民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計

劉永勝　楊俊瑜

摘要：民用機(jī)場電氣設(shè)計既是對輸送電安全、可靠因素的考究。又是體現(xiàn)節(jié)能設(shè)計的根本。對此，本文以民用機(jī)場工程案例為切入點。對民用機(jī)場用電負(fù)荷特性實施分析，以此提出關(guān)于民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：民用機(jī)場 電氣節(jié)能 用電負(fù)荷 設(shè)計

為全面落實“節(jié)能減排”戰(zhàn)略思想，民航業(yè)已初步實現(xiàn)綠色民航、綠色建設(shè)理念。尤其在民用機(jī)場電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，不僅需對電氣設(shè)計安全性、可靠性特點予以規(guī)范控制，還應(yīng)以機(jī)場綜合發(fā)展的角度，對電氣節(jié)能設(shè)計問題實施思考，使其能夠切實機(jī)場建設(shè)成本、運行成本控制的目的。

一、工程案例

某支線民用機(jī)場等級為4C，航站樓面積為6000m²、跑道長約3000m年旅客容納量于25萬人次。該民用機(jī)場用電負(fù)荷如表1所示，其中變配電站主要用于機(jī)場供電，以單母線運行為主，通過母聯(lián)開關(guān)的設(shè)定，當(dāng)某臺變壓器發(fā)生故障時，其余變壓器可完成負(fù)荷供電，以此確保航站樓與航管樓無間斷持續(xù)供電。

二、民用機(jī)場用電負(fù)荷特性

機(jī)場作為城市交通的組成結(jié)構(gòu)，其重要性等同于市政道路。而民用機(jī)場作為用于民用航空器起飛滑行、降落停放等活動的區(qū)域，包含附屬建筑物、設(shè)施與裝置，而臨時機(jī)場與專用機(jī)場不屬于民用機(jī)場的范疇。從整體上來看，機(jī)場電能消耗量相對較高，如建筑照明和航燈照明、通風(fēng)采暖與空調(diào)辦公、氣象以及通信等設(shè)備，均耗費大量的電能。而在此過程中，民用機(jī)場用電負(fù)荷特性可從以下三點進(jìn)行分析：

首先，負(fù)荷比重。依據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ 16-2008），機(jī)場主用電負(fù)荷區(qū)為一級負(fù)荷，如候機(jī)樓、過夜房、機(jī)務(wù)用電等，同時氣象與航空管制等設(shè)施時、油庫也屬于一級用電負(fù)荷的范疇，即在高負(fù)荷比重的條件下，對機(jī)場供電系統(tǒng)安全性、可靠性愈發(fā)嚴(yán)格，從而增加系統(tǒng)建設(shè)成本。

其次，遠(yuǎn)負(fù)荷供電。機(jī)場航區(qū)內(nèi)以導(dǎo)航臺、航燈系統(tǒng)用電負(fù)荷為主，其中航燈系統(tǒng)線路長度約在8000m-10000m，利用恒流調(diào)光器對輸送電能的穩(wěn)定性實施控制，使其保持在規(guī)定電流值之上；而導(dǎo)航臺與跑道間距更是在1800m-2000m，常規(guī)供電距離約為3000-6000m，因其作為一級用電負(fù)荷，較長的供電距離會在某種程度上增加電能消耗，不利于民用機(jī)場電氣節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。

最后，電能質(zhì)量。機(jī)場導(dǎo)航和氣象、航空管制與航燈等系統(tǒng)設(shè)備作為飛行安全控制的基準(zhǔn)點，對電能質(zhì)量需求標(biāo)準(zhǔn)過高。在此過程中，雷達(dá)設(shè)備和恒流調(diào)光器的選擇，可在工作時產(chǎn)生諧波電流，從而影響供電系統(tǒng)電流波形，造成電氣設(shè)備的損耗。

三、民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計思路

（一）合理篩選變壓器、布線材料。常規(guī)角度下，民用機(jī)場變電器用電負(fù)荷需控制在85%以下，于60%最為適宜。為避免變壓器運行管理中出現(xiàn)銅損與鐵損問題，則應(yīng)以10型及其以上非晶合金變壓器為準(zhǔn)，其原因在于：非晶合金變壓器鐵芯的選擇為非晶態(tài)磁性材料，與同容量鋼芯相對比，變壓器用電負(fù)荷可降低至60%。此外，布線材料的合理選擇，能夠在供電半徑縮減的情況下，降低線路耗能。筆者通過對民用建筑的分析，可知鋁合金材料使用范圍相對較廣，其在相同電氣性能指標(biāo)的情況下，鋁合金質(zhì)量為銅芯重量的1/2，且截面高于銅芯材料1.1倍至1.25倍，加之具有價格低廉（為銅芯材料1，3-1/2）的優(yōu)勢，可在民用機(jī)場電氣節(jié)能中予以高度關(guān)注。

（二）節(jié)能設(shè)備和附件的選擇。為切實民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計理念，則應(yīng)在照明系統(tǒng)中利用人工光、自然光的有機(jī)融合，室內(nèi)室外混合照明、局部基礎(chǔ)照明、直照和間接照明等多元化照明手段，規(guī)避重復(fù)光。同時，依據(jù)精準(zhǔn)運算與合理配光的方式，通過節(jié)能光源、節(jié)能燈具、節(jié)能器件的合理選擇，對燈具自身耗能予以控制。

結(jié)合《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-2004）相關(guān)規(guī)定，LPD（照明功率密度值）是衡量節(jié)能效果的關(guān)鍵指標(biāo)。其機(jī)場室內(nèi)的選擇以直管熒光燈為基準(zhǔn)，且其管徑應(yīng)控制在26mm以下，在條件允許的范圍內(nèi)，可優(yōu)先選擇三基色熒光燈，以此滿足照明節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；室外照明主要為LED光源（發(fā)光二極管），不僅可實現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)變，還可切實燈具無功補償目標(biāo)。

（三）設(shè)備計量管理

現(xiàn)階段，民用機(jī)場節(jié)能技術(shù)涉及照明節(jié)能和采暖節(jié)能、熱水節(jié)能與變配電節(jié)能、通風(fēng)節(jié)能、給排水節(jié)能與其它（太陽能發(fā)電、電動遮陽簾）等，結(jié)合國家建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)，公共建筑設(shè)計，其應(yīng)以計量裝置、監(jiān)測系統(tǒng)的輔助加裝，對設(shè)備能耗予以有效控制。如圖1所示，專業(yè)化Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)，由測控單元、通信設(shè)備、計算機(jī)設(shè)備組合而成，利用數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制與動態(tài)監(jiān)測等手段，對機(jī)場設(shè)備予以全方位監(jiān)控，其監(jiān)控系統(tǒng)又可分為管理層（電源、主機(jī)、打印機(jī)等）、通信層（TCP/IP、服務(wù)器、通信網(wǎng)關(guān)等）、設(shè)備層（保護(hù)裝置、控制器、儀表、測量儀表與斷路器等）。

四、結(jié)束語

總結(jié)上文，民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計具有復(fù)雜性、專業(yè)性的特點，其設(shè)計內(nèi)容相對較多，和機(jī)場用電負(fù)荷密切相關(guān)。對此，應(yīng)在民用機(jī)場建設(shè)階段，遵循“節(jié)能原則”，在降低能耗的條件下，實現(xiàn)電氣節(jié)能設(shè)計的目標(biāo)，即以合理篩選變壓器、布線材料，節(jié)能設(shè)備和附件的選擇，設(shè)備計量管理為關(guān)鍵點，以根源的角度，推進(jìn)民用機(jī)場電氣節(jié)能設(shè)計質(zhì)量與水平的提升。