南非某铂金矿选厂电气设计的特点

罗双华

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌330038）

随着我国对外承包项目越来越多，国内企业在国外项目的设计和建设过程中需要学习和掌握当地的设计标准、规定及习惯做法，不断总结经验，以便更高效、全面地完成设计和建设工作。

南非地处南半球，位于非洲大陆的最南端，三面环海、气候温和、四季分明。该国矿产资源非常丰富，是世界五大矿产资源国之一，其黄金、铂族金属等储量均居世界前列。本文结合南非某选矿规模为3 000 kt/a的铂金矿选矿厂项目,从电气工程设计角度介绍该国在电气设计规范、设备布置、材料及安装等方面与国内工程项目的不同之处，为国内从事南非工程项目的电气同仁提供参考。

1 南非电气设计规范

南非标准规范均由南非国家标准局（South African Bureau of Standards，简称SABS）统一制定颁布。SABS作为南非国家级法定机构，负责南非的体系认证和产品认证。产品出口到南非，不仅需要符合南非标准，往往还需要有SABS认证。

南非在电气工程设计方面有比较完善的标准体系，且其中大部分设计标准等同于IEC标准。同时，南非在部分电气元器件、照明灯具、电缆等方面还有很多本土化的标准。南非国家标准通常冠名为SANS（South African National Standards），常用的南非电气设 计 标 准 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）。

电气设计除了需符合上述常用的南非标准外，还需符合项目所在地当地的行业标准及相关法律法规。另外，业主企业也会结合自身实践经验制定特有的企业标准，并根据该企业标准对工程设计提出相关要求。因此在进行相关项目时，业主方提出的企业标准也是设计的重要依据。

南非与其他矿业发达国家一样，实行注册盖章制。电气设计图纸一般需当地注册工程师签字盖章，然后经业主方审核批准后方可用于设备制造和电气施工等。

2 南非某工程电气设计实例分析

下文结合南非某露天矿山选厂电气工程设计实例，介绍南非矿山工程电气设计特点、习惯做法，分析其与国内类似项目的差异。

2.1 电气设计一般准则

电气设计一般准则是电气工程设计和采购技术附件的基本文件，可以快速了解工程项目电气设计的基本要求。本南非项目供配电电压等级及用电设备电压选择准则见表1。另外根据IEC或南非标准要求，电气设备柜内导线颜色相关规定见表2。

表1 供配电电压等级及用电设备电压

表2 电气柜内导体颜色规定

2.2 高低压供配电系统设计注意事项

1）我国矿山6～35 kV配电系统通常采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地的方式，而南非一般采用低电阻接地方式，即通过变压器中性点连接接地电阻（NER），以实现快速（10 s）切除故障回路，并能降低单相间歇性弧光过电压、电气设备和电缆的绝缘水平。南非项目针对不同电压等级发生单相接地故障电流限制见表3。

表3 接地故障电流限流

2）为保证操作人员及维护人员的安全，所有的高压开关柜需配有弧光保护。一旦柜内产生弧光，有害气体即可通过开关柜顶部的泄弧通道排放至室外。

3）低压电动机采用525 V较高电压等级供电，可节约铜材和降低电能损耗。525 V低压柜母线短路故障短时（1 s）耐受电流一般按不大于50 kA考虑。

4）公共辅助设施（如照明、空调等）采用400 V/230 V供电。负荷容量小可采用525 V/400 V干式变压器；负荷容量大则可采用11 kV/0.42 kV室外油浸变压器。

5）低压电动机采用智能马达保护器，马保、变频装置以及软起动器等均采用Profinet通信接口，通信网络采用星形结构。

6）对于电机功率55 kW以上低压变频器单独成柜布置，而电机功率55 kW及以下则安装在525 V低压开关柜内，与低压柜并柜布置。

7）对于电机功率≥2 000 kW的11 kV异步电机，虽然南非规范没有设置纵联差动保护要求，但是按照当地常规做法，大型电动机须考虑增设差动保护。

8）在配电变压器高压侧装置金属氧化锌避雷器。其实，在我国《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》（GB/T 50064—2014）也有相关要求，即第5.5.1条规定：“10～35 kV配电系统中配电变压器的高压侧应靠近变压器装置MOA。该MOA接地线应与变压器金属外壳连在一起接地”。

9）与我国常在配电室低压柜上对馈电设备断电隔离检修习惯不同，南非一般在低压电机机旁配置负荷隔离设施（可与现场控制箱装在同一箱体上），以便人员对设备检修调试时，现场切断主电源并挂锁，从而保证检修人员的安全；而对电控柜则是通过柜门上配带的可挂锁功能的机械操作手柄断开总进线断路器进行断电隔离。

10）与我国隔离检修配电变压器采用负荷开关不同，当地业主从操作次数、短路电流能力等方面考虑，一般不采用环网柜配真空负荷开关的方案，而是采用金属铠装移开式开关柜配真空断路器和变压器微机保护的方案。

2.3 变配电所形式

南非变配电所一般采用架高的形式（底部净高2 m），混凝土结构。四面采用砖墙（不开窗），屋面采用钢结构配彩钢板。室内通常设置空调、正压通风、火灾自动报警等系统。配电变压器一般采用油浸式变压器，露天布置。 南非无配电所内设备布置的相关规范，按照当地习惯做法，电气柜离后（侧）墙距离一般不小于900 mm;高压柜与低压柜须分不同房间独立设置；每个配电间须设两个安全出口门。该项目中某区域11 kV/0.55 kV变电所布置如图1所示。

图1 11 kV/0.55 kV变电所布置

2.4 其他系统设计

1）南非项目中防雷设计主要基于IEC标准，对受保护构筑物须进行雷电危险评估，以确定建筑物防雷保护类别。防雷接闪器通常可以采用金属栏杆或金属屋面。

2）全厂接地一般采用联合接地系统。变电所区域接地电阻不大于2Ω，一般厂房车间为不大于10Ω。

2.5 电气安装

1）少量高压电缆一般采用埋地敷设，多根高压电缆则采用电缆隧道（净高2.1 m）的形式，沿隧道内桥架安装。电缆出隧道后，再直埋至用电点。而其他电缆则常采用桥架敷设，尽量不采用电缆沟和埋地敷设方式。

2）电缆桥架一般采用南非或IEC标准型热镀锌6 m大跨距钢制桥架。南非桥架安装方式独特，即为减少灰尘堆积，桥架是立起来安装的，而非水平安装。因此，动力电缆只能单层敷设，如图2所示。

图2 桥架与电缆布置

3）高低压和控制电缆均须采用阻燃钢丝铠装型（SWA）电力电缆。电缆 除 需满 足SANS1507、SANS1339、SANS1574等南非制造标准外，还需按照IEC或南非或英国标准进行测试。南非常用阻燃电缆火灾特性描述见表4。本工程采用蓝色低卤电缆。

表4 南非常用阻燃电缆火灾特性

4）电缆桥架及其支吊架布置除了二维设计外，还需采用三维设计软件绘制，并与工艺管道及其支吊架进行碰撞检查，以有效指导施工，减少现场返工。桥架支吊架则在国内钢结构厂预制。另外，桥架支吊架及电气设备（如照明、电气小三箱等）常采用成品型材进行螺栓安装固定。

3 结语

随着我国工程公司国外工程总承包项目增多，要想快速实现与国际对标接轨，工程设计人员需要不断学习理解IEC标准规范，熟悉矿业发达国家在电气设计理念、标准规范、电气产品应用、操作习惯、电气安全等方面的特点，找到与国内类似项目工程设计的差异，才能更好地做好国外矿山电气工程设计工作。