何佳良

摘 要：近年来，城市综合管廊建设逐渐成为市政工程的重点内容，而综合管廊的电气设计并未形成标准化、规范化的設计方案。笔者基于多个工程的设计经验，总结综合管廊电气设计的要点，为相关研究人员提供参考。

关键词：综合管廊；防火分区；供配电；燃气舱

中图分类号： TU99 文献标志码：A

城市综合管廊工程，不仅可以解决市政管线路由混乱、道路反复开挖、损毁事故频发、政府无法有效管理等一系列问题，还可以提高地下空间利用率、有效改善各种管线施工时对交通造成的影响、提升新型城镇化发展质量、打造经济发展新动力。综合管廊电气设计与施工将直接影响管廊整体性能，为了促进综合管廊在城市化进程中发挥更大的作用，应不断提高综合管廊电气设计水平。

1 综合管廊电气设计内容

综合管廊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，通常情况下，综合管廊以200m作为一个防火分区，每个防火分区的两端分别设置一个排风口、一个投料口兼进风口。

综合管廊内的监控、消防、照明、排水、通风等系统的安全运行都需要稳定的电力供应，电气设计是综合管廊重要的附属工程，其主要内容包括变配电系统及供配电设计、电缆敷设设计以及照明、防雷、接地系统设计。

2 变配电系统及供配电设计

2.1 负荷等级划分

根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838—2015）：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，宜采用两回路供电；当采用两回路供电困难时，应另设置备用电源。其余用电设备可按三级负荷供电。

据此，综合管廊常见用电设备电力负荷分级见表1。

综合管廊工程内含二级负荷，按照设计规范，需要双回路供电。

2.2 变配电系统

综合管廊用电设备的特点是带状分布且比较分散，考虑电压偏差不宜超过供电标称电压的±5%，应将低压配电的供电范围控制在500m以内。故一般一个供电区间不超过1000m，按照每个防火分区200m计算，并考虑两段母排平衡，每个供电区间大约包括4个防火分区，如图1所示。综合管廊工程应按防火分区数量及长度划分供电区间，在每一区间负荷中心靠近电力接线井处设置一座10/0.4kV箱式变电所。各箱式变电所均采用2路10kV电源供电，内设一套高压环网柜、一套低压开关柜及两台10/0.4kV变压器。变压器负载率控制在50%～70%，并且一台变压器故障时另一台变压器能满足所有一、二级负荷的用电要求。

2.3 低压配电系统

综合管廊内低压配电系统应以防火分区段作为配电单元，在日常管理或事故、火灾发生时，配电系统都能方便地对每个防火分区内的用电负荷及消防设备做出控制与联动。

每个防火区段内设置两台二级负荷动力配电箱及两台三级负荷动力配电箱。其中1台二级负荷配电箱及三级负荷配电箱负责该防火分区段内综合、电力、热力等普通舱室的动力、照明、自控、消防等用电设备的配电；另1台二级负荷配电箱及三级负荷配电箱负责该防火分区段内燃气舱相关设备的配电。二级负荷配电箱采用2路低压电源供电，且来自不同段母排，三级负荷配电箱采用1路低压电源供电，典型配电系统如图2所示。低压配电系统采用树干式与放射式结合的方式向各防火分区配电箱供电。各防火分区配电箱集中设置于每个防火分区排风口配电间。

2.4 无功补偿

所有箱式变电所均采用在变压器低压侧装设无功功率自动补偿装置集中补偿，最终使10kV侧电源计量无功功率因数达到0.95以上。

3 照明设计

3.1 照明部分

根据规范要求，综合管廊内应设正常照明和应急照明。管廊内人行道上的正常照明平均照度≥15lx，出入口和设备操作处的局部照度可为100lx，应急照明照度≥5lx。当安装高度≤2.2m时，照明灯具应采用24V及以下安全电压供电。当采用220V电压供电时，应采取防止触电的安全措施，并应敷设灯具外壳专用接地线。

正常照明和应急照明均选用单管三防荧光灯，考虑节能、寿命等因素，采用LED光源。应急照明备用时间≥60min，燃气舱要求防爆型。管廊内正常照明及应急照明在舱室顶板中间位置吸顶安装，照明灯具间距为5m，一般每隔两盏普通照明灯具设置1盏应急照明灯具，应急照明灯具由二级负荷配电箱照明回路供电，普通照明灯具由三级电源配电箱照明回路供电。

照明灯具可实现手动/自动两级控制：通过配电箱和设置在防火门处的照明按钮箱实现手动控制；通过环境与设备监控系统区域控制器（ACU）进行自动控制。正常情况下，照明系统工况上传至监控中心，当发生火灾时可由火灾报警控制器强制点亮应急照明，并切断正常照明回路。

3.2 应急疏散

安全疏散指示灯及安全出口指示灯均为消防认证产品，备用时间≥60min。安全疏散指示灯挂墙安装或安装于电缆支架上，不超过20m一处，距地高度不超过1m，从每个防火分区中点指向两端的安全出口方向。安全出口指示灯在各配电单元分区防火门上方0.1m安装，在管廊投料口、通风口处安全出口指示灯采用双面显示型，吸顶板安装。

3.3 检修电源

综合管廊内应设置交流220V/380V带剩余电流动作保护装置的检修插座，其容量不宜小于15kW。安装于电缆支架或墙上，高度不宜小于0.5m，在防火分区内每40m～50m安装一档。天然气舱内的检修插座应满足防爆要求，且仅允许在舱内爆炸气体浓度低于下限值的20%时送电。

4 电缆选型与敷设

由各箱式变电所至管廊配电单元的配电干线电缆选用预分支电缆，采用树干式配电方式。箱变就近安装于管廊电力管线引出端接线井旁，并预埋10SC100穿线管至电力管线接线井。通风口配电间内配电箱的馈电电缆通过预留洞向管廊内各舱室用电设备馈电，电气预留洞需用电缆密封装置密封，燃气舱密封装置要求防爆型。

管廊内一般设备采用阻燃电缆，火灾时仍需工作的消防设备采用耐火电缆或不燃电缆。

管廊内动力电缆及控制电缆沿管廊自用桥架敷设，电缆出桥架后穿热镀锌钢管明敷。照明电缆通过线槽在管廊内部贴顶敷设，线槽应涂防火涂料。电缆及电缆桥架穿越防火分区或穿预埋管过墙时，需填防火堵料封堵。穿线管等过结构变形缝时应作伸缩处理，并保持良好的电气通路。

5 防雷与接地

综合管廊为地下构筑物，不需设防直击雷设施。地面层箱式变电所10kV电源进线侧装设避雷器作雷电侵入波过电压保护。各变电所低压柜进线处设置Ⅰ级试验电涌保护器。其他对电涌电压敏感的设备处按规范设置Ⅱ级或Ⅲ级电涌保护器。

综合管廊内低压配电系统接地形式为TN-S制。

综合管廊采用结构钢筋作为自然接地体，电气、仪表、防雷共用接地装置，接地电阻小于1Ω，否则应利用管沟外壁预留接地板增设人工接地体。综合管廊内的接地干线采用-50×5热镀锌扁钢形成环形接地网。接地干线应与每块接地预埋板焊接。过结构变形缝时，应在两侧预埋连接板跨接，保证电气通路，做法详见国标图集14D504。

综合管廊所有用电设备不带电金属外壳、金属支架、金属构件均应妥善接地。接地连接均采用焊接，焊接处应做防腐处理。所有电气设备外露导电部分及非电气装置外导电部分都应以最短路径连接至管廊接地干線做等电位连接。配电箱进线电缆PE与接地干线应可靠连接。

6 燃气舱电气设计

由于燃气本身具有易燃易爆的特性，燃气舱内电气设备的选择、安装、线路敷设以及接地等均与普通舱室不同，燃气舱的电气设计应符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058）关于爆炸性气体环境2区的有关规定，具体要求如下：

（1）燃气舱内的电气设备如控制箱、按钮箱、灯具等的保护级别应为Ga或Gb。所有防爆设备应有铭牌和防爆标志，并在铭牌上表明国家授权部门所发的合格证号。

（2）在燃气舱内电缆线路采用低压流体输送，用镀锌焊接钢管配线，并应进行隔离密封防爆处理。

（3）燃气舱内另需设置防静电接地，并应符合下列规定：

①燃气舱敷设的管道，在分岔处或无分支管道每隔 80m～100m处，以及与架空电力电缆交叉处应设接地装置。

②进、出管廊处应设接地装置。

③在管线引出端，管道应在埋地之前及出地后各接地一次。

④燃气舱内部管道应与舱内的静电接地干线相连接。

⑤每对法兰或螺纹接头间应设跨接导线，电阻值应小于 0.03Ω。

结语

综合管廊能为城市管道运行提供安全保证，使检修和维护效率得到提升，保证城市体系日常运行的稳定与安全。本文对综合管廊电气设计要点进行了总结概括，希望能为实际工作的开展提供一些借鉴。

参考文献

[1]付浩程，谭伟.综合管廊电气工程主要设计要点探索[J].建筑节能，2017（6）：168-169.

[2]GB50838—2015，城市综合管廊工程技术规范[S].

[3]JGJ16—2008，民用建筑电气设计规范[S].

[4]GB50058—2014，爆炸危险环境电力装置设计规范[S].

[5]GB50052—2009，供配电系统设计规范[S].

[6]GB50054—2011，低压配电设计规范[S].

[7]工业与民用供配电设计手册（第四版）[M].北京：中国航空规划设计研究总院有限公司，2016.