南非某鉑金礦選廠電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

羅雙華

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌330038）

隨著我國對外承包項(xiàng)目越來越多，國內(nèi)企業(yè)在國外項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中需要學(xué)習(xí)和掌握當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定及習(xí)慣做法，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便更高效、全面地完成設(shè)計(jì)和建設(shè)工作。

南非地處南半球，位于非洲大陸的最南端，三面環(huán)海、氣候溫和、四季分明。該國礦產(chǎn)資源非常豐富，是世界五大礦產(chǎn)資源國之一，其黃金、鉑族金屬等儲量均居世界前列。本文結(jié)合南非某選礦規(guī)模為3 000 kt/a的鉑金礦選礦廠項(xiàng)目,從電氣工程設(shè)計(jì)角度介紹該國在電氣設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)備布置、材料及安裝等方面與國內(nèi)工程項(xiàng)目的不同之處，為國內(nèi)從事南非工程項(xiàng)目的電氣同仁提供參考。

1 南非電氣設(shè)計(jì)規(guī)范

南非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范均由南非國家標(biāo)準(zhǔn)局（South African Bureau of Standards，簡稱SABS）統(tǒng)一制定頒布。SABS作為南非國家級法定機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)南非的體系認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證。產(chǎn)品出口到南非，不僅需要符合南非標(biāo)準(zhǔn)，往往還需要有SABS認(rèn)證。

南非在電氣工程設(shè)計(jì)方面有比較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，且其中大部分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，南非在部分電氣元器件、照明燈具、電纜等方面還有很多本土化的標(biāo)準(zhǔn)。南非國家標(biāo)準(zhǔn)通常冠名為SANS（South African National Standards），常用的南非電氣設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn) 如 下：1）The Wiring of Premises Part1:Low-voltage installations（SANS 10142-1）；2）The Wiring of Premises Part2:Medium-voltage installations above1 kVa.c.not exceeding22 kVa.c.and up to and including3 MVAInstalled capacity（SANS 10142-2）；3）The selection,handling and installation of electric power cables of rating not exceeding33 kV（SANS 10198）；4）Neutral earthing in medium voltage industrial power systems（SANS 10200）；5）Artificial lighting of interiors（SANS 10114-1）；6）Interior lighting-Emergency lighting（SANS 10114-2）；7）The design and installation ofearth electrodes（SANS 10199）；8）Protection against lightning（SANS 10313）。

電氣設(shè)計(jì)除了需符合上述常用的南非標(biāo)準(zhǔn)外，還需符合項(xiàng)目所在地當(dāng)?shù)氐男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)法律法規(guī)。另外，業(yè)主企業(yè)也會結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定特有的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)該企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對工程設(shè)計(jì)提出相關(guān)要求。因此在進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目時(shí)，業(yè)主方提出的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

南非與其他礦業(yè)發(fā)達(dá)國家一樣，實(shí)行注冊蓋章制。電氣設(shè)計(jì)圖紙一般需當(dāng)?shù)刈怨こ處熀炞稚w章，然后經(jīng)業(yè)主方審核批準(zhǔn)后方可用于設(shè)備制造和電氣施工等。

2 南非某工程電氣設(shè)計(jì)實(shí)例分析

下文結(jié)合南非某露天礦山選廠電氣工程設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹南非礦山工程電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)、習(xí)慣做法，分析其與國內(nèi)類似項(xiàng)目的差異。

2.1 電氣設(shè)計(jì)一般準(zhǔn)則

電氣設(shè)計(jì)一般準(zhǔn)則是電氣工程設(shè)計(jì)和采購技術(shù)附件的基本文件，可以快速了解工程項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)的基本要求。本南非項(xiàng)目供配電電壓等級及用電設(shè)備電壓選擇準(zhǔn)則見表1。另外根據(jù)IEC或南非標(biāo)準(zhǔn)要求，電氣設(shè)備柜內(nèi)導(dǎo)線顏色相關(guān)規(guī)定見表2。

表1 供配電電壓等級及用電設(shè)備電壓

表2 電氣柜內(nèi)導(dǎo)體顏色規(guī)定

2.2 高低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1）我國礦山6～35 kV配電系統(tǒng)通常采用不接地、高電阻接地或消弧線圈接地的方式，而南非一般采用低電阻接地方式，即通過變壓器中性點(diǎn)連接接地電阻（NER），以實(shí)現(xiàn)快速（10 s）切除故障回路，并能降低單相間歇性弧光過電壓、電氣設(shè)備和電纜的絕緣水平。南非項(xiàng)目針對不同電壓等級發(fā)生單相接地故障電流限制見表3。

表3 接地故障電流限流

2）為保證操作人員及維護(hù)人員的安全，所有的高壓開關(guān)柜需配有弧光保護(hù)。一旦柜內(nèi)產(chǎn)生弧光，有害氣體即可通過開關(guān)柜頂部的泄弧通道排放至室外。

3）低壓電動機(jī)采用525 V較高電壓等級供電，可節(jié)約銅材和降低電能損耗。525 V低壓柜母線短路故障短時(shí)（1 s）耐受電流一般按不大于50 kA考慮。

4）公共輔助設(shè)施（如照明、空調(diào)等）采用400 V/230 V供電。負(fù)荷容量小可采用525 V/400 V干式變壓器；負(fù)荷容量大則可采用11 kV/0.42 kV室外油浸變壓器。

5）低壓電動機(jī)采用智能馬達(dá)保護(hù)器，馬保、變頻裝置以及軟起動器等均采用Profinet通信接口，通信網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)。

6）對于電機(jī)功率55 kW以上低壓變頻器單獨(dú)成柜布置，而電機(jī)功率55 kW及以下則安裝在525 V低壓開關(guān)柜內(nèi)，與低壓柜并柜布置。

7）對于電機(jī)功率≥2 000 kW的11 kV異步電機(jī)，雖然南非規(guī)范沒有設(shè)置縱聯(lián)差動保護(hù)要求，但是按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)做法，大型電動機(jī)須考慮增設(shè)差動保護(hù)。

8）在配電變壓器高壓側(cè)裝置金屬氧化鋅避雷器。其實(shí)，在我國《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50064—2014）也有相關(guān)要求，即第5.5.1條規(guī)定：“10～35 kV配電系統(tǒng)中配電變壓器的高壓側(cè)應(yīng)靠近變壓器裝置MOA。該MOA接地線應(yīng)與變壓器金屬外殼連在一起接地”。

9）與我國常在配電室低壓柜上對饋電設(shè)備斷電隔離檢修習(xí)慣不同，南非一般在低壓電機(jī)機(jī)旁配置負(fù)荷隔離設(shè)施（可與現(xiàn)場控制箱裝在同一箱體上），以便人員對設(shè)備檢修調(diào)試時(shí)，現(xiàn)場切斷主電源并掛鎖，從而保證檢修人員的安全；而對電控柜則是通過柜門上配帶的可掛鎖功能的機(jī)械操作手柄斷開總進(jìn)線斷路器進(jìn)行斷電隔離。

10）與我國隔離檢修配電變壓器采用負(fù)荷開關(guān)不同，當(dāng)?shù)貥I(yè)主從操作次數(shù)、短路電流能力等方面考慮，一般不采用環(huán)網(wǎng)柜配真空負(fù)荷開關(guān)的方案，而是采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜配真空斷路器和變壓器微機(jī)保護(hù)的方案。

2.3 變配電所形式

南非變配電所一般采用架高的形式（底部凈高2 m），混凝土結(jié)構(gòu)。四面采用磚墻（不開窗），屋面采用鋼結(jié)構(gòu)配彩鋼板。室內(nèi)通常設(shè)置空調(diào)、正壓通風(fēng)、火災(zāi)自動報(bào)警等系統(tǒng)。配電變壓器一般采用油浸式變壓器，露天布置。 南非無配電所內(nèi)設(shè)備布置的相關(guān)規(guī)范，按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣做法，電氣柜離后（側(cè)）墻距離一般不小于900 mm;高壓柜與低壓柜須分不同房間獨(dú)立設(shè)置；每個(gè)配電間須設(shè)兩個(gè)安全出口門。該項(xiàng)目中某區(qū)域11 kV/0.55 kV變電所布置如圖1所示。

圖1 11 kV/0.55 kV變電所布置

2.4 其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）南非項(xiàng)目中防雷設(shè)計(jì)主要基于IEC標(biāo)準(zhǔn)，對受保護(hù)構(gòu)筑物須進(jìn)行雷電危險(xiǎn)評估，以確定建筑物防雷保護(hù)類別。防雷接閃器通常可以采用金屬欄桿或金屬屋面。

2）全廠接地一般采用聯(lián)合接地系統(tǒng)。變電所區(qū)域接地電阻不大于2Ω，一般廠房車間為不大于10Ω。

2.5 電氣安裝

1）少量高壓電纜一般采用埋地敷設(shè)，多根高壓電纜則采用電纜隧道（凈高2.1 m）的形式，沿隧道內(nèi)橋架安裝。電纜出隧道后，再直埋至用電點(diǎn)。而其他電纜則常采用橋架敷設(shè)，盡量不采用電纜溝和埋地敷設(shè)方式。

2）電纜橋架一般采用南非或IEC標(biāo)準(zhǔn)型熱鍍鋅6 m大跨距鋼制橋架。南非橋架安裝方式獨(dú)特，即為減少灰塵堆積，橋架是立起來安裝的，而非水平安裝。因此，動力電纜只能單層敷設(shè)，如圖2所示。

圖2 橋架與電纜布置

3）高低壓和控制電纜均須采用阻燃鋼絲鎧裝型（SWA）電力電纜。電纜 除 需滿 足SANS1507、SANS1339、SANS1574等南非制造標(biāo)準(zhǔn)外，還需按照IEC或南非或英國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。南非常用阻燃電纜火災(zāi)特性描述見表4。本工程采用藍(lán)色低鹵電纜。

表4 南非常用阻燃電纜火災(zāi)特性

4）電纜橋架及其支吊架布置除了二維設(shè)計(jì)外，還需采用三維設(shè)計(jì)軟件繪制，并與工藝管道及其支吊架進(jìn)行碰撞檢查，以有效指導(dǎo)施工，減少現(xiàn)場返工。橋架支吊架則在國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)廠預(yù)制。另外，橋架支吊架及電氣設(shè)備（如照明、電氣小三箱等）常采用成品型材進(jìn)行螺栓安裝固定。

3 結(jié)語

隨著我國工程公司國外工程總承包項(xiàng)目增多，要想快速實(shí)現(xiàn)與國際對標(biāo)接軌，工程設(shè)計(jì)人員需要不斷學(xué)習(xí)理解IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，熟悉礦業(yè)發(fā)達(dá)國家在電氣設(shè)計(jì)理念、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、電氣產(chǎn)品應(yīng)用、操作習(xí)慣、電氣安全等方面的特點(diǎn)，找到與國內(nèi)類似項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的差異，才能更好地做好國外礦山電氣工程設(shè)計(jì)工作。