澳洲工程项目电气设计要点简述

李 刚(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

1 前言

澳大利亚矿产丰富，采矿和冶炼等项目众多。随着国内工程项目逐渐饱和，中国企业在澳洲参与投资和设计的冶炼项目日益增长。澳洲项目在电气设计标准、流程、安全及设计习惯等方面与国内存在较大差异，对无相关经验的国内设计者而言存在一定难度，容易出现设计偏差或返工，给项目执行带来很大风险。

本文针对澳洲工程项目，对电气设计标准、设计深度、设计内容等方面与国内项目存在的差异，及设计中需注意的问题等进行了简单的介绍。

2 设计标准

澳洲电气设计主要使用的标准为澳大利亚标准(AS)，澳大利亚/新西兰联合标准(AS/NZS)和IEC、IEEE、NFPA等国际通用标准。从内容上看，AS标准和AS/NZS标准有一部分是直接引用IEC标准，这些标准从编号上与IEC保持一致，比如电磁兼容标准AS/NZS61000对应于IEC61000。澳洲标准整体上有向IEC等国际通用标准靠拢的趋势，但仍有一些标准保持着本地特色，比如在安装、防雷、照明方面几个常用的标准：

AS/NZS 3000 Electrical installations (Australian/New Zealand Wiring Rules)

AS/NZS 3007 Electrical installations-Surface mines and associated processing plant

AS/NZS 3008 Electrical installations-Selection of cables

AS/NZS1768 Lightning Protection

AS/NZS1680 Interior Lighting

AS/NZS 2293 Emergency evacuation lighting for buildings

其中AS/NZS 3000是当地最为常用标准，内容涵盖了各类电气设备、电缆和接地装置的选择、安装、测试和安全原则，其作用相当于国内的《工业与民用配电设计手册》。

在标准和规定执行优先级上，按下述顺序排序：

①当地法律与规定；

②工程标准与规定；

③澳洲(AS或AS/NZS)标准；

④国际标准；

⑤其他工业标准与导则。

其中工程标准与规定具有较高的优先级，高于澳洲标准，这类标准与规定对应于工程基准文件(Design Criteria)和各类技术规格书(Specification)等交付物，其作为电气设计的重要内容，通常需要和业主进行多轮讨论和审核和修改加以确定。国内设计者对该类文件需加以重视并充分利用，一方面其是与业主沟通的桥梁，有益于消除双方对设计理解的差异；一方面从中提炼和确定重要的设计原则加以研究，是解决对当地规范不熟悉和避免设计违规问题的有效方法。

3 设计深度

澳洲工程项目按设计阶段通常可划分concept Design(概念设计)、PRE- FEED(预前端设计)、FEED(前端工程设计)和DED(详细设计)几个阶段，深度上大致对应于国内的可研、初步设计、基本设计和施工图设计。以最具代表性的FEED阶段(±10%报价精度)为例，典型的电气设计交付物列表见表1。

表1 电气设计交付物列表

可以看出，澳洲项目在FEED阶段要求的交付物类别上要多于国内的基本设计，比如众多类型的设备规格描述类文件和计算类报告。各类交付物的质量上其要求也更严格，通常业主及其聘请的PMC(项目管理)电气工程师会对每一交付物进行细致的、多轮次的审核，期间常常会导致大量的修改工作。在设计和管理人工时消耗上，澳洲项目要远高于国内项目，需要在项目报价时加以充分考虑。

4 设计差异及注意事项

4.1 电压等级

澳洲冶炼工程常用的配电电压序列高压为220kV、132kV、66kV，中压为33kV、22kV、11kV，低压为690V、400/230V，频率为50Hz[1]。

接地方式上，中压系统通常采用电阻接地，低压系统采用TN- S系统。

常用的直流控制电压为110V，24V，交流控制电压为230V。需要注意的是，由于澳洲对人身安全要求比较严格，就地操作柱、急停按钮等通常要求采用直流24V供电。

4.2 变电站设计

澳洲项目的一个特点是当地人力成本极高，通过模块化设计来减少现场工作量和缩短工期对工程的顺利执行尤为重要，因此澳洲项目在变电站设计上大量使用预装式变电站(E- house)。E- house采用集装箱式的外形结构，将电气设计、结构设计、暖通设计和消防设计等集成为一个整体，实现整体设计、建造、运输和安装，显著减少现场施工量和缩短工期。E- house涵盖了多个专业的设计内容，在设计时需注意以下几方面要求：

(1)电气设计及安装要求。盘柜布置、接线、接地和安全设计要满足AS/NZS 3000[2]等标准要求。需要注意的是其中诸多细节与国内做法不同，比如盘柜维护通道的最小尺寸要求、接线端子防护罩要求、线缆颜色、漏电保护器的配置等。

(2)预接线要求。为了最大程度减少现场安装工作量， 要尽可能在制造厂完成所有内部接线。为保证在运输过程中不对线缆构成破坏，需要对内部桥架布置和电缆夹层设计，结构模块的分割等进行完善的考虑。

(3)通风设计要求。由于工程项目运行环境较差，E- house通常要求采用正压通风设计，灰尘较大时还需额外考虑增设气闸室。

(4)火灾监测要求。当地电气火灾监测要求使用VESDA(VERY EARLY SMOKE DETECTION APPARATUS)系统，即“非常早期的烟雾探测设备”。选用的设备要满足当地规定以及全厂消防系统接口要求，并尽可能在国内完成集成和安装。

4.3 防雷设计

澳洲防雷设计执行AS/NZS1768[3]标准，其内容与国内有很大区别。在防雷等级划分上为4级，考虑的因素包括建筑物外形尺寸、建筑物性质、周围环境、进线方式、人身及经济损失等级等，为了便于计算，规范给出了相应的计算表格，样式如图1所示。

图1 防雷风险评估表

在具体的防雷设计上，通常需运用滚球法进行计算。比如屋面的避雷带的间距，需经过计算决定，这与国内做法不同，后者规范中直接给出避雷带网格最小间距而无需计算。需要注意的是，针对Ⅰ到Ⅳ类防雷等级，澳标对滚球半径的要求分别为20m、30m、45m、60m。其中对于Ⅰ类防雷的滚球半径仅有20m，比国内(30m)小很多，这导致在某些场合下(比如爆炸危险区域)的防雷设计难度加大。在交付物形式上，工程通常要求提供一个防雷研究报告，内容涵盖防雷等级划分、防雷措施及防雷计算等，在具体要求上比国内相关设计更为详细。

4.4 接地设计

接地设计主要执行AS3000、AS3007和IEEE80[4]等标准，接地设计原则与国内大致相同，在具体接地做法和细节上有所不同。举例说明，比如当地工程通常更重视利用桥架构建“地上接地网”，各变电站(E- house)的接地母排通过两根接地电缆与出线桥架连接，利用桥架本体或桥架内的接地线敷设至现场，现场用电设备外壳和各类金属支架通过接地电缆与桥架相连，该做法的好处是接地线不易被破坏，同时减少埋地的施工量。

4.5 照明设计

照明设计对于户内照明遵循AS/NZS 1680[5]标准，户外照明遵循AS/NZS 1158标准，应急照明遵循AS/NZS 2293标准。需要注意的是，澳洲对于灯具维护的方便性和人身安全性要求极高，对于灯具安装和维护通常要求“无梯子”作业。对此，工程中通常使用一种“SAFE SWIVEL”类型的灯具支架，该支架通过旋转可将灯具放低至人可触及的高度，实现安全、方便的维护。在照明配电设计上，要求各回路开关皆配置30mA漏电保护器和预留机械锁孔。

4.6 电动机控制

与国内不同的是其对人身安全性的要求更高，电动机控制要求设现场急停按钮，安全性满足AS 60204和AS 4024的要求，具体需注意以下几个方面：

(1)保证在所有运行模式下急停系统皆有效。

(2)急停按钮采用“蘑菇头”类型，其设置位置要保证人在危险情况下可触及。

(3)急停按钮采用硬接线连接至电动机控制回路，状态反馈至电动机控制器。

(4)急停按钮恢复时，设备不允许自动启动。

(5)急停回路采用的继电器要求具有相关安全认证。

4.7 电力系统计算

澳洲工程通常要求的电力系统计算包括潮流计算、短路计算、大电机启动计算、谐波计算等，对此，国内基于配电手册[6]给出的手动计算方法不再适用，需要采用业主认可的专业设计软件计算并生成相应的计算书和计算报告。当地设计人员常用的电气系统分析计算软件包括PTW、etap等，计算方法上选用IEC方法。

5 结论

在经济全球化和一带一路战略的背景下，未来会有更多的中国工程公司参与到澳洲冶炼工程项目的投资、设计和建设中去。澳洲工程项目在电气设计的诸多方面与国内项目存在差异，如不加以重视则可能会影响工程的顺利实施并造成大的经济损失。本文对澳洲工程项目在电气设计标准、设计深度、设计差异及需要注意的问题等进行了介绍，旨在为相关工程提供参考。