任緒秋 / 朱愛玉(上海民航新時(shí)代機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 廣州 510405)

引言

近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，民航業(yè)也得到了較快的發(fā)展，我國也正在由民航大國逐漸發(fā)展成為民航強(qiáng)國。伴隨著機(jī)場(chǎng)航空業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)，國內(nèi)部分中型機(jī)場(chǎng)也在向大型機(jī)場(chǎng)轉(zhuǎn)變。為滿足機(jī)場(chǎng)增長(zhǎng)的需要，大部分機(jī)場(chǎng)將迎來較大規(guī)模的擴(kuò)建或新建，而整個(gè)機(jī)場(chǎng)的供電系統(tǒng)將重新進(jìn)行合理規(guī)劃。供電系統(tǒng)的規(guī)劃既要滿足機(jī)場(chǎng)發(fā)展的需求，而又不能因設(shè)備空載造成設(shè)備和能源的浪費(fèi)。因此，做好機(jī)場(chǎng)的供電系統(tǒng)規(guī)劃顯得至關(guān)重要。

1 機(jī)場(chǎng)負(fù)荷分析及變電總降壓站110/10kV主變?nèi)萘看_定

機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷種類較多，目前一般大型機(jī)場(chǎng)，均需要建設(shè)110kV/10kV降壓站。根據(jù)用電負(fù)荷的重要性，機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷按《民用機(jī)場(chǎng)建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16-2008)規(guī)定分為三級(jí)。其中導(dǎo)航、通信、航空管制、助航燈光系統(tǒng)、各臺(tái)站、邊防海關(guān)的安全檢查等用電屬于一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷；航站樓、機(jī)場(chǎng)賓館、站坪照明及機(jī)務(wù)用電屬于一級(jí)負(fù)荷。機(jī)場(chǎng)其他用電負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷。

機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷的計(jì)算方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、二項(xiàng)式法、單位面積功率法和單位指標(biāo)法。但在前期工作中，通常采用單位指標(biāo)法和需要系數(shù)法相結(jié)合的方式進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。

除表1中負(fù)荷外，機(jī)場(chǎng)供水站、污水處理站等用電負(fù)荷需根據(jù)不同機(jī)場(chǎng)工藝需求的不同，按工藝專業(yè)提供的負(fù)荷計(jì)列。

按照表1用電指標(biāo)計(jì)算出機(jī)場(chǎng)的總負(fù)荷，再按照功率因數(shù)0.9，需要系數(shù)0.4～0.6，計(jì)算出機(jī)場(chǎng)總的計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)總計(jì)算負(fù)荷，確定總降壓站110/10kV主變?nèi)萘俊?/p>

機(jī)場(chǎng)負(fù)荷非常重要，所有的負(fù)荷均為二級(jí)以上負(fù)荷，因此兩臺(tái)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，變壓器分列運(yùn)行，互為熱備份；一臺(tái)變壓器故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器需帶上機(jī)場(chǎng)全部負(fù)荷運(yùn)行。因此110/10kV主變?nèi)萘康拇_定需考慮機(jī)場(chǎng)全部的負(fù)荷。變壓器負(fù)荷率按≤50%設(shè)置，位置應(yīng)盡量位于機(jī)場(chǎng)負(fù)荷中心位置。

2 機(jī)場(chǎng)10kV開閉站和10kV供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

機(jī)場(chǎng)10KV開閉站通常按區(qū)域及用電性質(zhì)進(jìn)行劃分。各單體建筑變電所上級(jí)電源通常引自就近開閉站，例如工作區(qū)開閉站、航站樓開閉站、設(shè)備中心開閉站、航空公司基地開閉站等。對(duì)于負(fù)荷等級(jí)為一級(jí)負(fù)荷中重要負(fù)荷的變電所，例如燈光變電站、航管樓變電站、空管管制樓(空管小區(qū))變電站，上級(jí)10KV電源需考慮從機(jī)場(chǎng)110kV總降壓站出線提供?？紤]到電力電纜線損的經(jīng)濟(jì)性及用電可靠性，10kV供電半徑≤12km，單回10kV進(jìn)線的用電負(fù)荷≤8 000kVA。

表1 機(jī)場(chǎng)負(fù)荷分析表

表2 某機(jī)場(chǎng)工作區(qū)開閉所所帶負(fù)荷表

2.1 工作區(qū)開閉站

根據(jù)機(jī)場(chǎng)總平面規(guī)劃，機(jī)場(chǎng)工作區(qū)一般集中一塊用地區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，大型機(jī)場(chǎng)工作區(qū)開閉站建設(shè)1～2個(gè)開閉站。表2數(shù)據(jù)為某機(jī)場(chǎng)工作區(qū)的一個(gè)開閉站所帶負(fù)荷及變壓器配接情況。該開閉所總用電負(fù)荷為7 575kW，取同時(shí)系數(shù)為0.6，計(jì)算負(fù)荷為4 545kW。以放射式供電方式向下屬7個(gè)10/0.4kV變電所供電。

2.2 航站樓開閉站

航站樓用電是機(jī)場(chǎng)主要用電場(chǎng)所，因此需要準(zhǔn)確計(jì)算航站樓用電負(fù)荷，確定航站樓變壓器安裝容量。通常大型航站樓與航站樓制冷站(航站樓設(shè)備中心)分開建設(shè)。航站樓制冷站為航站樓提供制冷負(fù)荷。航站樓總用電負(fù)荷由樓內(nèi)用電負(fù)荷及航站樓制冷站用電負(fù)荷組成。航站樓制冷站用電負(fù)荷約占到整個(gè)航站樓用電負(fù)荷的1/3，其他負(fù)荷約占整個(gè)航站樓用電負(fù)荷的2/3。

航站樓內(nèi)開閉站用電負(fù)荷主要為照明、插座、空調(diào)風(fēng)機(jī)、商業(yè)用電、站坪用電及設(shè)備動(dòng)力等。航站樓前期工作階段或方案階段，其用電指標(biāo)、功率因數(shù)、需要系數(shù)可按照按表3進(jìn)行選取。

需要注意的是，航站樓內(nèi)變電站負(fù)荷通常需要一并考慮站坪用電設(shè)備的容量，站坪用電設(shè)備包括登機(jī)橋、站坪高桿照明、機(jī)務(wù)配電箱，飛機(jī)400Hz電源和橋載空調(diào)等設(shè)備。

高桿照明設(shè)備根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其余負(fù)荷需要根據(jù)飛機(jī)機(jī)型的不同而配置不同設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷分析統(tǒng)計(jì)。

1)根據(jù)機(jī)位類型，確定飛機(jī)專用用電設(shè)備選型，詳見表4。

2)根據(jù)設(shè)備類型，確定用電設(shè)備的需要系數(shù)及功率因數(shù)，詳見表5。

根據(jù)上述負(fù)荷分析計(jì)算，單回10kV進(jìn)線用電負(fù)荷按不超過8 000kVA進(jìn)行設(shè)置，規(guī)劃航站樓樓內(nèi)開閉站的設(shè)置。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，大型航站樓8～12萬m2設(shè)置一個(gè)開閉站，需兩回10kV進(jìn)線。大型機(jī)場(chǎng)航站樓用電為一級(jí)負(fù)荷。因此各開閉站必須保障兩回獨(dú)立電源進(jìn)線。要求一路10kV進(jìn)線停電時(shí)，相應(yīng)的另一路10kV進(jìn)線帶起全部負(fù)荷運(yùn)行。

表3 用電指標(biāo)、功率因數(shù)、需要系數(shù)參照表

表4 飛機(jī)專用用電設(shè)備型號(hào)對(duì)照表

表5 用電設(shè)備的需要系數(shù)及功率因數(shù)參照表

表6 設(shè)備需要系數(shù)及功率因數(shù)表

2.3 航站樓制冷站開閉站

根據(jù)交通建筑規(guī)范要求，交通建筑應(yīng)根據(jù)空調(diào)用冷水機(jī)組的容量以及地區(qū)供電條件，合理確定機(jī)組的額定電壓和用電單位的供電電壓，并應(yīng)考慮大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電源母線壓降的影響。由低壓電源供電的單臺(tái)電制冷冷水機(jī)組的電功率不宜超過550kW。大型機(jī)場(chǎng)新建航站樓較多選擇10kV冷水機(jī)組供電。制冷設(shè)備具體選型由工藝專業(yè)確定。設(shè)備需要系數(shù)及功率因數(shù)可根據(jù)表6進(jìn)行選型。

大型機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)用電為二級(jí)負(fù)荷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，方案階段制冷站用電負(fù)荷估算可按照航站樓單位面積指標(biāo)法40W/m2進(jìn)行估算。按照此估算辦法規(guī)劃開閉站的設(shè)置。

2.4 航空公司開閉站

大型機(jī)場(chǎng)通常有多家航空公司駐場(chǎng)，根據(jù)各航空公司用地規(guī)劃及各航空公司用電需求合理規(guī)劃開閉站。在此就不一一詳述。機(jī)場(chǎng)110kV/10kV降壓站做好負(fù)荷預(yù)留。

2.5 燈光變電站

機(jī)場(chǎng)助航燈光用電屬于一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。因此變電站10kV進(jìn)線直接由機(jī)場(chǎng)110kV總降壓站出線提供。而非從就近的開閉站引接10kV電源。大型機(jī)場(chǎng)的各燈光站的用電負(fù)荷一般為300kW～600kW,因此變壓器裝機(jī)容量約為500kVA～1 000kVA。

2.6 航管樓變電站及空管小區(qū)變電站

機(jī)場(chǎng)通信導(dǎo)航設(shè)施用電屬于一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷。變電所上級(jí)10kV進(jìn)線直接由機(jī)場(chǎng)110kV總降壓站出線提供。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，航管樓及空管小區(qū)變電站變壓器裝機(jī)容量為800～1 250kVA。

3 節(jié)能措施與節(jié)能分析

按照國家發(fā)改委的要求，大型機(jī)場(chǎng)需要專業(yè)單位編制機(jī)場(chǎng)節(jié)能報(bào)告書，該報(bào)告書對(duì)機(jī)場(chǎng)所有用能建筑有耗能指標(biāo)值的評(píng)定。各用能單位需嚴(yán)格按上述能耗指標(biāo)評(píng)定值去嚴(yán)格執(zhí)行。下面闡述一些節(jié)能相關(guān)措施及節(jié)能分析。

1)采用節(jié)能型用電設(shè)備，改擴(kuò)建大型機(jī)場(chǎng)，需更新用電設(shè)備，推廣節(jié)能新產(chǎn)品，提高設(shè)備運(yùn)行效率。機(jī)場(chǎng)主要耗能設(shè)備主要有冷水機(jī)組、水泵、鍋爐、變壓器等設(shè)備。需采用節(jié)能新產(chǎn)品，符合相關(guān)國標(biāo)能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值。例如變壓器SCB11-1 000kVA與SCB10-1 000kVA做比較，根據(jù)同一廠家品牌提供變壓器參數(shù)。按負(fù)載率60%計(jì)算，SCB11-1 000kVA損耗功率為4.20kW, SCB10-1 000kVA損耗功率為4.72kW。若采用11系列的變壓器，年耗電量將節(jié)省4 555kWh。

2)合理選擇機(jī)場(chǎng)總降壓站110/10kV主變變壓器容量，總降壓站盡量位于機(jī)場(chǎng)負(fù)荷中心。下級(jí)開閉站的布置在滿足供電半徑的條件下，應(yīng)位于各建筑單體的供電負(fù)荷中心。

3)對(duì)于總降壓站在10kV側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，在下屬變電所低壓側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，對(duì)于大功率、且經(jīng)常使用的用電設(shè)備采用就地補(bǔ)償。

4)對(duì)于UPS電源、管制通信導(dǎo)航設(shè)備、助航燈光調(diào)光器、航班顯示設(shè)備、飛機(jī)用400Hz中頻電源等設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生諧波源，因此需要設(shè)置有源、無源等濾波裝置。濾掉高次諧波，減少能源損耗，同時(shí)避免諧波對(duì)電網(wǎng)造成危害。

5)按照綠色照明的要求，照明采用節(jié)能燈、高效節(jié)能光源和燈具，鎮(zhèn)流器采用優(yōu)質(zhì)熒光燈電子鎮(zhèn)流器或帶電容補(bǔ)償?shù)墓?jié)能型電感鎮(zhèn)流器，其功率因數(shù)≥0.95。大面積照明宜采用智能照明控制系統(tǒng)，樓梯間及前室采用紅外人體感應(yīng)智能開關(guān)控制。房間內(nèi)靠近窗戶的燈具單獨(dú)設(shè)置開關(guān)進(jìn)行控制；合理地控制照明時(shí)間，充分利用自然光。

6)所有供電電纜采用交聯(lián)電纜，電纜接頭應(yīng)質(zhì)量可靠、接觸電阻低，以使電纜熱損耗減少；電纜敷設(shè)的穿線管應(yīng)留有足夠的散熱空間，電纜橋架電纜的敷設(shè)間距必須嚴(yán)格按照國家的規(guī)范執(zhí)行，避免過密，以保持足夠的散熱空間。

7)航站樓樓控系統(tǒng)中對(duì)于水泵、風(fēng)機(jī)等應(yīng)采用變頻器進(jìn)行控制，采用節(jié)能控制方案。

8)機(jī)場(chǎng)有較大的廣場(chǎng)，其路燈是一個(gè)耗電大戶，由于路燈的低壓輸電線路長(zhǎng)，不僅路燈耗電，輸電線路上的耗電也很大。風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)是解決道路照明的一種理想的供電系統(tǒng)。一次性投入建設(shè)風(fēng)光互補(bǔ)路燈，即可一勞永逸地利用取之不盡用之不竭的風(fēng)能與太陽能提供穩(wěn)定可靠的照明，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

9)大型機(jī)場(chǎng)其助航燈光系統(tǒng)用電較大，應(yīng)采取必要的節(jié)能措施。對(duì)滑行道燈光系統(tǒng)在直線段設(shè)置無源反光棒替代有源傳統(tǒng)光源；不適用地區(qū)燈，采用太陽能燈，光源選用LED光源；除此之外，助航燈光系統(tǒng)光源應(yīng)大量采用LED光源。

10)停靠登機(jī)廊橋的飛機(jī)應(yīng)以橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU運(yùn)行，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算，該項(xiàng)措施可使飛機(jī)節(jié)能率高達(dá)80%。國內(nèi)各大機(jī)場(chǎng)目前正在進(jìn)行該項(xiàng)節(jié)能措施的改造，更新改造橋載設(shè)備。

4 結(jié)束語

當(dāng)前我國民航業(yè)飛速發(fā)展，供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃顯得極為重要，準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷，合理選擇總降壓站變壓器容量對(duì)機(jī)場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。在規(guī)劃供電網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，我們也要考慮一定的節(jié)能措施，節(jié)省國家資源，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保，達(dá)到綠色機(jī)場(chǎng)的要求。

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[6]建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 節(jié)能專篇(2007)[S]北京：中國計(jì)劃出版社，2007.

[7]湖南省建筑電氣設(shè)計(jì)情報(bào)網(wǎng).民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.