摘要：探讨综合管廊中的电气设计、规划阶段电气设计、缆线管廊设计。
关键词：综合管廊；电气设计；综合管廊规划；缆线管廊设计；配电结构；电容电流补偿
0、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。由主管部门提供道路下方设置综合管沟所需空间，构筑物结构容纳两种及以上地下管线，并根据城市长期发展趋势预估进行投资建设，预留发展空间及维修所需空间，建设综合管廊是替代直埋管线，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，所以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，本文结合相关规范和工程实例探讨一些综合管廊设计中遇到的电气专业相关问题。
1、规划阶段电气设计
推进城市地下综合管廊建设，首先要做到规划先行。在开展城市地下管线普查的基础上，统筹各类管线的实际发展需要，结合地下空间开发利用、各类地下管线、道路交通等专项建设规划，合理确定地下综合管廊建设区域、系统布局、管线种类、断面形式、平面位置、竖向控制等。
规划前期协同各专业确定规划主要思路：将各专业划分为三类影响因素，给予不同权重，对综合管廊布局及横断面布置起不同作用。其中，主要影响因素：电力管线、热力管线。该因素对于综合管廊建设具有较大影响，且管线施工、运行安全要求较高。一般影响因素：给水管线、通信管线。该因素对于综合管廊建设影响较弱，入廊适应性强。限制影响因素：排水管线、燃气管线。该类型管线不适宜参与到综合管廊建设中，但其管线走廊位置对于综合管廊布局选线有一定影响，需综合对其作出评估。
作为入廊主专业的电气专业，在综合管廊在规划中的工作可分为以下几个步骤：
1）规划前期：应积极配合规划专业完成规划前期策划与技术路线划定。分析研究城市总体规划与相应地方规范与要求，并留有记录。
2）资料收集阶段：接收甲方及有关部门提供的相关资料；确定综合管廊中电力、电信专业对口主管部门，并建立长效对接方式，听取相关部门对片区概况、发展态势及有关规划、近期建设动向和相关专业规划的介绍；
3）现状调研：进行系统的电力、电信管线现状调查，对城市电力电信管线运营情况、存在问题等进行图上作业、标注、拍照等，同时对重要市政基础设施可能进行规划调整处进行摸底调查；通过对比各电压等级相关规划与现状，并听取主管部门对于近期电力、通信线缆路由、管孔数等敷设需求。
4）规划分析：充分结合各区域特点及城区各市政管线现状情况、基础设施供需等因素，为综合管廊布局总体方案提供较为全面的理论和技术依据。
5）案例：在莱芜市的综合管廊专项规划编制中，通过上述分析发现目前城区仅有莱芜站、城北站、大桥站、市中站等4座110kV变电站供电，莱芜站、城北站由于建设年限较长，主变容量小，供电能力严重不足，夏、冬季经常出现主变和配电线路重过载问题；同时由于变电站布点密度低，导致配电线路供电半径超标，拉手接带负荷能力弱，供电可靠性较低。随着城区的快速发展，用电需求不断增长，目前电网已无法满足其新增用电需求，亟需加快城区电网建设，保障人民生产生活用电，提高电网供电可靠性，因此必须尽快打通孟家站至城区规划变电站电源进线通道，解决城区供电能力不足、供电可靠性不高问题。经与综合管廊主管单位、供电部门等相关部门多次沟通协商后确定，莱芜市综合管廊近期建设计划2016-2017年尽快开展实施西内环南段、龙潭西大街综合管廊工程，拟沿西内环道路（东侧）自220kV孟家变电站至龙潭西大街段建设综合管廊，管廊内电力缆线设计容量为110kV线路12回，10kV线路9回，并考虑16根光缆。通过与其他相关专业协商，最终确定西内环南段、龙潭西大街综合管廊断面形式如下图：
2、缆线管廊设计
2015年6月1日起实施的《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），对2012年版本的《城市综合管廊工程技术规范》进行了较大的修改和完善，对我国综合管廊建设的推动起到了积极的作用，本版规范强调原则上所有管线必须入廊，但也扩充了综合管廊的分类，新增了缆线管廊。
在具体工程应用中，相比综合管廊，缆线管廊呈现新出现、可遵循规范条文较少、各地设计各有千秋等状况，笔者结合规范中缆线管廊的定义和工程实例从下列几个方面探讨缆线管廊的具体设计。
《城市综合管廊工程技术规范》中缆线管廊的定义：采用浅埋沟道方式建设，设有可开启盖板但其内部空间不能满足人员正常通行要求，用于容纳电力电缆和通信线缆的管廊。
1）与电缆沟的区别：
缆线管廊的形式与我们日常接触的电缆沟有很多类似之处，具体设计中可以借鉴部分电缆沟设计做法，但是缆线管廊与电缆沟还是有一个很重要的差异，那就是缆线管廊属于综合管廊的一种，而《城市综合管廊工程技术规范》中明确规定，综合管廊的结构设计使用年限提高为100 年。所以缆线管廊的结构设计必须遵从综合管廊结构做法，例如按乙类建筑物进行抗震设计、结构安全等级应为一级、裂缝控制等级应为三级等。
2）与电缆隧道的区别：
《电力电缆隧道设计规程》（DL/T 5484-2013）中对电缆隧道的定义为：容纳电缆数量较多、有供安装和巡视的通道、全封闭型的地下构筑物。
而缆线管廊则为设有可开启盖板但其内部空间不能满足人员正常通行要求，用于容纳电力电缆和通信线缆的管廊。
由此可见缆线管廊的建设形式更趋近于电缆沟，与电缆隧道有明显差异。
根据国家建筑标准设计图集《110kV及以下电缆敷设》（12D101-5）中的规定关于电缆敷设方式的选择如下表：
所以在电力电缆根数≤18根时可以采用缆线管廊形式。>18根时应采用电缆隧道或综合管廊形式，应布置相应的通风、照明、消防等附属设施。
1）关于缆线管廊的高度：
因缆线管廊是无法满足人员正常通行需求，电缆敷设、日常维护等时需掀起盖板进行操作，参考电缆沟与电缆隧道的通常做法，《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2007）
中规定电缆隧道的净高不应低于1.9m，而通常电气设计中采用的电缆最大沟深为1.5m，在我国南方电网公司设计中曾采用净高1.7m的电缆沟，综合考虑掀开盖板后电缆敷设、日常维护等时人员操作安全等因素，笔者认为缆线管廊内部净高不应大于1.9m，若大于1.9m，应考虑采用电缆隧道或综合管廊形式建设。
2）浅埋沟道方式建设
缆线管廊定义中提到应采用浅埋沟道方式建设，因无明确条文规定，笔者建议采用电缆沟通常做法，即沟顶设置≤300mm的覆土，可以起到管廊防雨、防渗水、防盗、美化景观等效果。
在笔者近期接触到的各地综合管廊相关规划、设计中对于缆线管廊的存在一些设计不合理之处，例如下面几项：
3）某地综合管廊规划
由图可见此断面形式的缆线管廊内部净尺寸达到2.0m*2.1m，其通道净尺寸达到1m*2.1m，完全可以满足人员正常通行需求，且其缆线管廊形式为整体浇筑形式、无可开启盖板，电缆敷设、维护等只能通过人员进入管廊内部进行，而没有采取通风、照明、消防等措施势必会造成很大的安全隐患。
根据上述经验，下面介绍笔者在某地的缆线管廊设计：
创智路是某地东西向重要的城市支路，设计范围内除电力、通信管线为主干管线外，其他市政管线皆为下户支管，因此考虑建设缆线管廊。
5）缆线管廊断面设计：
上位规划中创智路下布设10kV电力管线12孔、通信管线8孔，设计参考采用典型单舱室外电缆沟形式，双侧布设4层350mm电缆支架，根据《电力工程电缆设计规范》中对电缆沟中电缆支架层间距和与构筑物顶板、沟底的净距要求。最终设计管廊横断面如下图所示。
6）缆线管廊平面设计
结合创智路管线综合规划图，以及最大限度的方便管廊施工与使用，设计创智路综合管廊布置在道路北侧的绿化带内，上设0.3m覆土。
根据创智路道路规划红线宽度及管廊断面尺寸，确定创智路综合管廊道路定位，具体敷设位置详见下图：
7）缆线管廊节点设计
缆线管廊在过路交叉口处，无法采用可开启盖板形式，为方便电力、通信电缆穿线并避免相交道路其他专业市政管线过路时与管廊竖向位置冲突，参考电力、通信穿保护管敷设过路形式，本次设计管廊在路口处顺接过路四通端部井，交叉口下采用混凝土包封形式敷设排管，过路引入道路两侧四通端部井内。
创智路交叉口具体设计如下：
创智路管廊在规划交叉路口处顺接一座四通端部井。端部井在交叉口侧按出线管孔数预留出线洞口，四通端部井内部净尺寸为2.2m×2.2m×2m。端部井下方设集水井，集水井尺寸为1.0m×1.0m×1.0m，端部井上覆混凝土条形盖板，条形盖板上设人孔和电力专用防盗人孔井盖，人孔井口标高同设计地面标高，人孔尺寸为1.0m×1.0m。端部井内部设置电缆吊架、电缆支架与拉力环方便电缆穿线。
创智路过路四通端部井平面图
创智路过路四通端部井剖面图
缆线管廊设有可开启盖板但其内部空间不满足人员正常通行要求，所以管廊内的管线敷设和检修是在综合管廊本体土建完成之后掀起盖板后完成，所以仅须预留日常检查口，检查口应满足人员正常出入及排水泵等设备进出需要。
本次创智路检查口具体设计如下：
缆线管廊平均每50m设置一个直通检查口，检查口下方设集水井，检查口上覆混凝土条形盖板，为方便日常检查和人员进出，条形盖板上设人孔与电力专用防盗人孔井盖，人孔井口标高同设计地面标高，人孔位置配合集水井位置放置。日常巡视检查或维护时，打开井盖，进行检查或维护。直通检查口内部净尺寸为1.4m×2.2m×2m，下方集水井尺寸为1.0m×1.0m×1.0m，人孔尺寸为1.0m×1.0m。
为满足道路两侧地块电力、通信使用需求，设计在每个地块内设置一座四通检查穿线口，在管廊侧壁采用局部加宽设计，并在侧壁预留出线孔，检查口内设置电缆活动支架、吊线架及预埋件方便电力、通信电缆向周边地块引出，四通检查口内部净尺寸为2.2m×2.2m×2m。
8）缆线管廊附属设施设计
接地系统设计：缆线管廊内集中敷设了大量的电缆，为了管廊的运行安全，应有可靠地接地系统。本次设计利用构筑物主钢筋作为自然接地体，在综合管廊内壁将各个构筑物段的建筑主钢筋相互连接构成主接地网系统，管廊内所有电缆支架均经接地线与主接地网相互连接。管廊接地网还应与各变电站接地系统可靠连接，组成分布式大接地系统，接地电阻应不大于1Ω。
排水系统设计：由于缆线管廊内无配电设施，本次设计参考电缆沟设计，采用排水沟+集水井设计，积水经过排水沟收集后汇集至各自的集水井，集水井与检查口及接线井合建，日常运行时由维护人员携带便携式水泵由检查口进入进行排水作业。
9）缆线管廊防火设计
缆线管廊含电力电缆、通信线缆，火灾危险性为丙类，火灾隐患较大，管廊内若发生火灾，电缆着火蔓延会造成严重事故，所以缆线管廊内需采用防火阻燃措施，本次设计创智路缆线管廊主体防火采用防火包阻火墙方式，在普通段主体管廊相隔约200m处设置一处防火包阻火墙，阻火墙由防火包码摞而成，在管廊内侧距电缆支架100mm处，设置L50×50×5角钢立柱，用于固定防火包，在管廊内线缆敷设完毕后，将防火包码摞在层架缆线上，起到阻火作用，并在缆线阻火墙紧靠两侧不少于1m区段所有电缆上施加防火涂料，起到防窜燃作用。防火包阻火墙断面如下图所示：
3、综合管廊电气设计
笔者结合综合管廊电气专业设计经验，对综合管廊电气设计中遇到的几个问题，提出一些想法作为探讨。
1）关于配电结构
综合管廊附属设备中消防设备、监控设备、应急照明宜按二级负荷供电，其余用电设备可按三级负荷供电。三级负荷总体呈现容量较小、分布相对分散等特点。通常设计方式采用各自不同回路的预分支电缆线路树干式供电，供电距离较长，线路利用率低下。
因此笔者建议不再区分设备类型，以每个防火分区为界，两侧各设一个预分支电缆馈电回路，对三级负荷设备统一树干式供电。
采用上述做法可大幅减少配电电缆数量，布局紧凑，节省管廊层架，节省大量投资。
2）关于电容电流补偿
综合管廊自用电线路日常运行时负载率低，很多电缆线路接近空载运行，管廊自用电线路较长的自用高低压电缆电容电流较大，存在容性无功倒送的情况。若不采取补偿措施，综合管廊运营方将因电力线路运行长期容性无功功率过剩，功率因数不达标而受罚。因此，笔者建议在10kV母线上设置无功补偿器。
4、结语
1）、综合管廊为百年民生工程，规划先行，电气专业应在规划阶段切合实地、充分论证、设计合理，保证综合管廊建设布局、建设时序方面满足城市正常电力、通信发展需求。
2）、缆线管廊应满足结构100年需求的情况下参考电缆沟做法实施。
3）、综合管廊电气设计可以考虑优化配电结构、增加电容电流补偿措施。
参考文献：
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[2]杨琨，浅谈城市综合管廊的设计[J]城市道桥与防洪，2013（05）
[3]张浩，综合管廊供配电系统设计[J]现代建筑电气，2011（04）
论文作者:李阳
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/10
标签：缆线论文; 管线论文; 电缆论文; 电缆沟论文; 盖板论文; 电力论文; 城市论文; 《电力设备》2016年第16期论文;