簡述國外礦山銅選廠電氣設(shè)計的特點

羅雙華

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，南昌 330031)

0 概述

澳大利亞金屬礦山資源非常豐富，以鐵礦和銅礦資源為主，地處南半球，為海洋性氣候，呈現(xiàn)溫度高、紫外線強、蟲蛇/白蟻多等特點。本文結(jié)合澳大利亞昆士蘭州某銅選礦廠工程在電氣設(shè)計中的幾大方面，對電氣設(shè)計規(guī)范、供配電系統(tǒng)、變壓器與變配電所形式、動力照明、防雷接地等進行敘述。

1 設(shè)計規(guī)范與設(shè)計準則

1.1 電氣設(shè)計規(guī)范

澳大利亞有許多電氣設(shè)計方面的規(guī)范，按照其執(zhí)行優(yōu)先級從低到高為：澳大利亞設(shè)計標準-地方行業(yè)標準-企業(yè)標準-地方法律法規(guī)等。

澳大利亞大部分設(shè)計標準等同于IEC標準，或根據(jù)澳洲自身國情將IEC標準進行修訂，將標準號前綴IEC改為AS，同時澳大利亞很多標準與新西蘭共用，通常冠名為AS/NZS。

在澳洲，洲標準均由澳大利亞標準委員會(SAI)統(tǒng)一發(fā)布管理，為通用型標準，即適用于各類型工程項目。電氣設(shè)計除了需符合常用的AS標準外，還需符合行業(yè)標準以及項目當?shù)氐姆煞ㄒ?guī)。

常用的澳洲電氣相關(guān)設(shè)計標準有：(1)BCA-Building code of Australia；(2)AS/NZS 3000 Wiring Rules；(3)AS2067 Substations and high voltage installations exceeding 1kV a.c.；(4)AS/NZS 1768 Lightning Protection；(5)AS/NZS 3007 Electrical equipment in mines and quarries-Surface installations and associated processing Plant等。

在眾多澳洲電氣標準中，AS/NZS 3000 是澳洲特有的標準，IEC沒有與之相對應(yīng)的標準，是電氣設(shè)計與安裝方面最全面、最權(quán)威的一個標準，也是澳洲電氣工程人員必備規(guī)范。而且，除以上標準外，一般還需符合企業(yè)設(shè)計標準及準則，其往往高于澳洲標準，是企業(yè)結(jié)合多年實踐運行經(jīng)驗的總結(jié)或習慣做法，同時也是指導編制電氣設(shè)計準則的重要依據(jù)。

1.2 電氣設(shè)計準則

鑒于以上情況，在一個國外新建工程的基礎(chǔ)設(shè)計階段，就需要盡可能搜集和了解當?shù)叵嚓P(guān)標準、法律法規(guī)等用于編制項目的電氣設(shè)計準則，用于業(yè)主審核批準，以作為電氣詳細設(shè)計和圖紙審查的指導性文件。澳洲常用供配電電壓等級及用電設(shè)備電壓選擇見表1。

供配電電壓等級及用電設(shè)備電壓選擇表 表1

2 電氣工程設(shè)計

下文即結(jié)合澳洲工程項目、標準、法律法規(guī)、習慣做法等，就電氣設(shè)計的高低壓供配電系統(tǒng)、變配電所型式等方面進行敘述，以了解澳洲電氣設(shè)計的一些特點。具體將從三方面描述澳洲與國內(nèi)電氣設(shè)計的差異。

2.1 高低壓供配電系統(tǒng)

(1)中壓供配電系統(tǒng)一般采用電阻接地形式，即接地變壓器加中性點接地電阻形式。

(2)中壓配電裝置或元器件的短時耐受電流時間一般為1s。

(3)對于電機功率≥2 000kW的異步電機，國內(nèi)規(guī)范需要增設(shè)差動保護，而澳洲規(guī)范無此要求。對于礦山領(lǐng)域的大型電機，如球磨機一般采用異步繞線型電機帶水阻柜啟動，半自磨機或高壓輥磨機采用變頻啟動。

(4)根據(jù)澳大利亞昆士蘭州礦山安全和職業(yè)健康法規(guī)定，操作人員必須保證礦山上使用的每一個電氣設(shè)備需有切斷主回路全電流的隔離設(shè)施，其需安裝在人員容易進入并需要執(zhí)行隔離的地方。

一般非電氣人員是不允許進入高低壓配電室的。故一般高壓設(shè)備需由電工來進行操作，所以現(xiàn)場不需要加負荷開關(guān)，如室外變壓器側(cè)及高壓電機側(cè)均未設(shè)置隔離設(shè)施。而低壓設(shè)備有時需由工藝人員進行操作，故低壓電機需配置負荷隔離設(shè)施，即在配電柜與電機主回路之間增加負荷開關(guān)，以便現(xiàn)場人員對設(shè)備檢修調(diào)試時，可現(xiàn)場切斷主電源并掛鎖，以保證檢修人員的安全，而不需要在配電室低壓柜進行斷電隔離。

(5)低壓供配電系統(tǒng)接地形式一般為MEN(Multiple earthed neutral)，即中性點多點接地系統(tǒng)， N排與PE排之間的聯(lián)接稱為MEN-LINK,該接地形式與我國的TN-C-S系統(tǒng)相對應(yīng), 詳見圖1。

圖1 低壓配電系統(tǒng)MEN連接示意圖

(6)低壓供配電系統(tǒng)一般采用“PC+MCC”級的配電形式， MCC根據(jù)各區(qū)域或工段進行劃分，一般采用單回路進線。在PC段進行無功自動補償，為減少MCC的電流，一般將大電流回路設(shè)備由PC段母線供電。

(7)污水泵一般采用插接裝置(Decontactor)配電，故而斷路器需配漏電保護裝置。

(8)所有交流電氣開關(guān)元件需要有可配掛鎖功能及配檢修標識，以保證檢修人員安全。

2.2 變壓器與變配電所形式

2.2.1 變壓器

配電變壓器一般采用全密封油浸式變壓器，采用露天布置形式，四周設(shè)置鐵絲網(wǎng)圍欄，如需要考慮與周邊建(構(gòu))筑物防火距離時，一般采用防火墻形式。圖2為6.6/0.415kV 2 500kVA變壓器的防火分區(qū)圖，為保證E-HOUSE不在防火分區(qū)內(nèi)，需要增加耐火極限為2h的防火墻。

圖2 變壓器的防火分區(qū)圖示意圖

2.2.2 變配電所形式

在澳洲，施工人員人工時單價很高，因此為適應(yīng)澳洲工程項目的特點，變配電所一般采用預(yù)組裝模塊化(E-HOUSE)形式(該形式在發(fā)達國家應(yīng)用非常普遍)。該配電房集電氣、空調(diào)、CCTV、門禁、消防等系統(tǒng)為一體,具有預(yù)制模塊化變電站，整體運至項目現(xiàn)場，可大大減少現(xiàn)場電氣施工和調(diào)試工作量，縮短工程建設(shè)周期，減少施工費用。

2.2.3 變電所內(nèi)電氣設(shè)備布置要求

澳洲對于配電室內(nèi)電氣設(shè)備的布置要求與國內(nèi)差異很大，其關(guān)于電氣設(shè)備操作距離的一個重要的數(shù)字為600mm，即無論何時，滿足設(shè)備的最大外廓(門打開或抽出式部分抽出時)與對面的墻或設(shè)備有≥0.6m寬的通道即可，如圖3所示。

圖3 配電所內(nèi)電氣設(shè)備間距要求

2.3 防雷與接地設(shè)計

2.3.1 防雷設(shè)計

防雷接地一般需由當?shù)鼐哂蟹览自O(shè)計資質(zhì)的公司完成。澳洲有專門的防雷設(shè)計規(guī)范，主要基于IEC標準，有四類。對受保護構(gòu)筑物需進行雷電危險評估，以確定建筑物防雷保護類別。

防雷接閃器一般采用避雷針的形式，采用滾球法設(shè)置避雷針。對于平屋面，為便于校驗保護范圍，提出增加保護半徑，采用該值校驗保護范圍，具體見表2。

各保護等級滾球半徑 表2

2.3.2 接地設(shè)計

全廠接地一般采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，人工接地裝置主要采用裸銅導線，全廠整個接地系統(tǒng)均需滿足跨步電壓和接觸電壓的保護要求。保護接地線要有可見性，即一般在電機底座或電氣箱體均需有接地螺栓通過與橋架內(nèi)的接地干線相聯(lián)結(jié)，以形成全廠總等電位聯(lián)結(jié)。

3 電氣安裝

在澳洲，電氣安裝通常不設(shè)監(jiān)理公司，均由施工單位電氣監(jiān)管員按照業(yè)主施工要求和設(shè)計圖紙進行電氣安裝。以下為電氣安裝方面的一些常用做法。

(1)澳洲對于電纜和彎曲半徑等有其自有的設(shè)計制造標準。而且，為方便快速區(qū)分電纜類型，一般低壓電力電纜外皮為橘色，高壓電纜和控制電纜外皮為黑色。國內(nèi)YJV-0.6/1kV-3×25+1×16銅芯，交聯(lián)聚乙烯絕緣，聚氯乙烯護套動力電纜,在澳洲一般表示為XLPE/Cu/PVC-0.6/1kV-3C+E-25，其中3C為3相芯，E為地芯(其截面不表示出來)。

(2)電氣安裝規(guī)范AS3007-2013 2.11中規(guī)定，在正常操作中由于振動、潮濕、機械等可能受到損傷的電纜需采用鎧裝電纜或帶屏蔽層電纜以限制由于電纜故障而可能升高的接觸電壓和跨步電壓。故一般選礦廠車間均采用鋼絲鎧裝型(SWA)電力電纜，變頻專用電纜由于采用帶銅帶屏蔽層不需要鎧裝。

(3)為盡量避免電纜外徑與設(shè)備廠家預(yù)留孔不匹配而造成返工等操作，電動機接線盒和電氣柜(箱)體底部常采用可拆卸格蘭板的形式。

(4)電纜橋架一般采用NEMA 標準型熱鍍鋅鋼制橋架，為加快電氣設(shè)備與橋架支架安裝和節(jié)約施工成本，澳洲常采用螺栓固定形式的成品型材(如UNISTRUT)，而盡量少用焊接。

(5)由于國內(nèi)標準安裝圖集不適用于國外工程，故而需設(shè)計出一些標準安裝詳圖，如電氣小三箱，燈具在鋼結(jié)構(gòu)或混凝土上不同的安裝形式，以指導施工單位進行合理的電氣設(shè)備安裝。

(6)對于路燈或欄桿上安裝的燈具，一般采用可旋轉(zhuǎn)放倒型燈桿(SWIVEL型)，可方便日后燈具的維護和檢修。

4 電氣圖紙表達與交付文件

4.1 電氣設(shè)計圖紙

電氣圖紙是工程各參與方交流的語言，在圖紙表達與深度方面一般也要符合當?shù)仉姎馊藛T的識圖習慣等，以便更好地表達電氣設(shè)計傳達的工程信息。

在澳洲，動力與照明配線等一般不需要表達配線路徑，只需要表明電氣設(shè)備、燈具、橋架支架等安裝位置以及橋架敷設(shè)路徑即可。除了平面圖設(shè)計之外，澳洲為減少橋架及支架與鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道及其支架之間的碰撞問題以及提高施工效率等，還常需要進行管道及橋架等的三維設(shè)計(如Bentley軟件)。

管線表一般采用Excel表格形式，以表示電壓降、接地故障保護等信息，方便審查人員校核。

4.2 電氣設(shè)計交付文件

澳洲對用電及安全非常重視，故設(shè)計方除了需要提供設(shè)計圖紙文件給承包商外，還需要提供電氣設(shè)計計算書，并編制相應(yīng)的文檔報告，由業(yè)主方提交政府部門進行審核及備案，以作為整個工程項目電氣設(shè)計安全方面的重要依據(jù)。針對電氣設(shè)計報告，根據(jù)不同項目需求不限于提供以下常見相關(guān)設(shè)計報告：電力系統(tǒng)模型與電力負荷計算報告；短路故障報告；諧波分析報告；保護配合與整定計算報告；弧光保護報告；防雷接地報告；照度計算報告。

5 結(jié)束語