隧道檢修配電箱設置淺析

段玉良，孫巧燕，何奇飛

(1.中交水運規(guī)劃設計院有限公司，北京 100007； 2.中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089；3.中咨華科交通建設技術有限公司，北京 100195； 4.貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴陽 550003)

JTG D70-2—2014《公路隧道設計規(guī)范 第二冊 交通工程與附屬設施》[1]規(guī)定：“隧道內(nèi)宜設置供維修和養(yǎng)護作業(yè)用的配電回路，回路末端應設置漏電保護裝置?！庇捎谒淼鲤B(yǎng)護中，檢修插座使用率極低，且隨著在線遠程監(jiān)測技術不斷發(fā)展及設備模塊化快速更換，可進一步減少對檢修插座的使用需求，因此部分從業(yè)人員提出：上述規(guī)范沒有明確要求必須設置專用的配電回路及檢修插座，從經(jīng)濟性角度考慮，在3 000 m以下的隧道可不設檢修專用回路和插座箱。

2020年，在云南某高速公路項目建設設計階段，設計及建管養(yǎng)人員就上述問題展開了細致的討論，焦點主要集中在2點：一是是否有必要設置專用配電回路；二是不同設計人員通常取50 m、100 m間距所安裝的檢修插座數(shù)量相差一倍，如何進一步細化、優(yōu)化檢修插座間距這樣的細節(jié)。

目前高速公路管養(yǎng)單位、設計咨詢等從業(yè)者在隧道管養(yǎng)的技術革新升級、管理體制創(chuàng)新等方面研究的關注點多為系統(tǒng)和體制層面的整體性優(yōu)化，而對一線人員工作的便利、安全等局部細節(jié)優(yōu)化的關注相對較少。為此，本文從現(xiàn)場工作人員的日常維護和管理需要，從一線人員養(yǎng)護工作安全、方便、效率的需求出發(fā)，探討隧道檢修插座配電箱設置問題，對規(guī)范和常見做法的局部細節(jié)性再思考、再優(yōu)化，供業(yè)內(nèi)參考。

1 檢修插座設置的必要性

1.1 作業(yè)需求調(diào)研

經(jīng)與部分檢測、日常營運、養(yǎng)護等一線作業(yè)人員溝通，多認為實際檢修和養(yǎng)護的作業(yè)中，有設置檢修插座的必要。部分常見的作業(yè)需求如下：

1) 隧道日常養(yǎng)護使用需求，如日常清洗等；

2) 機電設施檢測維護使用需求，如LED燈具更換安裝時，易出現(xiàn)安裝件與原構件不配套且存在少量燈具位置微調(diào)等情況，需重新鉆孔安裝；

3) 路面養(yǎng)護、檢修車道被撞后需進行混凝土工程的大修和養(yǎng)護作業(yè)時，設置檢修配電回路可極大方便施工作業(yè)，提高施工效率及安全。雖然目前已有部分專用大型養(yǎng)護設施自帶電源，但這種裝備多較貴，現(xiàn)階段各管養(yǎng)單位難以廣泛配置和使用。

1.2 規(guī)范條款的理解

設計中產(chǎn)生上述討論的另一個重要原因是對規(guī)范條款的理解，認為上述規(guī)范中對配電回路的規(guī)定是“宜設置”，且無其它相關規(guī)范就此作出更為嚴格的規(guī)定，因此，不設檢修回路及插座并無不妥。

但實際上，為便于在執(zhí)行時對規(guī)范條文區(qū)別對待，規(guī)范用詞說明中對“必須”“應”“宜”“可”等幾個表示嚴格程度不同的用詞說明如下：表示允許稍有選擇，在條件許可時首先這樣做的用詞，正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”。因此，檢修配電回路及插座箱應以設置為宜。

因此，從檢修養(yǎng)護作業(yè)的實際需求考慮，目前常規(guī)技術條件下，仍有必要設置檢修配電回路和檢修配電箱。

2 檢修插座間距

JTG D70-2—2014《公路隧道設計規(guī)范 第二冊 交通工程與附屬設施》[1]對隧道檢修配電回路作出了要求，但未明確檢修插座設置間距的具體建議值。經(jīng)核查，現(xiàn)行的隧道相關規(guī)范均未給出檢修插座間距的建議值。為此，筆者調(diào)研了部分建設項目的插座設置情況，并征詢了部分設計人員的一般做法，調(diào)研結果見表1、表2。

表1 部分項目隧道檢修插座設置

表2 部分設計人員對隧道檢修插座的一般做法

雖然受資料來源、不同設計階段修編等因素影響，表1中所述內(nèi)容可能與最終實施情況有所差異，表2僅為所調(diào)查的設計人員的個人做法、不完全代表該設計單位的通用和標準做法，但從表1和表2顯然可以看出，不同設計人員、不同地區(qū)、不同項目中，隧道檢修插座設置間距均存在著較大差異，有必要對隧道檢修插座設置間距進一步研究和探討。

2.1 檢修插座設置間距的考慮因素

如上所述，目前隧道相關規(guī)范均無檢修插座設置間距的明確要求，考慮檢修作業(yè)中常用的電動工具基本相同，城市綜合管廊檢修插座設置對隧道插座設置具有較好的參考價值。GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》[2]中規(guī)定：“綜合管廊內(nèi)應設置220/380 V帶剩余電流動作保護裝置的檢修插座，插座沿線間距不宜大于60 m。”該款要求條文說明指出“設置檢修插座的目的主要考慮到綜合管廊及其設備安裝時的動力要求。根據(jù)電焊機的使用情況，其一二次電纜長度一般不超過30 m，以此確定臨時接電用插座的設置間距?！?/p>

筆者認為隧道配電回路及插座設置應滿足以下2方面：一是方便現(xiàn)場工作實際需求;二是保護施工臨時用電安全。在現(xiàn)有施工臨時用電現(xiàn)場條件及安全要求下，盡可能地考慮經(jīng)濟性、施工便利性，及市場上能采購到的常用檢修養(yǎng)護電動工具的接線長度，即電動工具自身引線的長度和外接延長插座長度，以此來確定檢修配電箱的供電半徑及布設間距。

2.2 對電動工具自帶電源引線長度

經(jīng)核查，國內(nèi)現(xiàn)行產(chǎn)品標準主要針對電動工具的質(zhì)量、安全等進行要求，對自帶電源引線長度沒有明確的要求，相關標準或規(guī)定情況如下：

GB 3883.1—2014《手持式、可移動式電動工具和園林工具的安全 第1部分 通用要求》[3]以及GB 3883的第2部分、第3部分及201、202、204、205、210、306、311等電鉆、開槽機、切割機、錘類工具等各類工具的專用要求中均無電源引線長度的直接規(guī)定和限制。

GBT 3787—2017《手持式電動工具的管理、使用、檢查和維修安全技術規(guī)程》[4]同樣無相關直接限制。

有部分電工基礎考試中要求手持式或移動式電動工具自帶電源引線一般不應超過3 m，但無明確規(guī)范性依據(jù)。

JGJ 46—2005《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》[5]及2020年發(fā)布的該規(guī)范修編征求意見稿[6]中均無明確規(guī)定，但對電焊機及電動工具的保護作出如下規(guī)定：“交流弧焊機變壓器的一次側電源線長度不應大于5 m，其電源進線處必須設置防護罩。”“電焊機械的二次線應采用防水橡皮護套銅芯軟電纜，電纜長度不應大于30 m?！薄笆殖质诫妱庸ぞ叩呢摵删€應采用耐氣候型的橡皮護套銅芯軟電纜，并不得有接頭?！?/p>

由于使用電動工具時，其電源線不能拉直使用，因此，從產(chǎn)品標準和用電安全的相關規(guī)定考慮，通常手持電動工具的接線應不超過3 m，且接線不得有接頭；電焊機械至電源引入點作業(yè)范圍一般不超過30 m。

2.3 延長線插座長度

臨時用電中需要權衡施工的安全性、經(jīng)濟性、方便性。使用延長線插座必然會降低部分安全性，但隧道檢修養(yǎng)護中不可避免地需要使用延長線插座，其電氣安全防護可通過加強施工管理，合理選用帶漏電保護器或安全隔離變壓器等電氣防護的品牌產(chǎn)品、工具等得到保證。

1) 標準規(guī)定

GB 2099.7—2015《家用和類似用途插頭插座 第2-7部分 延長線插座的特殊要求》[7]適用于戶內(nèi)或戶外使用的、家用和類似用途的、可拆線或不可拆線的、帶或不帶接地觸頭的、額定電壓在50 V以上但不超過440 V、額定電流不超過16 A的延長線插座；適用于預期用于電纜卷盤上的延長線插座，因此，成為帶有可拆卸軟電纜的電纜卷盤；適用于預期安裝到延長線插座上的移動式插座。不適用帶有卷盤裝置的延長線插座。

該標準規(guī)定延長線插座軟纜的類型和長度、導體的標稱橫截面積應符合表3，移動式插座應按表3進行連接軟纜。

2) 市場產(chǎn)品情況

隧道內(nèi)檢修插座供電半徑應能保證一線人員可方便買到安全可靠的品牌產(chǎn)品，而無需自行搭接線。本次結合京東電商平臺進行產(chǎn)品情況的調(diào)研。

(1) 常見電動工具產(chǎn)品功率

根據(jù)GB 2099.7—2015《家用和類似用途插頭插座 第2-7部分 延長線插座的特殊要求》[7]要求，市場常見插座產(chǎn)品的最大額定電流多不超過16 A，假定用電設備功率因數(shù)為0.8時，16 A插座可供2.8 kW(220 V)、8.4 kW(380 V)的電動工具使用。電商平臺常見電動工具產(chǎn)品功率見表4。

表3 延長線插座的軟纜的類型和長度、導體的標稱橫截面積[7]

表4 電商平臺常見電動工具產(chǎn)品

從表4可以看出，符合GB 2099.7—2015《家用和類似用途插頭插座 第2-7部分 延長線插座的特殊要求》[7]要求的市場常見延長線插座，可滿足公路隧道日常檢修和養(yǎng)護作業(yè)中除大功率焊機外的多數(shù)電動工具使用。

(2) 常見延長線插座

多數(shù)品牌延長線插座長度在30 m以內(nèi)，插座線芯多為1.5 mm2、2.5 mm2。如某知名品牌在售延長線插座最大線芯截面2.5 mm2、最大長度20 m；另有少數(shù)移動卷線工程插座，最大截面為4.0 mm2、最大線長50 m，且多自帶過熱、過負荷、短路、漏電等電氣保護功能。

另外，也有少數(shù)品牌插座的接線長度較長，如少數(shù)頻偏插座長度達40 m或50 m、線芯截面1.0 mm2。某知名品牌移動盤線工程插座最大截面2.5 mm2、最大長度50 m，但由于不符合GB 2099.7—2015要求，因此，不作為可供選擇購買的產(chǎn)品進行分析。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，市場上合格產(chǎn)品的延長線插座長度一般不超過30 m、移動電纜盤長度一般不超過50 m。由于插座的線徑較小、對設備末端壓降影響較大(以電流矩法估算50 m距離、16 A設備的壓降，三相設備壓降約1%，單相設備可達3%～4%)，筆者認為外接插座延長線長度不宜超過30 m。

另外，使用盤線時必須將盤線電纜全部放開，以防止環(huán)形盤繞線纜過熱、盤線內(nèi)不小心混入金屬工具形成渦流等引發(fā)安全事故。如隧道內(nèi)檢修插座布置100 mm時，盤線插座長度至少需長60 m左右；布置間距200 m時，盤線插座長度至少需長110 m左右，此時在距離插座較近位置作業(yè)時，仍需反復放開和收納多余的線纜，必然會存在施工不便、作業(yè)人員不按規(guī)定全部放開盤線電纜的可能，不利安全。

綜上，施工臨時用電中，手持式、移動式電動工具的電源引線一般不超過3 m，且不允許私自改裝接線；常見的延長線及移動電纜盤插座長度一般不宜超過30 m，考慮到實際應用時無法拉直且存在過路等需求，公路隧道內(nèi)檢修配電箱間距不宜超過50 m(供電半徑25 m)。

3 可否與其它負荷回路共用電纜

由于隧道內(nèi)檢修插座回路使用率低，使用者均為專業(yè)人員，且可對道路其它設施及道路通行等進行短時間管控，因此，調(diào)研中部分管養(yǎng)人員提出，保留檢修配電箱但不設專用檢修配電回路，檢修插座與一般照明設施共用配電電纜，從規(guī)范要求及標準化施工和安全角度考慮，筆者認為該種做法不可取。主要原因如下：

1) 從規(guī)范角度考慮，公路隧道設計規(guī)范要求設定的是配電回路，檢修插座單獨設置或放在照明配電箱，均需要電纜溝內(nèi)敷設檢修配電回路的動力電纜。

2) 考慮負荷特性、設備類型及安全防護原因，民用建筑及施工用電相關標準中多要求插座不得與照明共用配電回路。對于隧道的長距離檢修，雖然可以由專業(yè)人員操作并進行交通管制保證安全，但動力設備與照明設備在保護上存在差異，且共用電纜后動力設備對燈具沖擊和干擾較大，會縮短燈具壽命。

3) 從產(chǎn)品標準和施工用電規(guī)范方面，隧道內(nèi)照明配電箱布置間距通常幾百m，供電半徑約為200 m，甚至更長。供電半徑過長，一線人員實際工作中較難買到專業(yè)工具，難以實現(xiàn)施工作業(yè)的規(guī)范化、標準化。

4) 從安全用電方面，供電距離過長，就需要施工人員私自接線，存在以下安全風險：

(1) 配電箱間距太大，手持式或移動式工具長距離供電，設備和插座處的漏電保護很難滿足電氣安全使用要求。

(2) 供電半徑距離過大，設備處壓降過大，易損毀檢修動力設備。

(3) 受供電距離過長的影響，保證設備壓降就需要增加電纜截面及重量，人員拖動電纜困難，降低工效。

(4) 長距離自接臨時線路，容易磨損且不易被發(fā)現(xiàn)，易發(fā)生觸電事故。施工現(xiàn)場臨時接線太長，也容易磕磕絆絆，需要專人看管電纜線路，增加了人員成本，既不經(jīng)濟又不安全。

為解決上述問題，管養(yǎng)人員進一步提出：在照明配電箱處設檢修插座，同時自電纜溝的照明干線或橋架上敷設的照明支線引出分支線，在橋架下側較高位置處設置檢修插座，即可保證檢修插座的供電半徑在30 m左右。筆者認為該種做法同樣不可取，除上述第(2)條的安全運營風險外，這種做法下，照明設施開啟時，插座同時始終帶電，增加了管理難度和風險，并可能帶來一系列問題，如多則媒體報道的附近居民到隧道內(nèi)為電動車充電的不良案例[8-9]。

4 結論與建議

本文主要是在現(xiàn)階段隧道機電系統(tǒng)設置理論體系和標準規(guī)范已較為完善的情況下，從一線操作人員、一線技術人員的角度展開相關探討，對隧道檢修插座設置的常見做法進行細節(jié)性的再思考，通過對相關設計、施工、產(chǎn)品規(guī)范及標準的核查，對檢修養(yǎng)護需求及市場產(chǎn)品調(diào)研和分析，并對部分從業(yè)人員提出節(jié)約投資的思路和做法進行探討后，得到以下結論：在條件許可時，隧道內(nèi)盡量設置專用檢修配電回路及檢修配電箱；檢修配電箱的布設間距不宜超過50 m。

我國交通運輸部發(fā)布的2019年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報顯示，截至2019年底，全國公路隧道19 067處、1 896.66萬m，較上年增加1 329處、173.05萬m。我國已是世界上公路隧道最多且發(fā)展最快的國家。如果各隧道均以50 m間距設置檢修插座，則全國每年需增加數(shù)以萬計的檢修插座，且多數(shù)情況下長期閑置。

因此，從經(jīng)濟性和臨時用電安全方面考慮，亟需電氣廠家結合隧道養(yǎng)護特點，開發(fā)可以長供電距離且易移動、易展開和收納，并配置漏電保護器等電氣安全保護措施的大電纜截面隧道專用移動延長線插座定型產(chǎn)品，以在方便隧道管養(yǎng)現(xiàn)場作業(yè)、保護施工臨時用電安全的同時，有效減少隧道洞內(nèi)固定檢修配電箱和插座的設置。