民航飛機維修機庫電氣節(jié)能設(shè)計探討

李 冬

（中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，北京100120）

0 引言

改革開放以來，中國的經(jīng)濟持續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢，在能源消耗總量急劇增加的同時，能源使用效率在國際上卻處于落后水平。因此，國家提出節(jié)約能源的基本國策，在建筑電氣設(shè)計中應(yīng)該大力貫徹執(zhí)行。隨著民航業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，維修業(yè)務(wù)越來越多，很多航空公司都加大了對維修設(shè)施和維護設(shè)備的投資力度。在民航維修機庫的電氣設(shè)計中，如何合理應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)，做到電氣系統(tǒng)安全、節(jié)能、管理方便，成為電氣設(shè)計人員需要深入考慮的問題。

1 民航飛機維修機庫簡介

維修機庫一般由機庫大廳和附樓組成，維修大廳是停放和維修飛機的場所，附樓主要包括動力設(shè)施和各類維修車間。維修機庫大廳一般采用鋼網(wǎng)架、鋼柱或混凝土柱結(jié)構(gòu)型式，跨度較大，考慮停放飛機長度和維修飛機所需高度，應(yīng)為大空間、大跨度的場所。維修機庫大廳內(nèi)主要設(shè)備包括地井、插座箱、吊車、修理塢、機庫大門等。其中，地井及插座箱為飛機維修提供電源，包括飛機專用的400Hz中頻電源及50Hz電源，吊車、修理塢等均為維修飛機所需的工藝設(shè)備。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計的基本原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的原則，在充分滿足使用功能及人體舒適要求的前提下減少能源消耗，提高能源利用率。因此，電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)符合以下要求：

（1）滿足各類場所的照度要求，保證照明的色溫、顯色指數(shù)等，保證工藝設(shè)備和建筑設(shè)備的供電需求；

（2）綜合考慮工程的經(jīng)濟性，在采用節(jié)能新技術(shù)和產(chǎn)品時，不能無限制增加項目投資；

（3）選用低損耗節(jié)能型配電設(shè)備，優(yōu)化供配電系統(tǒng)，提高功率因數(shù)。

3 維修機庫電氣節(jié)能設(shè)計

3.1 變電所設(shè)計

合理的變電所位置可以控制導(dǎo)線長度，減少電能損耗。在維修機庫中，用電設(shè)備分散、供電半徑大，變電所應(yīng)盡可能設(shè)在負荷中心。對于大型維修機庫，應(yīng)設(shè)置2處變電所，位置宜選擇在附樓；在維修機庫外設(shè)置變電站，采用220／380V低壓為機庫供電，僅適用于小型維修機庫。

在選擇變壓器容量時，應(yīng)采用需要系數(shù)法計算維修機庫內(nèi)用電設(shè)備，即吊車、修理塢、電動大門、中頻電源、風(fēng)機水泵等連續(xù)運轉(zhuǎn)設(shè)備、照明設(shè)備等的功率，得出維修機庫的計算功率。根據(jù)計算功率合理選擇變壓器容量，盡量使變壓器運行在60%～70%負荷率范圍內(nèi)。在確定變壓器數(shù)量時，要滿足維修機庫內(nèi)負荷等級的要求，同時還應(yīng)該考慮負荷變化、季節(jié)變化等因素。選擇節(jié)能型變壓器有利于電氣節(jié)能。選擇變壓器型號時應(yīng)遵循以下原則：

（1）優(yōu)先選擇符合《配電變壓器能效限定值及技能評價值》規(guī)定的節(jié)能產(chǎn)品；

（2）選擇空載損耗及負載損耗低的產(chǎn)品。

3.2 配電系統(tǒng)設(shè)計

維修機庫低壓配電電壓以220／380V為主。配電系統(tǒng)應(yīng)該簡單可靠，配電級數(shù)不宜過多，低壓配電一般不宜多于3級。維修機庫中照明、插座及大量的維修與試驗設(shè)備均為單相設(shè)備，其供電應(yīng)盡量平均分布在L1、L2和L3相上，以免三相不平衡引起中性線電流增大，造成損耗增加。

3.3 導(dǎo)線選擇及敷設(shè)

維修機庫低壓供電半徑大，線路損耗相當(dāng)可觀。設(shè)計時可采取下列措施來減少線路的能量損耗：

（1）選擇阻燃型銅芯電纜。銅芯電纜的電阻率低于載流量相當(dāng)?shù)匿X芯電纜或合金電纜。采用銅芯電纜雖初始投資相對較大，但由于線路損耗小，在電纜壽命周期內(nèi)更為經(jīng)濟。

（2）合理選擇電纜走向，避免迂回配線，合理選擇配電箱位置并控制供電范圍。由配電箱向末端設(shè)備配電，以實現(xiàn)對電能的二次分配，可有效降低電纜長度和線路損耗。

（3）選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線截面。在維修機庫項目中，由于平層面積很大，經(jīng)常會出現(xiàn)長度超過200m的供電電纜。在選擇導(dǎo)線截面時，除了要考慮載流量和電壓損失外，還應(yīng)適當(dāng)放大長度較長、電流較大的供電回路電纜截面，以降低電阻率，減少線路損耗。

3.4 功率因數(shù)補償

提高功率因數(shù)可減少無功功率在線路上的傳輸，減少線路損耗。在維修機庫項目中，提高功率因數(shù)的主要方法為無功補償。無功補償主要有分散補償和集中補償2種方式，維修機庫內(nèi)用電設(shè)備較為分散，用電負荷時間段也不相同，采用在變壓器低壓側(cè)集中補償?shù)姆绞奖容^適合。電容補償可采用固定補償加自動投切的方式，為避免變壓器低負荷率時無功功率補償電容器頻繁投切，宜固定設(shè)置一組手動投切的無功功率補償電容器。無功功率補償電容器根據(jù)用電負荷的變化，自動投入相應(yīng)數(shù)量的電容進行跟蹤補償，保持變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。

3.5 諧波抑制

維修機庫內(nèi)存在較多非線性用電設(shè)備，如中頻逆變電源、氣體放電燈、修理塢等。設(shè)備運行時產(chǎn)生大量的奇次諧波會導(dǎo)致電壓波形畸變，增加導(dǎo)線中的電流，加大線路損耗。對于維修機庫來說，除了采用Dyn11接線組別的三相配電變壓器和在電容補償柜內(nèi)裝設(shè)串聯(lián)電抗器等常規(guī)方法外，還可通過設(shè)置有源濾波器來控制諧波含量。對于諧波源較多的維修機庫，采用并聯(lián)有源濾波器來抑制諧波；對于諧波源較少的維修機庫，可在低壓側(cè)設(shè)置電力儀表監(jiān)視記錄諧波分量，預(yù)留裝設(shè)濾波器的位置，方便日后根據(jù)實際需要裝設(shè)。

3.6 照明節(jié)能

維修機庫大廳跨度大、面積大，附樓內(nèi)房間較多，需要的燈具數(shù)量多、容量較大，可從以下幾個方面考慮照明節(jié)能：

根據(jù)工藝對維修機庫大廳照度的要求，將機庫大廳照度設(shè)置在500lx，附樓維修車間照度根據(jù)使用要求分為500lx和300lx兩種，辦公室等房間為300lx，其余房間照度按GB50034—2004《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》確定。在滿足照度要求情況下，按照國家對照明節(jié)能的要求，將各房間內(nèi)照明功率密度限定在目標(biāo)值以下。

維修機庫大廳內(nèi)跨度較大，高度一般超過20m，對照明質(zhì)量及照度水平及光效有較高要求，因此選用高效的金屬鹵化物燈作為照明光源。金屬鹵化物燈顯色性好，發(fā)光效率高，適用于大空間場所。附樓辦公室、各工作間等房間采用高效的三基色熒光燈，三基色熒光燈光效可達到80～100lm／W，顯色指數(shù)Ra達80～85，還有各種色溫可以滿足不同場所的不同需要。對選用的燈具配以電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器以提高功率因數(shù)，鎮(zhèn)流器效率應(yīng)滿足國家相關(guān)能效限定值的要求。

在照明設(shè)計中應(yīng)選用高效率燈具。其中，熒光燈燈具效率不應(yīng)低于的限值：開敞式的為75%、帶透明保護罩的為65%、格柵的為65%；金屬鹵化物燈燈具效率不應(yīng)低于的限值：開敞式的為75%，格柵或透光罩的為65%。此外，可選擇涂二氧化硅保護膜、采用真空鍍鋁工藝或其他材料來提高燈具效率。

燈具的安裝高度對照明效果有很大影響。維修機庫大廳將燈具安裝在機庫鋼網(wǎng)架中，與鋼網(wǎng)架下弦平齊，有利于控制眩光。附樓中有吊頂?shù)姆块g燈具在吊頂內(nèi)安裝，無吊頂?shù)姆块g內(nèi)燈具鏈吊安裝或吊桿安裝，安裝高度不宜高于4m。

在機庫大廳內(nèi)，采用集中控制或智能照明控制系統(tǒng)對燈具進行控制，借助各種不同的控制方式，對不同時間、不同環(huán)境進行設(shè)置和管理，以達到節(jié)能的效果。附樓內(nèi)各房間采用就地控制方式及通過減少單個開關(guān)控制燈具的數(shù)量，提供靈活的開關(guān)照明燈具的選擇。走廊、樓梯等人員短暫停留的公共場所采用兩地控制或節(jié)能自熄開關(guān)。

4 結(jié)語

節(jié)約能源是保護環(huán)境、貫徹執(zhí)行國家基本國策的一項重要舉措。建筑電氣節(jié)能對于我國能源節(jié)約和合理利用，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。因此，在維修機庫電氣設(shè)計中，在安全可靠、滿足功能要求的前提下，應(yīng)合理采用先進技術(shù)，從變電所和配電系統(tǒng)設(shè)計、導(dǎo)線選擇和敷設(shè)、功率因數(shù)補償、諧波抑制、照明節(jié)能等方面進行電氣節(jié)能設(shè)計，為節(jié)約能源作出貢獻。

［1］曹華清.論現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計節(jié)能的若干因素［J］.中國城市經(jīng)濟，2011（14）

［2］李宏毅，金磊.建筑工程電氣節(jié)能［M］.北京：中國電力出版社，2004

［3］中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊［M］.第3版.北京：中國電力出版社，2005

［4］GB50034—2004 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］