基于电气自控设计的城市综合管廊工程研究

【摘要】城市综合管廊也叫作共同沟，即在地下进行公用空间的搭设，然后将城市各个管线在这一空间中进行集中敷设。同时，综合管廊中还有投料口、检修口以及监控系统的设置，以此实现对综合管廊的实时监控与管理。在城市综合管廊工程建设过程中，必须严格按照规定要求进行工程设计，特别是电气自控。设计师应当坚持科学合理的设计原则，对城市综合管廊的概念进行充分掌握，根据实际情况优化设计方案，保证综合管廊电气系统运行的安全性、稳定性与可靠性，从而充分发挥出城市综合管廊的各项功能。文章主要探讨城市综合管廊工程的电气自控要点。

【关键词】综合管廊;供配电;电气防潮;通讯网络

近几年综合管廊建设项目数量逐年增加，作为一项新兴工程类型，提高电气设计的整体安全性显得尤为重要。本文重点对综合管廊的电气工程设计中遇到的供电电源负荷等级、现有管廊的供电电源配置形式、配电结构及变电所节点设计的优化、电缆电线的选取、防火分区配电、综合管廊风机的配电及控制、管廊的接地等重点、难点进行了探讨，并结合实际工程建设、管理的经验给出了一些解决方法和建议，可供相关工程参考借鉴。

1、综合讨论

1.1供电电源

在进行综合管廊电气工程的设计时，设计人员往往是将单一用户作为出发点，因此往往使用一条或两条高压电源，并选用树干式的配电模式，以对各箱式变电站实行供电。如果按照防火分区内水管爆管事故的发生以及事故抢修工况的分变电所箱变的不同辖区来进行设计，这种情况下的箱变负载就主要在于单一防火分区的照明、抢修用电工具与风机以及排水泵等。需要引起工作人员注意的是，在秋冬等寒冷季节的箱变日常荷载往往与空载运行没有太大差别，因此运行效率较低。由于综合管廊负荷较小，因此，本文建议取消各分变电所箱变。

1.2配电结构优化

当前的城市综合管廊电气工程中的非消防动力设备主要涵盖了排烟风机、排水泵与检修插座箱以及电力井盖等。这些非消防动力设备具有的普遍特点在于分布不密集且设备容量较小等。而树干式的供电模式是当前我国城市地下综合管廊中各单一防火分区各种设备主要采用的供电模式，以便能够针对不同设备的不同回路进行有效的预分支电缆线路供电。而这种模式势必会增加供电线路的长度并大大降低供电线路的利用率。这就需要工作人员能够给针对当前的配电结构进行科学的优化，进而达到提高经济性的目标。基于各非消防动力设备的运行负荷差别较小的特点，工作人员可以从以下两点进行着手：其一，不区分非消防动力设备类型，仅在防火分区的投料口的两侧进行预分支电缆馈电回路的设计，并通过统一树干式的模式来对其进行供电。其二，将防火分区分段，并在每段内设计通长配电母线与并提供配电主干路由。由此可见，非消防用电设备由配电母线统一供电，配电电缆数可大幅减少，布局紧凑，管廊仓位可节约下来，因此具有明显的经济性。

2、现有管廊的供电电源配置形式

在诸多城市综合管廊设计过程中，管廊的电源配置形式可谓多种多样。主流的设计方案采用沿管廊沿线设置变电所，变电所形式一般采用箱式变电所或地下附建土建变电所，这种形式一般单一变电所配电范围在6-8个防火分区左右（每一分区200m左右），每个防火分区在通风口或投料口设置配电间配电。也有很多设计单位设计中多点引入低压电源，或者接入路旁路灯既有箱变的取电形式。从不同规模的项目经验来看，沿管廊沿线设置变电所的设计更加合理。

3、城市综合管廊工程电气自控设计

3.1供电方案和供电区间的确定

城市综合管廊工程的二级用电负荷有：应急电源、监控与报警系统、消防设备和燃气舱用电设备等，因此，除缆线管廊外，均需按照二级负荷要求供电，设计应从规划的层面与供电部门协商落实供配电系统接线方案、供电电压、供电点、供电回路数、供电容量等设计参数。按照规范要求设置主变电所、分变电所、现场配电间，确定供电单元及配电单元的范围，统一管廊节点和防火分区等的名称和代号的编号原则，实现BIM数字化管理。

3.2照明系统

照明设备包括正常照明与应急照明两种。一般来说，综合管廊中的照度设置在501x，这样可以方便人们通行，为管线检修工作提供便利。通常来说，管廊内部的照明设备只有在检修阶段才开启。设计人员应考虑到实际情况将照度适当增加，以免造成能源浪费现象。适当增加进出口部位、设备操作部位的照度。此外，在综合管廊内部，疏散照明设备的亮度不可低于0.51x，应急电源的供电时间应当持续在1h以上。采用具备防水、防潮功能的灯具作为照明灯具，防护等级在IP54以上，并对其进行必要保护，以免外力作用損坏灯具。为节约电能，采取LED节能光源作为照明光源，安全出口指示灯应当设置在所有出入口、防火门上部。管线辐射大多沿着管廊侧壁进行，以此在侧壁上安装指示灯难度较大，管线、设备等也可能会挡住指示灯，一般采取吸顶方式进行设计安装，并进行荧光反射标识的设置。

3.3配电形式

低压配电形式相对来说比较灵活，主要问题是根据工程情况和项目具体配置，明确设施双电源投切装置（ATSE）的位置和方式，采用二级负荷单个设备投切还是按照防火分区两路电源投切;消防应急电源装置（EPS）的设置位置，采用集中应急电源或分散应急电源供电;配电箱安装位置，在管廊内安装或在设备间安装，或者在专门的现场配电间内安装;控制柜的控制方式，设备控制原理图各式各样，没有完全适用的国标统一做法，由于设计经验原因和对规范理解偏差，可能出现各种未经现场验证的缺陷。

4、管廊的接地

管廊的接地系统在规范规定中较为详细，考虑到管廊内一般设变电所及其信息化的建设要求等因素，根据《工业与民用配电设计手册》[5]及《建筑物电气装置600问》等手册及著作的相关内容，低压接地系统一般采用TN-S系统。除利用管廊本体钢筋作为联合接地系统以外，《城市综合管廊工程技术规范》中规定管廊内部接地网宜采用-40mm×5mm的热镀锌扁钢，考虑到在伸缩缝处尚应补充说明将热镀锌扁钢带改为软铜编织带的连接或按照为了保证电气通路，以国标图集

14D504中的连接方法为宜，并在过分区防火门处改为暗敷。根据诸多实施项目现场反映的情况来看，经常发现综合管廊节点处管线及设备无处接地的情况，所以建议设计中在变电所节点处增设MEB总等电位端子箱作为管线接地用，投料口和通风口、引出口也应增设LEB局部等电位端子箱。

作者简介：

夏磊，中建三局工程设计有限公司，湖北武汉。