國際機(jī)場航站樓用電負(fù)荷調(diào)研與應(yīng)用

摘 要：通過實地調(diào)研已投運(yùn)的國際機(jī)場航站樓變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)，考慮季節(jié)性和進(jìn)出港航班流量等因素，研究用電負(fù)荷分布特征，框定國際機(jī)場航站樓用電負(fù)荷指標(biāo)的區(qū)間，分析負(fù)載類型之間的占比對負(fù)載率高低的影響程度。以調(diào)研數(shù)據(jù)和研究成果為準(zhǔn)繩，并結(jié)合新建航站樓內(nèi)設(shè)備設(shè)施用電功率，應(yīng)用負(fù)荷計算軟件，確保某國際機(jī)場新建航站樓用電負(fù)荷的設(shè)計指標(biāo)與運(yùn)行指標(biāo)能完美統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：航站樓; 用電負(fù)荷; 變壓器安裝容量密度; 負(fù)載率; 負(fù)載類型

中圖分類號： TU855

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

文章編號： 1674-8417（2024）11-0045-09

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.11.009

0 引 言

為更好地滿足某國際機(jī)場新建航站樓用電負(fù)荷發(fā)展需求，本項目結(jié)合所處西北地域和當(dāng)?shù)孛褡逄厣?，調(diào)研分析國內(nèi)功能相同和面積相近的大型國際機(jī)場航站樓用電負(fù)荷設(shè)置情況，為合理設(shè)計某新建航站樓用電負(fù)荷提供技術(shù)支撐。

1 工程概況

某國際機(jī)場地處西北邊陲，作為“一帶一路”倡議建設(shè)中重要的樞紐型門戶機(jī)場，著力打造平安機(jī)場、綠色機(jī)場、智慧機(jī)場、人文機(jī)場的四型機(jī)場。該國際機(jī)場新建航站樓以“天山”為主體形象造型，建筑面積地上約50萬m2，平面布局采取了幾何邏輯感較強(qiáng)，簡單易讀的直線性構(gòu)型設(shè)計，分為1個主樓和3根平行指廊，主樓面寬約684 m，進(jìn)深約215 m，3根指廊寬度均為42 m，共設(shè)有67座固定登機(jī)橋，70個近機(jī)位。航站樓地下1層、地上4層，自上而下分別是出發(fā)景觀商業(yè)夾層、出發(fā)值機(jī)辦票及國際出發(fā)候機(jī)層、國內(nèi)混流及國際到達(dá)層、機(jī)坪層、地下機(jī)房及設(shè)備管廊層。航站樓國內(nèi)國際旅客分離，國內(nèi)旅客的出發(fā)和到達(dá)在同層混合，國際旅客的出發(fā)到達(dá)旅客上下分層，出發(fā)層在上，到達(dá)層在下。

2 設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

涉及確定用電負(fù)荷指標(biāo)、變壓器負(fù)載率和變電站位置等的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和原則較多，鑒于國際機(jī)場航站樓既屬于民用建筑又屬于交通類建筑，加之國際機(jī)場航站樓具有建筑面積大和功能復(fù)雜等特點(diǎn)，因此設(shè)計時執(zhí)行各類規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及其條文，主要有GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》［1］、JGJ 243—2011《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》［2］、07JSCS-JD《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（節(jié)能專篇-電氣）2007》［3］、09JSCS-D《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（電氣）2009》。

對大型國際機(jī)場航站樓而言，航站樓內(nèi)變壓器負(fù)載率不能太高，而且比常規(guī)民用建筑宜低10%～25%的幅度。

3 負(fù)荷分級

交通建筑中用電負(fù)荷等級應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷及三級負(fù)荷。對本項目而言，一級負(fù)荷包括但不限于公共區(qū)域照明、電梯、送排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備、排污泵、生活水泵、行李處理系統(tǒng)、機(jī)坪照明和機(jī)坪機(jī)務(wù)等。二級負(fù)荷包括但不限于公共場所空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、自動扶梯和自動人行道等用電負(fù)荷。不屬于一級和二級的用電負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，例如值機(jī)區(qū)、候機(jī)區(qū)、到達(dá)區(qū)的商業(yè)、餐飲、廣告和娛樂服務(wù)等用電負(fù)荷。

某國際機(jī)場航站樓結(jié)合建設(shè)單位對商業(yè)餐飲運(yùn)營需求，值機(jī)區(qū)、候機(jī)區(qū)、到達(dá)區(qū)的商業(yè)、餐飲、廣告和娛樂服務(wù)等，用電負(fù)荷可按二級負(fù)荷考慮。也就是說，提高了這些用電負(fù)荷的供電等級要求。

4 案例對比

調(diào)研選取的對象是大型國際機(jī)場航站樓。大型國際機(jī)場航站樓變壓器安裝容量密度如表1所示。

表1中的航站樓建筑面積基本上與某新建航站樓相近，均屬于大型國際機(jī)場航站樓，變壓器安裝容量密度位于121～167 VA/m2區(qū)間。經(jīng)電力負(fù)荷計算，某新建航站樓變壓器安裝容量密度為127 VA/m2，這一指標(biāo)位于被調(diào)研的大型國際機(jī)場航站樓用電指標(biāo)區(qū)間，直接驗證了計算的準(zhǔn)確性、合理性和有效性。

5 案例調(diào)研

為分析國際機(jī)場航站樓變壓器在實際運(yùn)行過程中使用情況，實地調(diào)研了虹橋國際機(jī)場T2航站樓、浦東國際機(jī)場T2航站樓和浦東國際機(jī)場T1航站樓等，對變壓器在實際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集。

5.1 虹橋國際機(jī)場T2航站樓

5.1.1 變壓器安裝容量密度

虹橋T2航站樓共計10個變電站，分布在長廊和主樓。虹橋T2航站樓的變壓器安裝容量密度如表2所示。

5.1.2 變壓器負(fù)載率

通過實地調(diào)研，收集了虹橋T2航站樓從2016年7月至2017年6月的一年之間各變壓器的當(dāng)月實際運(yùn)行負(fù)載率數(shù)據(jù)。

虹橋T2航站樓各臺變壓器月峰值負(fù)載率如圖1所示。

從圖1中可以清晰地看出，虹橋T2航站樓的大部分變壓器月峰值負(fù)載率在35%～45%之間。

5.1.3 變壓器所帶負(fù)載類型及占比

虹橋T2航站樓的變壓器所帶負(fù)載類型及各類負(fù)載安裝功率的占比如表3所示。

5.1.4 負(fù)載率50%的變壓器所帶負(fù)載分析

負(fù)載率最大值基本都在50%的變壓器有1T1、1T2、5T2、6T2、8T2。虹橋T2航站樓最大負(fù)載率50%左右的變壓器負(fù)載類型如圖2所示。

從圖2可知，這些變壓器所帶的負(fù)載中，空調(diào)動力類的用電設(shè)備所占比重很大，其次是機(jī)坪工藝用電（包括飛機(jī)空調(diào)車、機(jī)務(wù)高桿燈和飛機(jī)400 Hz電源等），再次就是照明插座用電。此三類負(fù)載安裝功率的占比之和高達(dá)90%。

變壓器的負(fù)載率最大值均在50%波動，這基本可以保證當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時，另一臺變壓器可以承擔(dān)全部負(fù)荷。

通過調(diào)研獲悉，現(xiàn)場后勤保障部門技術(shù)工作人員對變壓器使用情況及負(fù)載率的整體需求是，變壓器的實際負(fù)載率可以為工作人員檢修供電設(shè)備和線路提供很大的方便，而不用擔(dān)心檢修對航站樓用電造成影響。

5.1.5 5月份負(fù)載率增加迅猛的變壓器所帶負(fù)載分析

由圖1可知，5月份負(fù)載率增加迅猛的變壓器有1T1、1T2、6T1、8T2、9T1、10T2。從表3可知，這些變壓器所帶的負(fù)載中，首先空調(diào)動力類的用電設(shè)備所約占25%，同時機(jī)坪工藝用電和照明插座用電的占比之和達(dá)60%。原因是，5月份屬于過渡季節(jié)，空調(diào)用量不大，“五一”假期進(jìn)出港航班多，2個因素疊加引起的效應(yīng)。

5.1.6 空調(diào)使用量大的7月、8月的變壓器所帶負(fù)載分析

由圖1可知，7月、8月負(fù)載率并未出現(xiàn)較大波動變化。由表3分析可知，這些變壓器所帶的負(fù)載中，空調(diào)動力類的用電設(shè)備沒有集中在某一臺或幾臺變壓器上，而是分散在各個變壓器來供電。另外，變壓器5T2、6T2各自帶載的是四管制用小功率一次側(cè)冷水泵、冷卻泵和熱水泵。

5.2 浦東國際機(jī)場T2航站樓

5.2.1 變壓器安裝容量密度

浦東T2航站樓的變壓器安裝容量密度如表4所示。

5.2.2 變壓器負(fù)載率

經(jīng)實地調(diào)研得到日常管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)涵蓋了浦東T2航站樓從2016年7月至次年5月主要變壓器的每月實際運(yùn)行峰值負(fù)載率數(shù)據(jù)。浦東T2航站樓主要變壓器月峰值負(fù)載率如圖3所示。

通過對比浦東T2航站樓和虹橋T2航站樓變壓器負(fù)載率的實際測量數(shù)據(jù)可以得到，浦東T2航站樓變壓器的最大負(fù)載率基本都在40%～60%，10月、1月份最大值會攀升至63%。

5.2.3 負(fù)載率40%的變壓器所帶負(fù)載分析

浦東T2航站樓負(fù)載率約40%的變壓器負(fù)載類型如圖4所示。

如圖4顯示，這3臺變壓器的負(fù)載類型主要以空調(diào)動力、機(jī)坪工藝用電和照明插座用為主，此3類負(fù)載安裝功率的占比之和高達(dá)約90%。這一點(diǎn)和虹橋T2航站樓的情況非常類似。

5.2.4 主要變壓器負(fù)載率變化分析

（1） 1#變電站的1#甲、1#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢不一致，呈現(xiàn)出反對稱;經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，主要原因是1#乙相對于1#甲變壓器所帶的負(fù)載中，機(jī)坪工藝類的用電設(shè)備所占比重很大。

（2） 3#變電站的3#甲、1#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢基本一致，但3#甲變壓器在1月負(fù)載率突然增加;出現(xiàn)這一變化的因素是2017年1月28日是春節(jié)假期，3#甲變壓器所帶的負(fù)載中的機(jī)坪工藝用電、照明插座用電和商業(yè)廚房用電的占比之和達(dá)約72%。

（3） 5#變電站的5#甲、5#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢基本一致，但5#甲變壓器負(fù)載率遠(yuǎn)大于5#乙變壓器，且10月負(fù)載率突然增加;經(jīng)實際運(yùn)行核實，5#乙變壓器所帶的機(jī)坪工藝負(fù)載沒有投入使用;同時，10月份是國慶假期，國內(nèi)國際進(jìn)出港航班多，5#甲相對于5#乙變壓器所帶的負(fù)載中，空調(diào)動力和照明插座類的用電設(shè)備之和所占比重更大。

（4） 7#變電站的7#甲、7#乙兩臺變壓器負(fù)載率變化，無規(guī)律，主要是兩臺變壓器所帶的負(fù)載的占比分散。

（5） 9#變電站的9#甲、1#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢基本一致，但9#甲變壓器在1月負(fù)載率突然增加;出現(xiàn)這一變化的因素是2017年1月28日是春節(jié)假期，9#甲變壓器所帶的負(fù)載中的機(jī)坪工藝用電、照明插座用電和商業(yè)廚房用電的占比之和達(dá)約78%。

5.3 浦東國際機(jī)場T1航站樓

5.3.1 變壓器安裝容量密度

浦東T1航站樓的新建區(qū)指廊和主樓以及改建區(qū)，共計8個變電站，分布在指廊和主樓以及改建區(qū)。浦東T1航站樓的變壓器安裝容量密度如表5所示。

5.3.2 變壓器負(fù)載率

浦東T1航站樓主要變壓器月峰值負(fù)載率如圖5所示。

浦東T1航站樓各臺變壓器運(yùn)行負(fù)載率情況基本和浦東T2航站樓一樣，大致在30%～40%之間波動，5月、7月份會突破50%。

5.3.3 主要變壓器負(fù)載率變化分析

（1） 3#變電站的3#甲、3#乙兩臺變壓器負(fù)載率變化沒有規(guī)律，主要是兩臺變壓器所帶的負(fù)載的占比分散。

（2） 4#變電站的4#乙變壓器的負(fù)載率基本一條水平線，但4#乙變壓器在5月負(fù)載率突然下降;出現(xiàn)這一變化的因素是2017年5月“五一”假期，4#乙變壓器所帶的負(fù)載中的近機(jī)位廊橋用電暫時關(guān)閉（使用遠(yuǎn)機(jī)位）。

（3） 5#變電站的5#甲、5#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢不一致，呈現(xiàn)出反對稱;經(jīng)運(yùn)行數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)是因為5#乙相對于5#甲變壓器所帶的負(fù)載中，機(jī)坪工藝類的用電設(shè)備所占比重很大。

（4） 6#變電站的6#甲、6#乙兩臺變壓器的負(fù)載率峰谷變化趨勢基本一致，但6#甲變壓器負(fù)載率一直稍微大于6#乙變壓器;經(jīng)核對實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，6#乙變壓器所帶的機(jī)坪工藝負(fù)載此時間段一直沒有投入使用。

5.4 調(diào)研實際運(yùn)行數(shù)據(jù)的結(jié)論

從大型國際機(jī)場航站樓的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析得到，航站樓的變壓器在實際運(yùn)行過程中，一些變壓器的負(fù)載率在個別月份或者某一時間段內(nèi)會達(dá)到50%～60%。變壓器承擔(dān)的負(fù)載類型、時間、變壓器位置等因素都會影響到負(fù)載率的高低，這就使得電氣設(shè)計師在設(shè)計時需要把變壓器負(fù)載率攀升至較高水平的可能性考慮進(jìn)去，而不能因為變壓器在一定時間內(nèi)負(fù)載率不高，就盲目降低單臺變壓器容量。

同時調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，對變壓器負(fù)載率的影響較大的負(fù)載類型，第一位是空調(diào)類的用電負(fù)荷，其所占比例較高的變壓器的負(fù)載率基本都高于其他變壓器;第二位是機(jī)坪工藝用電，但這類用電比較受使用頻率影響，使用頻率高的情況下能明顯提升變壓器負(fù)載率;第三位是商業(yè)、廚房和照明插座用電，人員密度高的區(qū)域，這幾類用電

當(dāng)進(jìn)出港航班數(shù)量多，過往旅客集中期間，相應(yīng)的變壓器負(fù)載率也會較高。

6 某新建航站樓用電負(fù)荷

6.1 變壓器安裝容量密度

就某國際機(jī)場新建航站樓而言，根據(jù)航站樓用電設(shè)備種類，按照照明、應(yīng)急照明、空調(diào)通風(fēng)、水泵動力、機(jī)坪工藝用電、弱電機(jī)房用電、消防用電、廚房餐飲和UPS電源等進(jìn)行分組，確定每組的需要系數(shù)Kx，采用需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷［4］。計算負(fù)荷之和再乘以同時系數(shù)KΣp和KΣq，并進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償，最終確定每個變電站內(nèi)的變壓器臺數(shù)和容量。某新建航站樓共計11個變電站，分布在南北中指廊和主樓。某新建航站樓的變壓器安裝容量密度如表6所示。

6.2 負(fù)載率較高的變壓器所帶負(fù)載類型分布

某新建航站樓目前尚處于設(shè)計施工配合階段，變壓器實際運(yùn)行的負(fù)載率目前不能調(diào)閱，本文結(jié)合被調(diào)研的航站樓的負(fù)載率相對較高的變壓器的分布情況，并結(jié)合電力負(fù)荷計算數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出某新建航站樓負(fù)載率較高的變壓器有：1T3、2T1、772、8T2、9T2和10T2。某新建航站樓預(yù)計負(fù)載率較高的變壓器負(fù)載類型如圖6所示。

從圖6可知，某新建航站樓變壓器的負(fù)載類型中，所占比例較高的有空調(diào)通風(fēng)類、機(jī)坪工藝用電、照明插座、廚房商業(yè)。結(jié)合調(diào)研的機(jī)場航站樓負(fù)荷分析，可以基本預(yù)測這幾類用電負(fù)荷對變壓器負(fù)載率的影響較大，比例占比越高，實際運(yùn)行中負(fù)載率也將越高。

7 結(jié) 語

本文中的某國際機(jī)場新建航站樓屬于大型航空樞紐國際機(jī)場航站樓，三級負(fù)荷較少，主要有室外泛光照明、融雪除冰設(shè)備等。為保證供電的可靠性，以及應(yīng)急處理的及時性、有效性和便捷性;結(jié)合負(fù)載類型及其占比對變壓器負(fù)載率的影響幅度，考慮到變壓器實際運(yùn)行負(fù)載率控制約45%，可以進(jìn)行100%全負(fù)荷備用操作，所以新建航站樓變壓器安裝容量密度與同類型已投運(yùn)機(jī)場、在建機(jī)場比較，127 VA/m2在其合理區(qū)間之內(nèi)。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：GB 51348—2019［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2020.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范：JGJ 243—2011［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］ 中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司組.工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊［M］.4版.北京：中國電力出版社，2016.

［4］ 鐘世權(quán)，何海平，蔣南雁，等.大型國際機(jī)場航站樓用電負(fù)荷研究［J］.建筑電氣，2019（2）：15-22.

Investigation and Application of Electrical Loads for

International Airport Terminal

Abstract：

Based on the on-the-spot investigation of the transformer operation data of the international airport terminal，considering the factors of seasonality and inbound and outbound flight flow，the distribution characteristics of electrical loads are studied，the interval of electrical load index of the international airport terminal is framed，and the impact of the proportion of load types on the load rate is analyzed.In accordance with these survey data and research results，combined with the electrical power of equipment and facilities in the new terminal，the load calculation software is applied to ensure the perfect unification of the design index and operation index of the electrical load of the new terminal of an international airport.

Key words：

terminal; electrical load; transformer installation capacity density; load rate; load type