线，以做到地下空间的综合利用和资源的共享，加速城市现代化发展的大趋势。目前，我国各大中城市的综合管廊系统正在快速发展。

电力、通信线缆是普遍纳入综合管廊的市政管线，供配电、自控设计又是综合管廊附属设施设计的关键环节，电气设计对综合管廊系统经济、合理、安全运行有着至关重要的作用。

1城市综合管廊工程电气自控设计的特点

综合管廊供配电工程是管廊工程中最主要的附属工程 , 为管廊内照明系统、监控系统 、 消防系统、通风系统、排水系统提供电力保障及控制接口。综合管廊中电气自控设计有如下几个特点：

第一是综合管廊内部采光条件差，空间狭长，应当采取人工照明增加照度，并采用智能远程控制，每个防火分区及人员出入口设置就地控制按钮。

第二是由于管廊空间基本上都处在地下，有明显的密闭性，空气流通弱，入廊的电力管线及其他设备发热量大，应采取合理的通风方法，并设置光纤感温装置。

第三是管廊位于地下，环境潮湿，所有电气设备、自控设备均需考虑防腐防潮措施。

第四是管廊信号较差，宜设置管廊无线通信系统，射频信号，光纤传输，天线放大。控制中心人员能通过调度基地台呼叫城市综合管廊内持有无线对讲机的人员。

2 城市综合管廊工程电气自控设计要点

2.1供配电系统

第一是供电系统。根据《城市综合管廊工程技术规范》消防负荷按二级负荷供电，其他按三级负荷供电。其中应急照明、消防、报警和监控装置属于二级负荷。普通照明、事故风机、检修电源及其他则属于三级负荷。

综合管廊工程一般设置变电所1座，电压为10/0.4kV，由城市电网引两回10kV线路，变电所高压采用环网柜，变电所设置二台10/0.4kV干式变压器，互为备用。

在每个防火分区设备间内分别设置一台消防双电源切换箱、一台非消防双电源切换箱、一台三级负荷电源箱、一台应急照明集中电源装置。

综合管廊每个人员进出口处设置本分区通风、照明的控制开关及就地控制按钮。

普通动力设备配电线路均采用阻燃电力电缆，沿金属电缆桥架或穿金属管敷设；消防设备配电线路均采用耐火电缆，沿金属电缆桥架、线槽或穿金属管敷设；当消防用电设备配电线路穿金属管明敷时，应在管外涂刷防火涂料保护。

电线电缆截面选择保证设备受电端的电压偏差：动力设备不超过供电标称电压的+5%~-5%，照明设备不超过+5%~-10%。

第二是照明系统。

根据《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015第7.4要求，在管廊内人行道上的一般照明的平均照度不应小于15LX，最小照度不应小于5LX。出入口和设备操作处的局部照度为100LX。管廊内疏散应急照明照度不小于5LX，应急电源持续供电时间不小于90min。

监控室、高低压配电室、消防泵房设全应急照明，监控室平均照度不应小于300LX，高低压配电室平均照度不应小于200LX，消防泵房平均照度不应小于100LX。

综合管廊照明灯具应采用防触电等级I类设备，能触及的可导电部分应与PE线可靠连接。灯具采用防水防尘，防护等级不宜低于IP54，并应具有防外力冲撞的防护措施。灯具应采取防触电安全措施，灯具外壳敷设专用接地线。

普通照明采用可编程控制器远程控制、就地手动按钮控制。

应急照明采用双电源供电，末端设自动切换装置。疏散照明宜采用分散集中电源集中控制型智能应急照明系统，在分配电装置处设蓄电池，持续供电时间不小于1.5小时。灯具的主电源和蓄电池电源由集中电源提供，灯具主电源和蓄电池电源在集中电源内部实现输出后由同一配电回路为灯具供电。

2.2防雷接地系统

综合管廊内电气工作接地、保护接地、监控与报警系统弱电接地宜共用接地系统，接地电阻不大于1欧姆。当实测接地电阻不满足要求时，应增设人工接地极，建议100m设置一处。综合管廊接地方式宜采用TN-S系统，各配电控制箱体内设置电涌保护器。

主接地网可利用综合管廊、缆线沟结构靠外壁的主钢筋作自然接地体，用于接地的钢筋应采用焊接连接，保证电气通路。钢筋连接段长度应不小于6倍钢筋直径，双面焊。钢筋交叉连接应采用不小于Ф10的圆钢或钢筋搭接，搭接连接段长度应不小于其中较大截面钢筋直径的6倍，双面焊。纵向钢筋接地干线设于板壁交叉处，每处选取两根不小于Ф16（或四根不小于Ф10）的通彻主钢筋。横向钢筋接地均压带纵向每隔5m设置，变形缝两侧应增设。

2.3监控系统

1、环境与设备监控系统，

监控中心设置监控计算机，每个防火分区设置一台区域控制器，区域控制器通过工业以太网与监控室连接。

1）环境参数检测内容包括温湿度、水位、氧气、CH4气体、H2S气体。

2）设备监控内容包括照明回路、通风设备、排水泵、电气设备、消防泵等设备运行状态检测和控制。设备控制方式采用就地控制和远程控制。

系统实时监测管廊内的氧气、甲烷、硫化氢等气体含量。当管廊内含氧量过低（低于19.5%），硫化氢浓度过高（高于10mg/m3）、甲烷浓度过高（V%＞1%）、温度（超过40℃）、湿度过高（超过90%RH）时，监控系统进行报警并可联动启动该分区风机，强制换气，保障工作人员和管廊内设备安全。当某防火分区入侵报警或其他报警时，可自动打开相关区域照明开关。

2、安全防范系统

综合管廊安全防范系统主要由高清网络摄像机、被动式红外防盗报警探测器、门禁系统、电子井盖、电子巡查管理系统等组成。

3、通信系统

通信系统，主要包括了固定和无线两个子系统。固定子系统主要采用工业以太网交换机通过单模光纤环网结构，保证通信系统可靠性。无线系统主要包括了通信信号覆盖和无线AP覆盖两部分。

2.4预警与报警系统

综合管廊报警系统主要包括火灾自动报警联动系统、防火门监控系统、电气火灾监控系统、燃气探测报警系统、消防电源监控系统。

火灾自动报警系统应能无间隙、不间断地监测舱内空间的温度变化情况；应能连续检测火灾探测器和手动报警按钮的工作状态，系统应有故障自诊断的能力；应能反映系统工作状态。火灾发生时，系统应能在火灾报警控制器上发出声、光报警信号，指示火灾报警位置。

报警系统配电线和信号线均应采用低压耐火导线或信号线，报警系统线缆采用封闭式电缆线槽敷设，出线槽后穿钢管明敷，电缆桥架和明敷钢管应涂防火漆。不同电压等级的线缆不应穿入同一根保护管内，当合用同一线槽时，线槽内应有隔板分隔。

结语

对于城市综合管廊设计来说，电气自控设置应属于其中的基本环节，有利于工程稳定高质量发展。在包括了以上所提诸多系统的基础上，近期以来的综合管廊管理还融入了具有监控、巡查、防渗漏检测等多元化性能的检测装置，并且在管理阅历愈加优越、科技水平逐步加强的条件下，综合管廊的电气自控化性能也越来越显著。

参考文献：

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