基于電氣自控設(shè)計(jì)的城市綜合管廊工程研究

文/ 夏磊 中建三局工程設(shè)計(jì)有限公司 湖北武漢 430070

近幾年綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量逐年增加，作為一項(xiàng)新興工程類型，提高電氣設(shè)計(jì)的整體安全性顯得尤為重要。本文重點(diǎn)對(duì)綜合管廊的電氣工程設(shè)計(jì)中遇到的供電電源負(fù)荷等級(jí)、現(xiàn)有管廊的供電電源配置形式、配電結(jié)構(gòu)及變電所節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、電纜電線的選取、防火分區(qū)配電、綜合管廊風(fēng)機(jī)的配電及控制、管廊的接地等重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了探討，并結(jié)合實(shí)際工程建設(shè)、管理的經(jīng)驗(yàn)給出了一些解決方法和建議，可供相關(guān)工程參考借鑒。

1、綜合討論

1.1 供電電源

在進(jìn)行綜合管廊電氣工程的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往是將單一用戶作為出發(fā)點(diǎn)，因此往往使用一條或兩條高壓電源，并選用樹干式的配電模式，以對(duì)各箱式變電站實(shí)行供電。如果按照防火分區(qū)內(nèi)水管爆管事故的發(fā)生以及事故搶修工況的分變電所箱變的不同轄區(qū)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種情況下的箱變負(fù)載就主要在于單一防火分區(qū)的照明、搶修用電工具與風(fēng)機(jī)以及排水泵等。需要引起工作人員注意的是，在秋冬等寒冷季節(jié)的箱變?nèi)粘：奢d往往與空載運(yùn)行沒有太大差別，因此運(yùn)行效率較低。由于綜合管廊負(fù)荷較小，因此，本文建議取消各分變電所箱變。

1.2 配電結(jié)構(gòu)優(yōu)化

當(dāng)前的城市綜合管廊電氣工程中的非消防動(dòng)力設(shè)備主要涵蓋了排煙風(fēng)機(jī)、排水泵與檢修插座箱以及電力井蓋等。這些非消防動(dòng)力設(shè)備具有的普遍特點(diǎn)在于分布不密集且設(shè)備容量較小等。而樹干式的供電模式是當(dāng)前我國城市地下綜合管廊中各單一防火分區(qū)各種設(shè)備主要采用的供電模式，以便能夠針對(duì)不同設(shè)備的不同回路進(jìn)行有效的預(yù)分支電纜線路供電。而這種模式勢(shì)必會(huì)增加供電線路的長(zhǎng)度并大大降低供電線路的利用率。這就需要工作人員能夠給針對(duì)當(dāng)前的配電結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。基于各非消防動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷差別較小的特點(diǎn)，工作人員可以從以下兩點(diǎn)進(jìn)行著手：其一，不區(qū)分非消防動(dòng)力設(shè)備類型，僅在防火分區(qū)的投料口的兩側(cè)進(jìn)行預(yù)分支電纜饋電回路的設(shè)計(jì)，并通過統(tǒng)一樹干式的模式來對(duì)其進(jìn)行供電。其二，將防火分區(qū)分段，并在每段內(nèi)設(shè)計(jì)通長(zhǎng)配電母線與并提供配電主干路由。由此可見，非消防用電設(shè)備由配電母線統(tǒng)一供電，配電電纜數(shù)可大幅減少，布局緊湊，管廊倉位可節(jié)約下來，因此具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。

2、現(xiàn)有管廊的供電電源配置形式

在諸多城市綜合管廊設(shè)計(jì)過程中，管廊的電源配置形式可謂多種多樣。主流的設(shè)計(jì)方案采用沿管廊沿線設(shè)置變電所，變電所形式一般采用箱式變電所或地下附建土建變電所，這種形式一般單一變電所配電范圍在6-8個(gè)防火分區(qū)左右（每一分區(qū)200m左右），每個(gè)防火分區(qū)在通風(fēng)口或投料口設(shè)置配電間配電。也有很多設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)中多點(diǎn)引入低壓電源，或者接入路旁路燈既有箱變的取電形式。從不同規(guī)模的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來看，沿管廊沿線設(shè)置變電所的設(shè)計(jì)更加合理。

3、城市綜合管廊工程電氣自控設(shè)計(jì)

3.1 供電方案和供電區(qū)間的確定

城市綜合管廊工程的二級(jí)用電負(fù)荷有：應(yīng)急電源、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、消防設(shè)備和燃?xì)馀撚秒娫O(shè)備等，因此，除纜線管廊外，均需按照二級(jí)負(fù)荷要求供電，設(shè)計(jì)應(yīng)從規(guī)劃的層面與供電部門協(xié)商落實(shí)供配電系統(tǒng)接線方案、供電電壓、供電點(diǎn)、供電回路數(shù)、供電容量等設(shè)計(jì)參數(shù)。按照規(guī)范要求設(shè)置主變電所、分變電所、現(xiàn)場(chǎng)配電間，確定供電單元及配電單元的范圍，統(tǒng)一管廊節(jié)點(diǎn)和防火分區(qū)等的名稱和代號(hào)的編號(hào)原則，實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)字化管理。

3.2 照明系統(tǒng)

照明設(shè)備包括正常照明與應(yīng)急照明兩種。一般來說，綜合管廊中的照度設(shè)置在501x，這樣可以方便人們通行，為管線檢修工作提供便利。通常來說，管廊內(nèi)部的照明設(shè)備只有在檢修階段才開啟。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮到實(shí)際情況將照度適當(dāng)增加，以免造成能源浪費(fèi)現(xiàn)象。適當(dāng)增加進(jìn)出口部位、設(shè)備操作部位的照度。此外，在綜合管廊內(nèi)部，疏散照明設(shè)備的亮度不可低于0.51x，應(yīng)急電源的供電時(shí)間應(yīng)當(dāng)持續(xù)在1h以上。采用具備防水、防潮功能的燈具作為照明燈具，防護(hù)等級(jí)在IP54以上，并對(duì)其進(jìn)行必要保護(hù)，以免外力作用損壞燈具。為節(jié)約電能，采取LED節(jié)能光源作為照明光源，安全出口指示燈應(yīng)當(dāng)設(shè)置在所有出入口、防火門上部。管線輻射大多沿著管廊側(cè)壁進(jìn)行，以此在側(cè)壁上安裝指示燈難度較大，管線、設(shè)備等也可能會(huì)擋住指示燈，一般采取吸頂方式進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，并進(jìn)行熒光反射標(biāo)識(shí)的設(shè)置。

3.3 配電形式

低壓配電形式相對(duì)來說比較靈活，主要問題是根據(jù)工程情況和項(xiàng)目具體配置，明確設(shè)施雙電源投切裝置（ATSE）的位置和方式，采用二級(jí)負(fù)荷單個(gè)設(shè)備投切還是按照防火分區(qū)兩路電源投切；消防應(yīng)急電源裝置（EPS）的設(shè)置位置，采用集中應(yīng)急電源或分散應(yīng)急電源供電；配電箱安裝位置，在管廊內(nèi)安裝或在設(shè)備間安裝，或者在專門的現(xiàn)場(chǎng)配電間內(nèi)安裝；控制柜的控制方式，設(shè)備控制原理圖各式各樣，沒有完全適用的國標(biāo)統(tǒng)一做法，由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)原因和對(duì)規(guī)范理解偏差，可能出現(xiàn)各種未經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的缺陷。

4、管廊的接地

管廊的接地系統(tǒng)在規(guī)范規(guī)定中較為詳細(xì)，考慮到管廊內(nèi)一般設(shè)變電所及其信息化的建設(shè)要求等因素，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]及《建筑物電氣裝置600問》等手冊(cè)及著作的相關(guān)內(nèi)容，低壓接地系統(tǒng)一般采用TN-S系統(tǒng)。除利用管廊本體鋼筋作為聯(lián)合接地系統(tǒng)以外，《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定管廊內(nèi)部接地網(wǎng)宜采用-40mm×5mm的熱鍍鋅扁鋼，考慮到在伸縮縫處尚應(yīng)補(bǔ)充說明將熱鍍鋅扁鋼帶改為軟銅編織帶的連接或按照為了保證電氣通路，以國標(biāo)圖集14D504中的連接方法為宜，并在過分區(qū)防火門處改為暗敷。根據(jù)諸多實(shí)施項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)反映的情況來看，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)綜合管廊節(jié)點(diǎn)處管線及設(shè)備無處接地的情況，所以建議設(shè)計(jì)中在變電所節(jié)點(diǎn)處增設(shè)MEB總等電位端子箱作為管線接地用，投料口和通風(fēng)口、引出口也應(yīng)增設(shè)LEB局部等電位端子箱。