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(qiáng)、蟲蛇/白蟻多等特點(diǎn)。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(jì)中的幾大方面，對(duì)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范、供配電系統(tǒng)、變壓器與變配電所形式、動(dòng)力照明、防雷接地等進(jìn)行敘述。

1 設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1.1 電氣設(shè)計(jì)規(guī)范

澳大利亞有許多電氣設(shè)計(jì)方面的規(guī)范，按照其執(zhí)行優(yōu)先級(jí)從低到高為：澳大利亞設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-地方法律法規(guī)等。

澳大利亞大部分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC標(biāo)準(zhǔn)，或根據(jù)澳洲自身國情將IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，將標(biāo)準(zhǔn)號(hào)前綴IEC改為AS，同時(shí)澳大利亞很多標(biāo)準(zhǔn)與新西蘭共用，通常冠名為AS/NZS。

在澳洲，洲標(biāo)準(zhǔn)均由澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(SAI)統(tǒng)一發(fā)布管理，為通用型標(biāo)準(zhǔn)，即適用于各類型工程項(xiàng)目。電氣設(shè)計(jì)除了需符合常用的AS標(biāo)準(zhǔn)外，還需符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)。

常用的澳洲電氣相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中，AS/NZS 3000 是澳洲特有的標(biāo)準(zhǔn)，IEC沒有與之相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，是電氣設(shè)計(jì)與安裝方面最全面、最權(quán)威的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也是澳洲電氣工程人員必備規(guī)范。而且，除以上標(biāo)準(zhǔn)外，一般還需符合企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)則，其往往高于澳洲標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)結(jié)合多年實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)或習(xí)慣做法，同時(shí)也是指導(dǎo)編制電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重要依據(jù)。

1.2 電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

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

供配電電壓等級(jí)及用電設(shè)備電壓選擇表 表1

2 電氣工程設(shè)計(jì)

下文即結(jié)合澳洲工程項(xiàng)目、標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)、習(xí)慣做法等，就電氣設(shè)計(jì)的高低壓供配電系統(tǒng)、變配電所型式等方面進(jìn)行敘述，以了解澳洲電氣設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)。具體將從三方面描述澳洲與國內(nèi)電氣設(shè)計(jì)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(diǎn)接地電阻形式。

(2)中壓配電裝置或元器件的短時(shí)耐受電流時(shí)間一般為1s。

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

(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(gè)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(jìn)入并需要執(zhí)行隔離的地方。

一般非電氣人員是不允許進(jìn)入高低壓配電室的。故一般高壓設(shè)備需由電工來進(jìn)行操作，所以現(xiàn)場(chǎng)不需要加負(fù)荷開關(guān)，如室外變壓器側(cè)及高壓電機(jī)側(cè)均未設(shè)置隔離設(shè)施。而低壓設(shè)備有時(shí)需由工藝人員進(jìn)行操作，故低壓電機(jī)需配置負(fù)荷隔離設(shè)施，即在配電柜與電機(jī)主回路之間增加負(fù)荷開關(guān)，以便現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)設(shè)備檢修調(diào)試時(shí)，可現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)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(diǎn)多點(diǎn)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(duì)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(jí)的配電形式， MCC根據(jù)各區(qū)域或工段進(jìn)行劃分，一般采用單回路進(jìn)線。在PC段進(jìn)行無功自動(dòng)補(bǔ)償，為減少M(fèi)CC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(hù)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(biāo)識(shí)，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(shí)，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(shí)單價(jià)很高，因此為適應(yīng)澳洲工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，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(dá)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(yùn)至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，可大大減少現(xiàn)場(chǎng)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(fèi)用。

2.2.3 變電所內(nèi)電氣設(shè)備布置要求

澳洲對(duì)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(gè)重要的數(shù)字為600mm，即無論何時(shí)，滿足設(shè)備的最大外廓(門打開或抽出式部分抽出時(shí))與對(duì)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(jì)

2.3.1 防雷設(shè)計(jì)

防雷接地一般需由當(dāng)?shù)鼐哂蟹览自O(shè)計(jì)資質(zhì)的公司完成。澳洲有專門的防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，主要基于IEC標(biāo)準(zhǔn)，有四類。對(duì)受保護(hù)構(gòu)筑物需進(jìn)行雷電危險(xiǎn)評(píng)估，以確定建筑物防雷保護(hù)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(duì)于平屋面，為便于校驗(yàn)保護(hù)范圍，提出增加保護(hù)半徑，采用該值校驗(yàn)保護(hù)范圍，具體見表2。

各保護(hù)等級(jí)滾球半徑 表2

2.3.2 接地設(shè)計(jì)

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(dǎo)線，全廠整個(gè)接地系統(tǒng)均需滿足跨步電壓和接觸電壓的保護(hù)要求。保護(hù)接地線要有可見性，即一般在電機(jī)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(jì)圖紙進(jìn)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(duì)于電纜和彎曲半徑等有其自有的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)。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(hù)套動(dòng)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(dòng)、潮濕、機(jī)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(dòng)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)安裝圖集不適用于國外工程，故而需設(shè)計(jì)出一些標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)施工單位進(jìn)行合理的電氣設(shè)備安裝。

(6)對(duì)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(hù)和檢修。

4 電氣圖紙表達(dá)與交付文件

4.1 電氣設(shè)計(jì)圖紙

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

在澳洲，動(dòng)力與照明配線等一般不需要表達(dá)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(jì)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(jìn)行管道及橋架等的三維設(shè)計(jì)(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(hù)等信息，方便審查人員校核。

4.2 電氣設(shè)計(jì)交付文件

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

5 結(jié)束語