民用機場供配電系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能措施探討

摘 要：進入新世紀(jì)以來，我國民航業(yè)經(jīng)歷了飛躍式的發(fā)展，航空網(wǎng)絡(luò)日益完善，民航業(yè)在建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國的道路上發(fā)揮了巨大作用。機場供配電系統(tǒng)作為機場運行的源動力，其重要性不言而喻，同時現(xiàn)代機場大量的信息化、智能化設(shè)備以及附屬配套設(shè)施也使其成為了高耗能區(qū)域。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進，民航局也提出了建設(shè)“四型機場”的要求，因此在民用機場中構(gòu)建節(jié)能高效、安全可靠的供配電系統(tǒng)對我國民航產(chǎn)業(yè)的長期健康發(fā)展有著重大意義。

關(guān)鍵詞：民用機場;供配電系統(tǒng);節(jié)能

1 機場電氣設(shè)備特點

1.1 供電可靠性要求高

民用機場的主要用電負(fù)荷等級為一級、二級負(fù)荷。一般要求一級負(fù)荷必須有2路獨立的電源進行供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時，另一路電源不至于同時受到損壞;對于一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，還必須增設(shè)應(yīng)急電源（一般設(shè)置柴油發(fā)電機組，也可設(shè)置不間斷電源裝置UPS），切換時間需要滿足相應(yīng)的設(shè)備特性。

1.2 設(shè)備種類多

民用機場必須具備比較完善的、具有各種專業(yè)性功能要求的設(shè)施，如空調(diào)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、設(shè)備自動化管理系統(tǒng)等，使其具有良好的硬件服務(wù)環(huán)境。也存在大量的照明燈具、風(fēng)機、空調(diào)、泵類以及電鍋爐等用電設(shè)備，感性負(fù)荷較多，運行時會使供配電系統(tǒng)中無功功率增大。

1.3 電氣系統(tǒng)復(fù)雜

由于民用機場中建筑體量較大，且類似航站樓、綜合樓、航管樓等建筑具有很強的功能性，內(nèi)部用電設(shè)備種類多，電能消耗相對較大，對供電可靠性的要求也高，除正常市電供應(yīng)外還需考慮應(yīng)急電源的投入與切換，需要聯(lián)動的設(shè)施多，這就使得機場的電氣系統(tǒng)較為復(fù)雜。

1.4 遠(yuǎn)距離供電

機場的供配電系統(tǒng)中用電負(fù)荷比較分散，除了各單體建筑的供電需求外，還包括助航燈光、場區(qū)照明、圍界安防、導(dǎo)航臺等用電負(fù)荷，這些線路的供電距離往往在幾千米以上甚至更遠(yuǎn)，這就對供電線路的穩(wěn)定性、可靠性提出了較高要求。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.1 合理設(shè)置變壓器的容量和臺數(shù)

供配電系統(tǒng)中，變壓器容量配置的主要依據(jù)就是計算負(fù)荷，機場包括的用電設(shè)備很多，不同性質(zhì)的建筑配套的設(shè)備都有其各自不同的特征以及運行方式，如航站樓內(nèi)的安檢系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、空調(diào)、照明、電梯以及風(fēng)機負(fù)荷等。所以當(dāng)計算負(fù)荷時，就要根據(jù)其各自不同的特點以及運行方式得到其系數(shù)，在保障用電需求的情況下進行負(fù)荷計算，變壓器的負(fù)載率不應(yīng)大于85%，一般以60%為宜。對機場用電區(qū)域進行合理劃分，變壓器的設(shè)置要盡量靠近負(fù)荷中心，縮小供電半徑，除此之外還要對變壓器的運行效率、以及輸出功率因數(shù)等進行考慮。

2.2 合理規(guī)劃供電路由及線纜規(guī)格

民用機場主要分為航站區(qū)和飛行區(qū)，航站區(qū)用電負(fù)荷為各單體建筑及場區(qū)照明等，飛行區(qū)用電負(fù)荷主要為助航燈光、站坪照明、圍界安防以及場內(nèi)導(dǎo)航臺等。對于航站區(qū)內(nèi)各建筑比較分散，相同負(fù)荷等級的設(shè)施設(shè)備用電可選擇就近引自同等級的建筑;同時飛行區(qū)供電距離較遠(yuǎn)，要對供電路由進行合理的規(guī)劃，盡量走直線，避免不合理的浪費。在保證供電電壓合理范圍內(nèi)，提高線路的電壓等級減少電能輸送中的電能損耗，同時也可以提高設(shè)備的絕緣性能;若線路過長可選擇截面較大的線路，但需確保線路熱穩(wěn)定，做好降壓及線路保護工作，確保其安全地實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計。

2.3 電能質(zhì)量的治理與監(jiān)控

機場是兼顧地面運營保障及空中飛行管制的綜合性交通基礎(chǔ)設(shè)施，其安全保障等級就決定了運行過程中會有大量的非線性負(fù)荷用電設(shè)備，各種電氣設(shè)備的應(yīng)急電源多采用柴油發(fā)電機、UPS、EPS等，在使用過程中會產(chǎn)生大量的諧波。諧波會對供配電系統(tǒng)中的變電器、輸配電線路、用電設(shè)備等產(chǎn)生很大危害，增加系統(tǒng)電能損耗，破壞供電系統(tǒng)的安全。因此在供配電系統(tǒng)中應(yīng)采用在用戶進線處加裝串聯(lián)電抗器、在諧波源附近安裝交流濾波裝置等措施，減小諧波含量。同時加裝基與DFT算法的諧波測量裝置，做到實時監(jiān)控，保障設(shè)備的正常運行。

2.4 提高功率因數(shù)與節(jié)電

機場用電負(fù)荷中存在大量的照明燈具、水泵、排風(fēng)機等設(shè)備，在運行中會產(chǎn)生大量的無功功率，會線路、變壓器等用電損耗增加，同時依據(jù)《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ243-2011）的規(guī)定“10kV及以下無功補償宜在配電變壓器低壓側(cè)集中補償，且補償后功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9”，因此合理的選擇無功補償方式（如并聯(lián)電容器）對配電網(wǎng)和配電變壓器有降損作用，使供配電系統(tǒng)中的無功功率就地分區(qū)分層基本平衡，避免經(jīng)長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。

2.5 能效監(jiān)測與管理

民用機場是保障航空安全飛行的核心載體，機場對電能質(zhì)量要求較高，同時用電設(shè)備多，電能消耗大，對于機場用電設(shè)施進行能效監(jiān)測與管理是很有必要的。通過對機場整體和局部實時耗能數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)視，進行數(shù)據(jù)分類、趨勢分析、指標(biāo)追蹤等，為機場提供能源設(shè)計、運維的管理建議和方案，及時對問題設(shè)備進行處理、更換，從而實現(xiàn)管理節(jié)能和設(shè)備節(jié)能的相結(jié)合。

3 總結(jié)

當(dāng)前我國的能源安全形勢并不樂觀，隨著國內(nèi)民航業(yè)的快速發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約、生態(tài)友好、低碳運行的民用機場是勢在必行的，也是新時代民航強國戰(zhàn)略的重要組成。本文針對機場電氣設(shè)備的特點，提出了一些切實可行的有效措施，也希望對機場供配電系統(tǒng)設(shè)計起到一定的幫助，助力我國四型機場的建設(shè)！

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作者簡介：張志濤（1991-），男，陜西西安人，碩士研究生，研究方向為民用機場供配電、助航燈光系統(tǒng)等。