陳顯山

（上海建工集團股份有限公司，上海 200032）

0 引言

不停航實施機場升級改造工程與一般的、局部的機場升級改造相比，實施方案的策劃因工序交叉復(fù)雜、難度大、要求高等問題，從而需考慮的更嚴密和安全可靠。一般情況下，機場改造工程的方案策劃，先由業(yè)主或投資方在完成了項目投資決策后，經(jīng)相關(guān)部門或咨詢公司根據(jù)可行性研究報告的內(nèi)容提出具體方案要求，再由設(shè)計公司進行深化，提供可施工的圖紙，交承包商予以實施。承包商在完成施工圖設(shè)計交底后，按照業(yè)主的不停航施工要求，著手策劃更具體、可行的施工方案?？紤]到本項目的特殊性，該項目的整體實施方案的策劃交由總承包商的管理團隊自行考慮，業(yè)主將予以全程配合。

1 項目概況

該項目位于南太平洋上的一個島國，機場規(guī)劃設(shè)計為計劃在2045年滿足年旅客吞吐量60萬人次，高峰300人次/h，機場為4E級別。該改造項目分為新建和改擴建兩個部分，新建航站樓為一層半式，一層為出發(fā)層，設(shè)有辦票及安檢功能，作為進港通道；二層主要為出發(fā)層，設(shè)有候機廳；現(xiàn)有航站樓則充分利用，改造內(nèi)部功能，重塑空間，更改為共享大廳、到達區(qū)域性行李大廳、集中辦公等功能。總建筑面積為12573m2，航站樓總建筑面積為11777m2，能源中心建筑面積為796m2。

2 機場原有供配電系統(tǒng)配置

本機場項目原供配電系統(tǒng)是1987年由日本國進行的設(shè)計，采用的是6.3kV高壓電接入，500kVA變壓器，低壓輸出為415V。在2008年初，其國家電力局進行了電氣改造，國家電網(wǎng)升級至22kV等級，并備兩臺常用500kVA的應(yīng)急發(fā)電機組，發(fā)電機組彼此互為備用；原低壓配電柜供配電配置繼續(xù)沿用未做調(diào)整；市政供電及應(yīng)急發(fā)電機組變電站位于機場的西側(cè)。

3 新建供配電系統(tǒng)方案策劃

3.1 供配電系統(tǒng)的總體升級方案策劃

經(jīng)實地考察，原有供配電系統(tǒng)除供電網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)圖外的資料均已無法找到，供配電設(shè)備機房的空間已不適用于擴容或重新改造，原有供配電系統(tǒng)電器元器件的老化程度較高，特別是低壓末端配電箱內(nèi)存在電器電線老化的情況，整體情況均無法滿足機場運行的正常需要且亟須予以更新和調(diào)整。在與機場管理局溝通后，同意在機場東側(cè)新建一個動力中心（供配電系統(tǒng)、給水消防水系統(tǒng)）以保障供應(yīng)機場升級后所有設(shè)施設(shè)備安全、可靠運行。

供配電系統(tǒng)的核心設(shè)備統(tǒng)一設(shè)置在新建的動力中心內(nèi)，即市政提供供電22kV高壓回路從指定進戶點引入動力中心，內(nèi)設(shè)高低壓變配電站，并設(shè)置多臺發(fā)電機組作為應(yīng)急供電電源，適當考慮富裕容量便于機場其他配電設(shè)施的接入。

鑒于不停航施工的基本要求，為了最大限度避免新舊供配電系統(tǒng)的交叉運行，不影響機場航空及管理設(shè)施的正常使用，也便于今后施工過程中能夠根據(jù)施工進度的安排需要將供配電適當分段供電，給予不停航過程實施提供可靠的供電保障。將機場值機區(qū)、出境功能區(qū)、主要弱電和航電設(shè)備機房均設(shè)置在新建區(qū)域，入境功能區(qū)和多數(shù)辦公區(qū)域則設(shè)置在升級改造區(qū)域，力爭整個供電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)新建區(qū)域與升級改造區(qū)域的獨立供電，從而不影響今后施工時的供電系統(tǒng)的新舊切換。

3.2 用電負荷劃分及用電量的初步估算

參考國內(nèi)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16—2008）[1]、《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052—2009）[2]，以及《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ243—2011）[3]的有關(guān)用電負荷分級的考慮，根據(jù)該國家現(xiàn)有機場設(shè)備及將來機場的發(fā)展因素，以及國際航空機場管控服務(wù)及通信等拓展考慮，綜合分析和考慮升級改造時機場的正常運營，對修建區(qū)域的用電負載分布、負荷、用電量進行初步估算，經(jīng)匯總計算后如表1所示。

表1 用電負載估算表

其中，機場工藝負荷、消防負荷作為一級負荷，一般照明、一般動力、貨梯等作為三級負荷。

3.3 低壓配設(shè)電容補償裝置的考慮

參考國內(nèi)相關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范的標準，以負載性質(zhì)和功率計算為依據(jù)，擬定新建區(qū)域和升級改造區(qū)域（不考慮廊橋）兩路供電，選配無功功率補償，補償值不小于270kVar（400V）；通過計算，新建區(qū)域和升級改造區(qū)域的負載估算如表2所示。

表2 電容補償后用電負載估算表

3.4 供配電系統(tǒng)的規(guī)劃及可靠性的考慮

基于以上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和整理，綜合機場局有關(guān)今后機場管理和運行的需要，從實際應(yīng)用及經(jīng)濟成本效益考慮，結(jié)合用電區(qū)域劃分，動力中心內(nèi)供配電設(shè)施方案為保證可靠性[4]，整體供配電系統(tǒng)的規(guī)劃及基本管理要求確定如下。

3.4.1 高壓22kV進戶及配置

根據(jù)其國家實際供電能力和當?shù)仉娋W(wǎng)布局的調(diào)研結(jié)果，當?shù)毓╇娋置鞔_表示僅能提供一回路22kV高壓進戶?？紤]到新建和升級改造區(qū)域的供電可靠性和安全性，基于國內(nèi)雙路電源供電保障的可靠性配置理念，將高壓進戶后設(shè)置二臺高壓出線柜進行分回路供電，在變壓器高壓側(cè)設(shè)置高壓隔離開關(guān)，在低壓側(cè)進行保障性輔助供電，即在本項目上選用二回路高壓出線配置。

3.4.2 供配電計量方式及配置

計量方式，一般區(qū)分為高供高量和高供低量兩種，而機場所在國習慣采用高壓供電、低壓側(cè)計量，即高供低量的計量方式。故本項目高壓柜內(nèi)不設(shè)置高壓計量CT，在兩組低壓柜組進線開關(guān)處設(shè)置低壓計量CT，精度選用0.2級，并配用數(shù)字式多功能儀表；低壓饋線柜每饋線回路均設(shè)置計量CT，配用數(shù)字式多功能儀表，精度選用0.5級；設(shè)置監(jiān)控主機通訊連接所有數(shù)字式多功能儀表，組建電能管理系統(tǒng)，便于機場方面日常運營管理。

3.4.3 干式主變壓器選配

主變壓器的選擇，根據(jù)負載特性和所裝接的容量，結(jié)合電容補償裝置的補償能力，動力中心用地場地的特點，也為了便于今后日常維護使用，考慮配置兩臺環(huán)氧樹脂真空澆注節(jié)能型干式變壓器，經(jīng)計算比對，在計算負荷率均在72%左右的選型為合適，故本項目800kVA容量的SCB11型干式變壓器最能夠符合經(jīng)濟運行要求。

3.4.4 低壓柜配電邏輯分析

為了確保低壓供電安全可靠，既能獨立分供兩個區(qū)域用電，又能最大限度地相互備用。在兩組低壓柜間設(shè)置聯(lián)絡(luò)柜一臺，當在高壓市電、應(yīng)急發(fā)電機組中僅有一種供電方式能夠正常供電時，聯(lián)絡(luò)柜方可合閘，且在聯(lián)絡(luò)柜與兩組低壓柜的進線開關(guān)設(shè)有機械和電氣聯(lián)鎖；對于大功率的設(shè)備，如空調(diào)回路具備失壓脫扣功能，需人工手動恢復(fù)合閘。

3.4.5 應(yīng)急發(fā)電機組的配置

機場的運行安全可靠性與確保人身安全息息相關(guān)，為保證供配電系統(tǒng)的高可靠性能，供配電系統(tǒng)的規(guī)劃方案要求設(shè)置3臺常用800kVA的應(yīng)急發(fā)電機組。日常運行時任一高壓饋電回路失電，單臺應(yīng)急發(fā)電機組即刻啟動供電；3臺800kVA應(yīng)急發(fā)電機組中兩臺為常用狀態(tài)下的應(yīng)急供電，第3臺應(yīng)急發(fā)電機組為常用應(yīng)急發(fā)電機組故障狀態(tài)下的備用應(yīng)急發(fā)電機組，當其中一臺發(fā)電機組故障時，予以應(yīng)急啟動供電，即兩用一備。

3.5 備用電源UPS供電考慮

機場航空航電弱電系統(tǒng)的供配電，根據(jù)國內(nèi)通用建筑設(shè)計規(guī)范要求及相關(guān)民航機場建設(shè)規(guī)范要求，參考國內(nèi)有關(guān)航站樓航電保障設(shè)置，供配電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)立獨立供配電回路，并考慮航電系統(tǒng)配置大容量的UPS不間斷電源進行保障，考慮到航空航電弱電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，我們也配備兩臺大容量UPS不間斷電源進行并聯(lián)冗余保障供電[5]，滿載狀態(tài)下輸出電壓波動應(yīng)控制在±1%，以此保障外線電源故障或市電與發(fā)電機組的切換瞬間的供電可靠性。

3.6 末端經(jīng)營性計量配置考慮

項目所在國機場經(jīng)營性管理的收支主要為場地租賃費和日常水電費用，鑒于目前用電配置采用的是低壓柜側(cè)集中計量，且機場公共區(qū)域及辦公場所的用電不存在攤銷，故針對機場內(nèi)考慮對外租賃經(jīng)營場所、商鋪進行配置考慮，即在獨立場所的動力配電箱內(nèi)設(shè)置電力儀表進行單回路供電計量，或?qū)τ陬A(yù)留的臨時場地供電回路配置電力儀表，以便于當?shù)貦C場管理局經(jīng)營性的需要；整個機場的空調(diào)通風設(shè)置采用集中供配電，不考慮單獨用電計量。

3.7 防雷和接地系統(tǒng)配置

結(jié)合該項目的性質(zhì)和規(guī)模，考慮該項目按照第二類防雷標準設(shè)計，弱電智能化系統(tǒng)設(shè)備雷電防護等級考慮為B級；整體低壓接地系統(tǒng)考慮采用TN-S接地系統(tǒng)。

4 新舊供配電系統(tǒng)可靠切換的實施策劃

4.1 可靠切換操作的原則

（1）切換前的新系統(tǒng)必須經(jīng)過反復(fù)檢測使用正常。

（2）嚴格控制在機場管理局允許的時間段內(nèi)完成切換操作。

（3）嚴格執(zhí)行切換步驟進行操作。

（4）嚴格服從統(tǒng)一指揮調(diào)度。

4.2 人員組織準備策劃

（1）以項目部為指揮組，設(shè)立指揮長統(tǒng)一指揮調(diào)度，機電總承包方配置送電、受電、聯(lián)絡(luò)、安全監(jiān)督等相應(yīng)操作崗位人員。

（2）明確供配電的投切、關(guān)斷操作步驟，崗位操作人員應(yīng)當已經(jīng)參加必要的學習和培訓，并能夠熟練地掌握相應(yīng)的操作。

（3）操作和檢測儀器工具及安防準備到位，萬用表、兆歐表、放電棒、絕緣手套或絕緣鞋、拆裝工具等。

（4）外方供電局、機場管理局相關(guān)責任人或操作人員到崗。

4.3 新舊供配電系統(tǒng)切換實施方案組織策劃

（1）新建能源中心設(shè)備安裝就位，相關(guān)檢測已經(jīng)完成，市政供電22kV/0.4kV高低壓變配電系統(tǒng)的調(diào)試與試運行，供電正常；三臺0.4kV800kVA發(fā)電機組單機和并機調(diào)試與試運行，供電正常；市政供電與發(fā)電機組的投切聯(lián)動調(diào)試，供電正常。

（2）新建航站樓區(qū)域供電干線支線電纜電線敷設(shè)到位，絕緣測試完成，回路檢測完成；升級改造區(qū)域的供電干線電纜也可以提前敷設(shè)至進戶電纜管溝井區(qū)域并盤置（但應(yīng)當做好電纜端頭的防水保護措施），且動力中心區(qū)域電纜暫不接入供電回路，室外電纜管溝可以提前予以封蓋，避免電纜溝的長期曝露和其他不安全因素。

（3）在現(xiàn)有機場航站樓旁側(cè)搭設(shè)臨時入境管理區(qū)，臨時供電可經(jīng)由新建的能源中心輸出或原供配電站，原則上建議設(shè)立在新建能源中心附近，以便于原供配電站的整體供電關(guān)斷。

（4）與機場管理局協(xié)調(diào)供配電的投切、關(guān)斷等計劃節(jié)點，宜選擇航班密度最低的空隙時間段，以書面工作聯(lián)系單的方式正式通知機場管理局并獲得批準，明確正式搬遷或啟用新建航電及出入境管理功能系統(tǒng)。

（5）在臨時入境管理區(qū)供電保障穩(wěn)定后，根據(jù)批準的投切、關(guān)斷計劃節(jié)點，停止供電原航站樓升級改造區(qū)域，原變配電站內(nèi)應(yīng)及時關(guān)斷斷路器，及時拆卸饋線電纜，拆除該升級改造區(qū)域內(nèi)的所有供配電裝置。

以上的方案策劃能夠極大地避免新舊交叉供電，避免了今后二次拆除和檢修工作給新建新增置系統(tǒng)管線、設(shè)備使用上的不穩(wěn)定隱患，最大限度確保了新舊供電切換的可靠性。

5 結(jié)語

隨著企業(yè)不斷的適應(yīng)國際建設(shè)項目的發(fā)展，我國的專業(yè)工程師需要立足于境外項目的實際性質(zhì)和項目所在地的特點，尊重當?shù)貒囊?guī)范習慣，結(jié)合項目的今后使用需要，綜合考慮整體設(shè)計方案，積極的提出方案要求，提前做好方案規(guī)劃，并以此作為該項目的基本設(shè)計要求。而方案的策劃也需要與今后項目的實施密切聯(lián)系起來，以使方案策劃在很大程度上讓設(shè)計公司少走彎路，也為設(shè)計人員提供了具體的方向，更在很大程度上為今后的施工和運維提出了指導(dǎo)思路和指引。

目前該項目已經(jīng)順利竣工并已交付投入使用，該方案策劃的專業(yè)實施內(nèi)容得到了嚴格的實施，在項目的實施過程中，相關(guān)專業(yè)擴初圖紙、專業(yè)施工圖紙，乃至整套施工設(shè)計圖紙和不停航實施方案等，均非常順利的通過了當?shù)貦C場管理局和相關(guān)專業(yè)咨詢工程師的審核。