一种综合管廊电气标准化设计方案

李万欣，朱爱钧 ，张梦瑶

(1.上海市政设计工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092；2.国网上海市电力公司经济技术研究院，上海 200120)

一种综合管廊电气标准化设计方案

李万欣1，朱爱钧2，张梦瑶2

(1.上海市政设计工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092；2.国网上海市电力公司经济技术研究院，上海 200120)

综合管廊作为城市地下生命线，正迎来全国建设的井喷时期。供配电系统作为综合管廊的重要保障，直接关系到管廊的稳定、安全运营。结合西宁综合管廊工程实例，探讨一种综合管廊电气标准化设计手段，兼顾城市管廊供配电系统设计整体性和综合管廊分路段、分批实施情况下的相对独立性。同时，标准化的设计手段，使管廊供配电系统的型式整体统一，提高设计效率，更好地应对综合管廊的建设高潮。

综合管廊；城市市政建设；供配电系统

综合管廊(又称共同沟)是一种将市政、电力、通信、给排水等多种管线集于一体的城市地下隧道空间。综合管廊能够避免路面重复开挖，延长管线的使用寿命，解决管线规划中的“预留”问题，克服城市发展与市政管线规划之间的矛盾。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。

2015年全国已有69各城市启动地下综合管廊建设项目约1 000 km，总投资约880亿元。2016年，李克强总理做政府报告时提出，2016年将开工建设城市地下综合管廊2 000 km以上。到2016年四月又有超过40个地下管廊项目开工计划建造里程超过一千公里[1]。综合管廊作为城市的地下生命线，正突飞猛进般地迎来建设高潮。而受限于近远期规划、施工进度等各方面因素，城市综合管廊总是分批次分路段进行建设，供配电系统设计需结合近远期整体考虑，具有可扩展性。本文结合西宁综合管廊工程实例，探讨了一种综合管廊电气标准化设计方案。应用该设计方案，使综合管廊供配电系统型式标准统一，减少图纸数量，提高设计效率。

1 综合管廊供配电系统设计原则

综合管廊供配电系统的设计原则对工程造价及供配电系统的功能有较大影响。供配电系统接线方案、电源供电电压、供电点、供电回路数、容量等应根据综合管廊建设规模、周边电源情况、综合管廊运行管理模式，并经技术经济比较后确定[2]。

1.1 供电点设置

综合管廊沿线需设置供电点，规范中明确了电源总配电箱宜安装在管廊进出口处。供电点的数量直接关系到供配电工程的造价，从合理性角度出发，供电点设置应在满足供电要求的情况下以数量少，造价低为设计原则。每处供电点供电防火区间数量为5或6个(供电范围为1～1.2 km)，单位造价最低。

1.2 负荷等级

综合管廊内负荷等级的确定直接影响到管廊供配电系统设计选择。综合管廊典型防火分区内用电设备系统图见图1。

图1 防火分区设备系统图

新版规范中明确指出：综合管廊的消防设备、监控与报警设备、应急照明设备应按现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052规定的二级负荷供电。天然气管道舱的监控与报警设备、管道紧急切断阀、事故风机应按二级负荷供电，且宜采用两回线路供电；当采用两回线路供电有困难时，应另设置备用电源。其余用电设备可按三级负荷供电[2]。

结合实际运营情况，综合管廊除了例行检查、安装及维修外，一般人员不会进入，短时中断供电不会造成人身伤亡及重大损失，但在地下4～5 m综合管廊还是存在安全风险。

(1)容易聚集有毒有害气体，为确保检修、安装人员的安全，需要加强通风；

(2)地下环境中需要确保照明供电可靠，才能确保人员安全出入管廊；

(3)管廊积水时迅速将积水排出；

(4)在综合管廊发生火灾时，要及时启动报警及联动控制灭火系统；

(5)对主要出入口要进行24 h安防、监控。

因此，基于规范本身要求，以及实际运营安全等因素综合考虑，在高标准的设计要求下，综合管廊内风机、风阀、排水泵、应急照明、监控应定为二级负荷，而正常照明，检修电源等定为三级负荷。

2 西宁综合管廊实例分析

西宁市已完成整个市内综合管廊的建设规划，实施计划分为2015年、近期2020年和远期2030年三个阶段。本次西宁市城市地下综合管廊建设工程涉及4个片区，12条路，总长度约34.9 km，随道路建设实施。管廊容纳电力、通讯、给水、再生水(中水)、热力、燃气、污水、雨水等8类管线，其中通讯管线包含电信、移动、联通、广电等4类管线。各道路下建设综合管廊根据管线现状及专项规划中管线种类布置管廊舱室，管廊舱室为2～3舱。其中有人员进出要求的管廊舱室为1～2舱。图2为西宁综合管廊典型横断面。

图2 西宁综合管廊典型横断面

2.1 供配电系统电源确定

西宁市综合管廊规划中要求整个城市地下综合管廊建设最终形成管廊干线、支线相结合的系统。从西宁市整体综合管廊规划角度看，选择10kV中压输电系统给管廊供电的方案更为合理。但在本工程实施范围内，各路段综合管廊并非连成整体，且由于征地、施工进度等各方面的原因，实际施工时不同路段综合管廊建成会有先后，而先建成的综合管廊需满足使用条件，让有条件的管线先行搬迁入廊。因此本工程按照各路段综合管廊单独取电进行设计，综合管廊供电点结合人员出入口设置，结合各路段不同路况，按0.8～1.2 km布置供电点。每处供电点由两路10 kV电源供电。

综合管廊全线约200 m设置一个防火区间(其中单舱一个防火分区，双舱两个防火分区)，一个防火分区即一个配电区间，每个防火分区两端设防火门。约400 m左右作为一个通风区间，每个通风区间两端分别设置自然进风口和机械排风口。

电气系统设计时，除需满足综合管廊电气设备可靠性、安全性的使用要求之外，还要兼顾与远期新建管廊电气系统实施时的可扩展性和兼容性。管廊内需要供电控制的设备主要有照明系统、通风系统和排水系统。

(1)照明系统

照明系统分为正常照明及应急照明，其中应急照明正常情况下兼作正常照明。正常照明、应急照明均由区段动力箱供电。区段动力箱内设置智能照明模块，并预留智能控制面板、自控系统及火灾报警系统控制接口。在正常情况下通过联动线联动开启关闭正常照明及应急照明。智能控制面板放置于该防火分区各入口处，供人员进出该防火分区时使用；当自控系统检测到发生事故时(爆管、非法入侵等)，可自动打开该防火分区照明；火灾报警系统在发生火灾时强制打开应急疏散照明，具有高于手动和自控系统的控制权限。

图4 西宁综合管廊配电干线示意图

(2)通风系统

综合管廊利用本体作为通风通道，采用自然进风和机械排风结合的通风方式。每个通风分区一端设置排风口及排风机，将管廊内气体排出沟外；另一端设自然进风口，将沟外新鲜空气补入沟内。机械排风机选用防高温双速轴流风机，兼顾自然工况下低速通风换气和火灾结束后高速排烟的功能。

排风机由区段动力箱供电，排风机设置就地控制和远程控制两种控制方式，二次控制回路中预留自控系统及火灾报警系统控制接点。当自控系统检测到某通风区间温度过高，或湿度过高时，自动启动该通风区间内排风机，强制换气，保障综合管廊内设施和工作人员的安全；发生火灾时，为形成“闷烧”，火灾报警系统关闭火灾区域对应排风机和风阀，具有高于手动及自控系统的控制权限。

(3)排水系统

在综合管廊每个集水坑处设置两台排水泵，正常工况下一用一备，给水管放空时两用。二次回路接入液位开关信号，自动控制排水泵运行，并且通过远程IO站上传排水泵监控信号及液位开关信号。

船舶减速临界关系见图2。将相邻船舶的2个通航状态标绘在线段上，通过简化船舶减速过程描述来构建减速边界条件。图2中初始状态为船舶S2进入航道的时刻，其前方船舶S1匀速行驶在航道内，两船的初始间距为d0，船舶S1、S2的速度分别为v1、v2。在船舶速度关系为v2>v1的前提条件下，船舶S2与船舶S1间距离逐渐减小。图2中最终状态为船舶S1即将驶出航道的时刻，两船间的距离为d1。

2.3 供配电系统接线型式

图3为西宁综合管廊供电网络示意图，综合管廊每处供电点由两路互为热备用的10 kV电源供电。低压配电系统共分为三级，第一级为供电点低配柜，为本供电点供电范围内所有用电设备供电。第二级为各防火分区区段动力箱，为该防火分区内所有用电设备供电。第三级为风机、水泵、照明灯具等终端负荷。

图3 综合管廊供电网络示意图

如图3所示，根据用电负荷要求，风机、水泵负载自区段动力箱馈出两路电源至末端设备控制箱自切。检修电源、基本照明由于是三级负荷，仅一路电源供电即可。图4为管廊配电干线示意图。供电点至各区段动力箱采用树干式供电的配线方式；在每个供电单元，区段动力箱至风机、水泵控制箱，检修电源箱等采用放射式和链式供电相结合的配线方式。

区段动力箱设置在防火分区一侧的防火墙上，从为节约线缆成本的角度，按照优先靠近供电点，其次靠近负荷(风机、水泵)的原则进行设置。

采用以上供配电接线型式，可实现电气系统图的标准化。

(1)各供电点低压配电柜系统图的标准化

根据综合管廊所需供电舱数，调整馈出至区段动力箱出线回路的数量。同时计算出各回路所带负荷的实际功率，并相应调整配电柜内电气元器件的选型。

(2)各配电单元区段动力箱系统图的标准化

根据不同配电单元内实际设备用电情况确定区段动力箱各回路负荷功率，并相应调整元器件的选型。

综合管廊供配电系统整体一致后，图纸表达采用标准系统图结合表格的方法，可清晰地表达各配电柜、区段动力箱回路所带负荷情况，减少施工图纸的数量。

2.4 管廊供配电系统的可扩展性

由于综合管廊结合道路实施，在某些情况下，一条很长的综合管廊可分几段建设，往往这几段也分为不同标段，由不同施工单位来建设完成。两段管廊相接部分作为一个防火分区，应为一个配电单元，见图5。如果相接的两段管廊各自单独配电，该配电单元内会设置两个区段动力箱，造成电气设备的浪费，于经济角度不合理。采用文

中的配电方案，由于区段动力箱已预留了该供电单元内所有设备的接入条件，可在A段综合管廊末端配电单元设置区段动力箱，并完成该配电单元内A段范围内设备的接线。当B段综合管廊土建完工后，再将B段综合管廊范围内的用电设备接入该区段动力箱。当然，如基于施工标段清晰明确的角度考虑，配电单元内设置两处区段动力箱，各标段单独施工，互不牵扯，也是一种可行的实际操作方案。

图5 综合管廊端头连接示意图

从系统角度，文中的综合管廊供配电系统设计自身已具备可扩展性，在综合管廊分路段、同一路段又分标段实施等场合，能满足实际需求。

3 结论

本文结合西宁综合管廊电气设计的实例，介绍了一种综合管廊配电方案，可实现部分电气系统的标准化，图纸表达采用了标准系统图结合表格的方式，省去冗余繁杂的重复操作，提高出图质量和效率。由于综合管廊用电设备除照明、通风、排水之外一般不会出现新的用电设备，在通风区间、防火区间长度调整，道路路段分批实施等情况下，该设计方案具有较强的适应性，可以满足不同情况下的标准化设计需求，具有一定的推广应用前景。

[1] 新华网.中国全面建设地下综合管廊开启“地下管线革命” http://news.xinhuanet.com/politics/2015-07/31/c_1116107711.htm.

[2]城市综合管廊工程技术规范. GB50838—2015. 北京. 中国计划出版社, 2015.

(本文编辑：杨林青)

An Standardization Design Case of Tunnels Engineering

LI Wan-xin1, ZHU Ai-jun2, ZHANG Meng-yao2

(1. Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Co., Ltd., Shanghai 200092, China; 2. State Grid Research Institute of Economics and Technology, SMEPC, Shanghai 200120, China)

The engineering tunnel has great advantages in the utilization of urban underground space. As the important guarantee, the power supply and distribution system is directly related to stable and safty operation of tunnels. Comlined with Xining engineering tunnel project, an electrical standardization design method was discussed, while the integrity of power supply and distributing system design and implementation independance according to the road section or in boctches are balanced. Meanwhile, as a standardized design method, it improues the design efficiency.

engineering tunnel, urban municipal construotion, power supply and distribution system

10.11973/dlyny201606029

李万欣(1988)，男，硕士，从事市政工程电气相关设计工作。

TU984.1

B

2095-1256(2016)06-0793-04

2016-11-02