淺談民用航空管制樓工藝設(shè)備供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王　瀅（上海民航新時(shí)代機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院有限公司廣州分公司，廣東　廣州　510000）

?

淺談民用航空管制樓工藝設(shè)備供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王瀅（上海民航新時(shí)代機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)研究院有限公司廣州分公司，廣東廣州510000）

民用航空管制樓工藝設(shè)備供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)心得，推薦主要接線方式及供電系統(tǒng)構(gòu)成。航管設(shè)備防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、典型管制樓設(shè)備用電負(fù)荷表。

管制樓供配電；方案選擇；設(shè)計(jì)

眾所周知航管的設(shè)備機(jī)房是空中交通管制的核心地帶，而機(jī)房的電氣系統(tǒng)就應(yīng)該就是心臟和血脈。只有安全可靠的供配電系統(tǒng)才能保證機(jī)房中的設(shè)備可靠安全運(yùn)行。

隨著民航事業(yè)發(fā)展及新型設(shè)備的投入使用，民用建筑在設(shè)計(jì)規(guī)范及民航系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)上也同步地做了修正，為適應(yīng)今后設(shè)計(jì)的需要，在此淺談個(gè)人的設(shè)計(jì)心得。

1　應(yīng)該遵循的設(shè)計(jì)規(guī)范

除了現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)規(guī)范外，還需要依據(jù)民航局的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

（1）《民航空管雷達(dá)站、導(dǎo)航臺(tái)及甚高頻遙控臺(tái)配套設(shè)施配置要求》；

（2）《民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范》；

（3）《空管系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目配置標(biāo)準(zhǔn)》（內(nèi)部資料）。

2　航管設(shè)備用電電源系統(tǒng)設(shè)置

航管設(shè)備用電是特別重要負(fù)荷，設(shè)備重要負(fù)荷供電配置應(yīng)當(dāng)是：

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

設(shè)備供電采用三相五線制及單相三線制。在設(shè)計(jì)配電線路中，應(yīng)設(shè)置過(guò)流、過(guò)載兩段保護(hù)，配電系統(tǒng)各級(jí)之間有選擇性地配合。

（1）航管設(shè)備用電低壓系統(tǒng)，采用單母線分段供電方式。

（2）航管設(shè)備用電應(yīng)采用雙電源供電，在末端配電裝置處自動(dòng)切換。

（3）航管設(shè)備用電中不得接入與航管設(shè)備無(wú)關(guān)的其他負(fù)荷，不能接入其他級(jí)別的負(fù)荷，例如在設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)的直流電源系統(tǒng)用電。

（4）航管設(shè)備用電低壓系統(tǒng)，應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，盡量減少配電級(jí)數(shù)，配電級(jí)數(shù)不應(yīng)超過(guò)三級(jí)。這一條規(guī)定設(shè)計(jì)中要盡量做到，見(jiàn)圖1。

圖1　低壓配電系統(tǒng)圖

2.2航管設(shè)備的供電設(shè)施設(shè)置

（1）設(shè)備用電，在一路電源檢修或故障時(shí)，另一電源不能因電源發(fā)生故障而斷電。一般設(shè)置兩路市電供電和至少一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組，保證設(shè)備用電是兩路市電和一臺(tái)備用發(fā)電成的三電源系統(tǒng)。

（2）對(duì)于設(shè)備數(shù)量較多的管制樓，用電負(fù)荷較重（超過(guò)400kVA）則需要設(shè)置2臺(tái)專(zhuān)用變壓器，使樓宇的建筑用電和航管設(shè)備用電分開(kāi)，互不干擾。

（3）采用三電源保證供電外，還應(yīng)在設(shè)備用電的前端設(shè)置專(zhuān)用在線式UPS，保證設(shè)備用電不中斷。目前中國(guó)民用航空空中交通管制系中的航管設(shè)備供電，基本采用2組UPS-（1+1）并機(jī)系統(tǒng)。接線方式見(jiàn)圖2。

圖2　

通常在管制樓或航管樓內(nèi)，設(shè)置圖2UPS并機(jī)組兩套，形成2組1+1并機(jī)系統(tǒng)。這種接線保證4臺(tái)UPS中在極端情況下至少有1臺(tái)可以帶全部負(fù)荷運(yùn)行。

在接線上，推薦某管制樓的接線方式，也是我近年來(lái)在中南地區(qū)的管制樓設(shè)計(jì)中的典型接線豎向圖。

圖3　

在設(shè)計(jì)中電氣專(zhuān)業(yè)應(yīng)與其他專(zhuān)業(yè)共同協(xié)商，充分考慮設(shè)備運(yùn)行、供電路由、消防報(bào)警、獨(dú)立分區(qū)等因素，我的設(shè)計(jì)基本會(huì)把UPS間放在設(shè)備機(jī)房的下方，UPS間有一面是外墻。這種布置的好處：①通過(guò)封閉式母線槽，直接把電送上設(shè)備機(jī)房和管制大廳。這樣可以使供電纜線走最短最直接的路由；選用封閉式母線槽作為樓層中的供電主干線，減少了以往繁多的電纜線敷設(shè)和電纜間，節(jié)省了材料費(fèi)用和房屋的使用面積；②UPS機(jī)房會(huì)使用各自獨(dú)立精密空調(diào)，這種布局滿足廢氣和電池散熱問(wèn)題；③UPS間放在建筑物的首層，有利于動(dòng)力站的電源進(jìn)出和今后設(shè)備及電池的維護(hù)；另外接線中要求在每組2 臺(tái)UPS前端設(shè)置雙旁路可抽出式的ATS雙電源切換柜，保證了UPS前端任何一個(gè)環(huán)節(jié)，包括ATS故障或檢修，都可以有至少1臺(tái)UPS可以給設(shè)備供電。

在航管設(shè)備用電中，有不少設(shè)備需要直流電源。通常直接從動(dòng)力站給電，或者從UPS輸出柜給電。

從圖3中可以看到，設(shè)備機(jī)房設(shè)置了多組容量大的三相STS（無(wú)縫雙電源切換開(kāi)關(guān)）作為每一組機(jī)柜供電的末端處雙電源切換裝置（大約可供10～30臺(tái)機(jī)柜），三相STS開(kāi)關(guān)柜旁附屬了一臺(tái)精密配電柜最多可以有54路單相輸出，特點(diǎn)是做到每個(gè)輸出開(kāi)關(guān)在需要時(shí)可以調(diào)相（在開(kāi)關(guān)里有三個(gè)卡位，可以根據(jù)負(fù)荷分配情況隨時(shí)調(diào)整相序）。配電柜的供電輸出數(shù)量做到滿足現(xiàn)有設(shè)備的使用并考慮設(shè)備擴(kuò)容。

在精密配電柜中設(shè)有液晶多功能數(shù)字化儀表，可檢測(cè)供給各設(shè)備機(jī)柜或席位的電源電壓，及時(shí)自動(dòng)報(bào)送三相電壓的不平衡情況；多功能表還能檢查供給機(jī)柜的電源電流，隨時(shí)檢查三相電流的不平衡情況；在各路電源設(shè)有指示燈，指示通斷情況；裝有報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)電流報(bào)警、接地電阻報(bào)警、漏電流報(bào)警、頻率報(bào)警等。這些數(shù)據(jù)都傳送到管制樓的電力監(jiān)控室。

在管制席位上，每個(gè)席位都設(shè)置了單相的STS雙電源開(kāi)關(guān)盒，做到每個(gè)席位有兩個(gè)電源。

從配電柜到每個(gè)機(jī)柜或席位的配電采用耐火電纜，可采用電纜橋架上走線或線槽下走線方式。

據(jù)了解，目前在國(guó)內(nèi)有幾個(gè)管制樓的供電，采用了封閉式母線下走線（靜電地板下走線）的方式，本人認(rèn)為不可行。在《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）第8.11.2明確規(guī)定封閉式母線槽水平敷設(shè)時(shí)底邊距離地面的距離不應(yīng)小于2.2m。

另外在設(shè)計(jì)中不能遺漏了機(jī)柜也需要用市電。因此在機(jī)柜和管制席位附近應(yīng)設(shè)置有市電用電插座。

建議設(shè)計(jì)中在每一級(jí)配電柜的出線開(kāi)關(guān)上設(shè)置故障報(bào)警和顯示裝置，當(dāng)發(fā)生線路漏電時(shí)將及時(shí)報(bào)警，當(dāng)某回路有漏電現(xiàn)象時(shí)，僅切斷有漏電的回路，并跳轉(zhuǎn)至備用機(jī)柜工作。

3　航管設(shè)備用電纜線敷設(shè)設(shè)計(jì)

航管設(shè)備供電纜線敷設(shè)方式主要采用橋架和線槽兩種方式。

（1）供電的封閉式母線槽基本是采用水平吊架或沿墻線槽固定敷設(shè)。因?yàn)槟妇€槽是供電的主干線，設(shè)計(jì)時(shí)要按規(guī)范充分考慮機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)，氣體消防、工藝管線等的干擾，應(yīng)與各專(zhuān)業(yè)充分協(xié)調(diào)，選擇最優(yōu)敷設(shè)路由。

（2）機(jī)柜供電的電纜需采用優(yōu)質(zhì)高等級(jí)耐火電纜，這是因?yàn)樵诎l(fā)生火災(zāi)時(shí)，設(shè)備依然需要工作完成最后的空中交通指揮和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。機(jī)柜的電纜較多時(shí)應(yīng)敷設(shè)在橋架內(nèi)。金屬橋架通常是用1.5mm厚的整塊鋼板彎制，且具有一定的深度和封閉性。橋架的尺寸選擇原則是：載流導(dǎo)體不超過(guò)30根，線槽中電纜的總截面不超過(guò)線槽總截面的40%，要考慮散熱問(wèn)題。當(dāng)橋架在機(jī)柜上敷設(shè)時(shí)，建議采用沖孔或網(wǎng)式橋架，地面下敷設(shè)時(shí)建議采用封閉式橋架。設(shè)計(jì)中應(yīng)說(shuō)明支吊架的間隔尺寸。橋架的拐彎半徑比較大，通常不能設(shè)計(jì)成直角。在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)當(dāng)考慮附近的管線，保證橋架能正常安裝。

4　接地防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

航管樓宇的防雷主要由建筑電氣完成，航管工藝的防雷主要包括：雷電反擊、線路防雷、地極保護(hù)。

接閃器在接閃雷電時(shí)，強(qiáng)大雷電流引下地網(wǎng)泄放瞬間，會(huì)引起建筑物附近地電位急劇變化，對(duì)設(shè)備造成反擊。這種情況對(duì)設(shè)備損壞最為嚴(yán)重。因此需要在航管樓宇周邊外做一個(gè)比較大的環(huán)型接地網(wǎng)，減少電位差。

線路防雷的做法：

在動(dòng)力中心總配電盤(pán)里安裝并聯(lián)式專(zhuān)用避雷器作為第一級(jí)衰減。

在設(shè)備用電配電柜進(jìn)線處安裝并聯(lián)式電源避雷器構(gòu)成第二級(jí)衰減。

特別提醒，在機(jī)房布線設(shè)計(jì)是不能沿延建筑物外墻敷設(shè)纜線。這種做法會(huì)因雷擊時(shí)墻（柱）內(nèi)鋼筋瞬間傳導(dǎo)雷電流，瞬變磁場(chǎng)使機(jī)房?jī)?nèi)的線路感應(yīng)出瞬間的高脈沖浪涌電壓把設(shè)備擊壞。不少機(jī)房都設(shè)有法拉第籠屏蔽，盡量不要緊貼外墻內(nèi)側(cè)安裝敷設(shè)電纜線槽、橋架或配電箱。

接地保護(hù)器的設(shè)計(jì)：

航管樓宇防雷接地系統(tǒng)與航管設(shè)備直流接地系統(tǒng)是彼此獨(dú)立的兩個(gè)接地系統(tǒng)。當(dāng)有雷電流引入大地時(shí)，由于防雷接地電阻的存在會(huì)造成一個(gè)高電位，且快速上升到一個(gè)很高的電位，此時(shí)直流接地仍是大地電位，機(jī)房?jī)?nèi)將會(huì)因兩接地系統(tǒng)電壓差過(guò)高而毀壞設(shè)備。在機(jī)房入口處的直流接地和防雷接地間需要安裝了一套獨(dú)立地極保護(hù)器，使兩個(gè)接地系統(tǒng)在雷電期間兩個(gè)接地系統(tǒng)電壓差為零。而非雷電期間，兩個(gè)接地系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，確保直流接地不受干擾。

航管機(jī)房有四種接地包括：專(zhuān)用直流接地、配電系統(tǒng)工作接地、安全保護(hù)接地、防雷保護(hù)接地。

按照《民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范》（MHT-4020-2006）規(guī)定，為避免電磁干擾航管設(shè)備正常運(yùn)行，建議采用多種接地的接地線分別接到各接地母線上，用一根接地母線與接地體單點(diǎn)接地。航管設(shè)備的接地連接線應(yīng)采用多股編織銅線，且尋找最短的連接點(diǎn)連接，或采取格柵方法使各接地點(diǎn)處于等電位。

航管設(shè)備機(jī)房接地設(shè)計(jì)需要盡量做到良好的抗干擾的效果。設(shè)計(jì)方案要統(tǒng)一個(gè)基準(zhǔn)電位：將航管設(shè)備的接地線接到機(jī)房?jī)?nèi)的活動(dòng)地板下的地網(wǎng)上，再將地網(wǎng)單點(diǎn)與樓層的總等電位箱或局部等電位箱連接成點(diǎn)接地系統(tǒng)。其特點(diǎn)是減少相互干擾、泄漏靜電荷，這是規(guī)范推薦一點(diǎn)接地系統(tǒng)。

接地電阻值的設(shè)定：航管設(shè)備的直流接地電阻值的大小、以及與其他接地之間的關(guān)系應(yīng)依不同系統(tǒng)要求而定，一般要電阻不應(yīng)大于1Ω。以前的規(guī)范還有要求，如交流工作地的接地電阻不應(yīng)大于4Ω、安全保護(hù)地的接地電阻不應(yīng)大于4Ω、防雷保護(hù)地的接地電阻不應(yīng)大于10Ω，對(duì)于航管樓宇，在戶(hù)外這些接地都合并在一個(gè)接地網(wǎng)上，所以要求電阻不應(yīng)大于1Ω。且接地電阻是越低越好。

5　典型管制樓設(shè)備用電負(fù)荷表（表1）

表1　

表1為近年典型管制樓航管設(shè)備用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表，供同行設(shè)計(jì)參考。

工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)著整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，以上內(nèi)容是本人設(shè)計(jì)心得，不求標(biāo)新立異，只求千慮一得。錯(cuò)漏之處在所難免，祈請(qǐng)教正。

［1］《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-2009）.

［2］《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-2011）.

［3］《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）.

［4］《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）.

王 瀅（1962-），工程師，一直從事民用航空機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)工作三十多年，曾參與百多個(gè)民用航空機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)供配電設(shè)計(jì)、空管工程供配電設(shè)計(jì)及民用機(jī)場(chǎng)航站區(qū)、航站樓及附屬工程的供配電設(shè)計(jì)項(xiàng)目，曾擔(dān)任多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人。

TU88

A

2095-2066（2016）11-0070-03

2016-3-8