探析城市电力电缆隧道设计

摘要：随着城市电力电缆隧道建设的发展，城市电力电缆隧道领域出现了许多新工艺的和更严格的要求。本文介绍了电力隧道不同部位的结构形式及主要节点和阶段的结构处理方式；按不同区域不同施，还简单介绍了电力隧道内通风、供配电、照明以及监控等附属设施的组成情况。

关键词：电力隧道；电力电缆；城市建设

引言

电缆隧道建设是城市地下空间开发利用形式之一，电缆隧道是能容纳十几条或更多电缆线路的地下土建设施。将电缆线路敷设于已建成的电缆隧道中的安装方式称为电缆隧道敷设。电缆隧道有圆形、矩形和马蹄形。电缆隧道断面形式主要取决于施工方法，采用盾构法施工的隧道一般为圆形，采用明挖法施工的隧道一般为矩形或马蹄形。在地下走廊十分拥挤的中心城区建造电缆隧道，可以在同一路径敷设多回路高压电缆线路，但电缆隧道建设规划应与城市电网整体建设规划同步进行。

一、我国电缆隧道概述

（一）建设电缆隧道的情况分析

第一，同一通道的地下电缆数量较多，且受走廊条件限制没有足够空间采用排管或沟槽敷设时，即同一路径35kV电缆超过10根或220kV电缆≥3回路或同一通道敷设6回及以上110kV～500kV的电缆。

第二，线路输送容量要求较高且其他敷设方式无法满足时，宜采用隧道。电缆隧道的排水要求：电缆隧道的纵向排水坡度，不得小于0.5%；沿排水方向适当距离设置集水井及其泄水系统，必要时应适时机械排水；隧道底部沿纵向宜设置泄水边沟。

（二）电缆隧道的安全防护

电缆隧道应设置安全孔，安全孔的设置应满足对于长度大于200m电缆隧道，沿隧道纵长不应少于2个安全孔；并采用机械通风装置，但装置应在出现火灾时能可靠地自动关闭；隧道首末端无安全门时，宜在不大于5m处设置安全孔；安全孔直径为800mm，并在安全孔内设置爬梯。安全孔井盖应具有防盗措施。在公共区域露出地面的安全孔设置部位，宜避开公路，其外观宜与周围环境景观相协调。

（三）电缆隧道的照明要求

电缆隧道内应设置照明设备，满足正常及事故工况的照明，照度标准不应低于50Lx。

二、电缆隧道的选择原则

电力电缆隧道的规划应符合城市总体规划及控制性规划对城市空间结构、功能分区和用地布局的要求，应与城市发展规划相互配合，同步规划，有条件时应与市政建设同步实施。

同时根据需求量预测合理布置，达到供电可靠、运行经济、投资节约的目的。电缆隧道路径应选择在稳定的地层中，不宜穿越地质条件极为复杂的地段，尽可能不选择在不良地质、排水困难和地势狭窄的沟谷低洼处建设电力隧道。当无法避让时，应采取切实可靠的工程措施。穿越河流的隧道，应综合考虑规划、水利、航道等因素，在较大面积地质测绘和综合地质勘探的基础上确定路径走向和埋深。电力隧道与相邻地下构筑物应保持一定的安全距离，最小间距应根据地质条件、建设顺序等因素，与相邻构筑物管理单位协商确定，并满足现行行业标准《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T 5221 的要求，对于盾构法和顶管法不宜小于本标准第9.3.2条之2和第9.3.3条之2规定的数值。电力电缆隧道的弯曲半径，应满足施工工法和隧道内敷设的最大截面电缆允许弯曲半径的要求。

三、电缆隧道的建筑原侧和截面布置

电力电缆隧道内通道净高不宜小于1900mm，在较短的隧道中与其他管沟交叉的局部段，净高可降低，但不应低于1400mm。封闭式工作井的净高不宜小于1900mm。结合我院在珠海市横琴新区电缆隧道的具体设计情况简要说明电力隧道截面布置，根据横琴新区的总体规划要求提出了4回、6回、8回电缆隧道的布置形式，电缆隧道标准断面为3.2mx2.9m（宽×高），其余地段电缆隧道标准断面为2.6mx3.2m（宽×高）。每回电缆采用品字型敷设，不同回路电缆分布在电缆隧道的两侧壁上。

四、电力电缆的敷设

一般情况下在电缆隧道、电缆沟及电缆夹层中平行于地面敷设的电缆，根据蛇形敷设的波形相对于地面的方向，可分为水平方向和垂直方向两种蛇形敷设方式，一般取决于电缆的敷设空间。水平蛇形需增加一定的宽度，垂直蛇形则需增加一定的高度。

垂直蛇形敷设和水平蛇形敷设均是大截面电缆常用的敷设方式，两者在实际工程设计和运行中均被证明是安全可靠的，但各有自己的优势和劣势。

垂直蛇形敷设的优势：垂直蛇形敷设一般采用5m以上的蛇形节距，即每5m只需布置一个支持点，与水平蛇形敷设相比可大大减少支撑的支架数量，从而节约工程投资。

水平蛇形敷设优势：水平蛇形的支架布置一般在1.0～2.0m间距，比垂直蛇形小一半，电缆的重量能比较平均地分配在各个支架上，对单根支架的受力要求较低。垂直蛇形因占用了隧道的竖向空间，因此一般单侧若有一回采用垂直蛇形敷设，则该侧所有电缆都应使用垂直蛇形敷设，而水平蛇形相对较为灵活。

电缆导体截面为2500mm2，在负荷电流变化及短路故障时，每100m电缆由于线芯温度的变化引起的热胀冷缩所产生的热机械力（线芯末端推力）为97500N、热伸缩量为59mm（径向约束，温升65℃），如果这样大的热机械力得不到有效释放，电缆会发生起拱、移位的现象，在多次循环作用下会引起线芯和金属护套的蠕变劣化，电缆局部部位的弯曲会超过允许的最大弯曲半径，金属护套被损坏，起不到阻水效果，影响电缆使用寿命并给安全运行造成隐患。同时造成电缆接头、GIS终端因内部组件位移、电场变化等情况而损坏。

五、电缆隧道的其他设计

虽然随着城市的迅速建设发展，城市供电的形式逐渐发生变化，越来越多的电力隧道用在城市电网建设中，但是由于电缆传输量较大，而且一旦发生火情，影响范围广，容易造成大面积停电。因此有必要对隧道消防系统进行设计。

（一）火灾自动报警系统隧道内火灾自动报警系统应形成独立的系统

根据电力隧道线形布置、距离长特点，报警控制器应该进行分区报警、消防联动，分区范围不超过3 km。在监控中心设置主机，各分区设置分机，相互之间采用专用的通信网络连接。考虑隧道内凝露，空间高度等对保护半径、探头寿命的影响，隧道内温度检测采用分步式光缆检测方式。报警方式通过继电器触点方式传给控制主机。同时按照每20 m2设置感烟和感温探测器。

（二）电力隧道主动灭火系统

灭火器主动灭火系统灭火器灭火系统是电力隧道消防系统中必备的措施，它具有经济、实用、及时等特点。一些城市（如北京、成都等）的电力隧道内只设置了灭火器，没有设置自动灭火系统，由此可见其在电力隧道消防系统中的重要性。

根据本工程实践情况，在电力隧道每一应急出口附近设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器（MFACA）4具；同时在每一防火分区内每隔25 m设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器（MFAC4）2具，每一电缆接头处设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器（MFACA）2具。

（三）合理的确定防火分区是防火阻隔

电力隧道内部的防火封堵电力隧道内部的防火封堵对于隧道防火意义重大，合理的防火封堵可以有效的遏制火灾的蔓延，将损失和危害控制在最小的范围。工程电力隧道除考虑防火分区外，还考虑将动力电缆和控制电信布置在耐火槽盒内。根据电力火灾统计情况，很多是由动力电缆和控制电信引起的。将该电缆置于耐火槽盒中有较可靠。的窒息灭火和隔热效果，耐火槽盒以外的空隙还可填充阻火包，杜绝因电缆故障引起的火灾。

结语

对于城市电缆隧道建设，尽管可以从保证人员安全的角度，充分考虑各种可能的情况，进行正规化、科学化的设计。并且，电缆隧道管理方需要建立完善的、管理制度，制定切实可行的救援预案。必要时，可以通过立法等手段保证各项制度的执行，从而保证城市电力的总体发展。

参考文献：

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