综合管廊电力舱设计探讨

杨卫星，范 伟

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430015）

近年来，随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，城市用电负荷日益增大，电力通道的建设和改造需求也越来越大，综合管廊的建设有力推动了电力通道的建设，将电力管线纳入综合管廊，有利于提高电力管线运行的可靠性、安全性和使用寿命，节约利用城市地面土地和地下空间，提高城市综合承载能力，综合管廊纳入电力管线，管廊设计要把控好断面布置、节点设置、消防设计和电力支架等关键点。

1 断面布置

某工程综合管廊设计中，采用的综合管廊断面布置方式如图1所示。

图1 综合管廊断面布置图

该断面布置遵循了以下原则[1-2]：（1）电力舱断面应满足电力电缆规模要求；（2）电力舱断面尺寸除满足电缆敷设和安装要求外，并满足人员、设备通行的要求，且单侧安装时，最小允许通行宽度为0.9m，双侧安装支架时，最小允许通行宽度为1m；（3）热力管道不应与电力电缆同舱敷设；（4）110kV及以上电力电缆，不应与通信电缆同侧布置，且不宜与通信电缆隔墙设置；（5）电力舱不与热力管道、燃气管道邻舱设置；（6）综合管廊单个电力舱中规划敷设的10kV及以上电力电缆不多于42根，其中110（66）kV及以上电力电缆不应多于24根，否则应增设电力舱或在电力舱内采取安全隔离措施；（7）电力舱单舱净高不宜＜2.4m，不宜＞3.5m，当舱室断面净高＞3.5m时，可在舱室内进行内竖向分层。

2 节点设置

电力舱应按照单元区间理论进行设计，采用的电力舱区间布置方式如图2所示[3]。防火区间长度≤200m；通风区间、配电区间、监控区间、排水区间及逃生区间设置与防火区间相同；吊装区间≤400m；管线分支区间按照高压电缆规划需求设置；电缆接头区间宜按500m设置；人员出入口区间不宜＞2000m。

图2 电力舱区间布置图

根据功能需要，综合管廊内设置有进（排）风口、吊装口、交叉口、管线分支口、人员出入口、接头井、逃生口和集水井等节点。

（1）进（排）风口：在防火区间两端的防火分隔处分别设置自然进风口和机械排风口。在进（排）风口内集并设置配电区间和监控区间所需的设备间、排水区间所需的集水井和逃生区间所需的逃生口，逃生口尺寸为1m×1m，顶部设置自动液压井盖。

（2）吊装口：吊装口可采用直出地面和转换层等形式，为便于管线及设备吊装，有条件时宜采用直出地面形式，出地面口部不能影响地面交通及城市景观，且出地面口部高度应满足防水和防淹要求。

（3）交叉口、管线分支口：电力舱的交叉口和电缆分支口位置和分支电缆的数量根据电力管线规划和综合管廊服务区域管线需求确定，交叉口和分支口处的净空需满足电缆转弯半径要求，交叉口还需满足人员通行要求。

（4）人员出入口：为了方便管理、检修人员出入，综合管廊的人员进出口的个数不应少于2个，人员出入口宜直通室外地面。

（5）接头井：由于电缆头的截面尺寸远大于电缆截面，在电力舱断面设计中未设置接头层时，应根据电缆接头位置设置接头井，接头井处管廊断面宽度和高度应根据电缆接头尺寸和布置情况加宽加高，接头井应设置在管廊平直段。

3 消防设计

3.1 消防设计标准

电力舱火灾危险性分类：丙类；灭火器配置场所的火灾种类：A、E类，危险等级：中危险级。

3.2 电力舱火灾控制措施

电力舱可从预防措施、防火隔断和火灾扑救3个方面进行火灾控制。

（1）预防措施。①设置通风系统。电力舱可采用自然进风、机械排风或机械进风、机械排风的通风方式，按照正常通风换气次数≥2次/h、事故通风换气次数≥6次/h的换气标准，以及t≤40℃的电力舱内的热环境温度标准进行通风量计算和通风系统设计。当监测到电力舱内温度超标时，启动风机进行通风，降低舱内的温度，满足电力舱内电缆稳定运行所需的环境温度要求。②设置感温装置。电力舱采用感温光纤作为探测器进行监测，监测110kV及以上高压电力电缆时，感温光纤在每根电缆表面采用紧贴捆绑敷设方式；监测110kV以下电力电缆时，在每层电缆桥架表面S型设置一根感温光纤，电力舱除对电力电缆作单独探测外，还要在舱顶中央敷设一条感温光纤对舱内温度进行探测，及时监测电缆的运行情况，以便在电缆发生事故前就能及时发现问题，进而避免起火造成损失。

（2）防火隔断。为防止电缆起火后随电缆蔓延，电力舱按≤200m间距设置防火隔断（防火墙、防火门等），将火灾控制在一定的范围内，防止火灾进一步蔓延。防火隔断采用阻火墙（带防火门），正常工作情况时，防火门处于常开启状态，可保证舱室内通风顺畅，当发生火灾时，火灾区段防火门及风机自动关闭，封闭整个防火区段，形成灭火密闭空间。

（3）火灾扑救。①火灾报警系统。设置由火灾报警控制器、火灾探测器控制机、感温光缆、手动报警按钮、声光报警器、消防电话插孔、联动控制模块、防火门监控器、防火门监控接口模块、总线信号传输电缆等组成的火灾报警控制器。当探测到火警时，火灾报警系统启动警报，发出声光报警信号，并将信号上传至监控中心，通过火灾报警上位机开启相应防火分区、相邻防火分区和监控中心的警铃，并联动控制消防相关设备。②自动灭火系统。根据规范要求干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室，支线综合管廊中容纳6根及以上电力电缆的舱室应设置自动灭火系统[1]。在电力舱内设置悬挂式超细干粉、热气溶胶、水喷雾等自动灭火系统和手提式干粉灭火器扑救电力火灾。目前自动灭火系统中超细干粉灭火系应用较为广泛，其采用全淹没应用的方法进行设计。沿舱室顶部中间位置固定安装灭火装置，灭火装置的间距为2m。灭火装置的喷口向下。热敏线呈S型敷设在每层桥架上，并通过启动盘与每组的灭火装置相连。桥架上的热敏线每组之间间隔0.20～0.30m。启动盘固定在舱室顶部适当位置。在每个人员出入口处设置有2具手提式磷酸铵盐干粉灭火器，工作人员进入舱室内巡检或施工时须随身携带灭火器。

4 电缆支架

综合管廊内电力电缆敷设安装应按支架形式设计，支架设计包含支架布置和支架构件设计等。

4.1 支架的布置

电缆支架的层间垂直距离和纵向间距应满足敷设电力及其固定、安装的要求，同时应满足电缆蛇形敷设幅宽及温度升高所产生的变形量要求。

4.2 支架构件

支架构件表面应光滑无毛刺，应适应使用环境的耐久稳固，满足所需的承载能力并符合工程防火要求。

支架构件包括预埋件（锚栓）、立柱、横担、节点板和连接件等。构件尺寸应满足电缆敷设及构件受力计算要求，构件计算应根据施工和使用期间多种受力工况，对支架的强度、刚度和稳定性进行计算。

支架计算荷载：电缆及其附件荷重、施工及检修作业时附加荷重及运行中的动荷载要求，并宜满足下式要求[4]：

对于矩形断面夹具：

式中：F为夹具、扎带等固定部件的张拉强度，N；i为通过电缆回路的最大短路电流峰值，A；D为电缆相间中心距离，m；L为在电缆上安置夹具、扎带等的相邻跨距，m；k为安全系数，k＞2；b为夹具厚度，mm；h为夹具宽度，mm，σ为夹具材料允许拉力，Pa，对铝合金夹具σ取80×106Pa。

4.3 支架接地

电力舱内所有电缆支架均应经通长人工接地线与主接地网相互连接，接地网应与各变电所接地系统可靠连接，组成分布式大接地系统，接地电阻应≤1Ω。

5 结束语

电力电缆纳入综合管廊设计中，电缆舱断面布置应以满足管线敷设、人员检修和安全为原则，当舱室内电缆数量较多时，可将电力舱内竖向分层，对电压等级高的重要电缆进行安全隔离；节点设置可按照单元区间理论进行设计；消防设计应设置自动灭火系统，从预防措施、防火隔断和火灾扑救3个方面进行设计。支架布置应满足电缆蛇形敷设要求，构件计算需考虑电缆及其附件荷重、施工及检修作业时附加荷重及运行中的动荷载要求，且需采取可靠的接地措施。