一種從供、用電兩側提高停車樓進、出口運行可靠性的供配電系統改造方案的探討

劉暢 ，姜雪晶 ，金鑫 ，沈健

（1北京新機場建設指揮部，北京102602；2北京首都國際機場股份有限公司，北京100621）

1 引言

隨著我國民航業的高速發展，每日有近30萬旅客抵、離國內某大型國際樞紐機場。之前曾由于各種原因造成停車樓進、出口通道供電中斷，例如：老鼠鉆進配電箱匯流排引起短路從而導致上游饋線跳閘、單路供電電纜故障、出口生活用電故障導致上游線路越級跳閘等，都造成全部進口或者出口供電中斷，恢復供電時間一般大于30min，甚至長達數小時，一定程度上影響了進、出口的運行效率，同時也給停車樓的經營收益造成一定損失。為提高停車樓進、出口的運行可靠性，降低因此類問題引發的不良影響，對停車樓進、出口供配電系統[1]的改造勢在必行。

以往的改造方案主要是從電源側著手，通過增加雙電源互投設備[2]提高供電可靠性[3]。但互投設備以下仍為單路供電，當下游設備發生故障時，仍可能會導致供電中斷，嚴重時影響全部進、出口運行，供電恢復時間依舊較長，無法從根本上解決因長時間供電中斷對進、出口運行造成的影響。

針對上述改造方案的不足，本文提出一種從供、用電兩側同時提高停車樓進、出口運行可靠性的改造方案。本文第一部分對停車樓進、出口供配電系統的現狀進行分析，第二部分介紹了僅從電源側提高供電可靠性的改造方案，最后，提出了一種從供、用電兩側進行改造的方案。

2 停車樓進、出口供配電系統現狀

通過對現場的調研，進、出口供配電系統設計大致相同，不同之處在于出口通道用電側除了包括生產用電設備，還有生活用電設備（空調、接線板等收費員使用的用電設備）。為了簡單起見，下文均以進口為例進行說明，對于出口與進口差異之處，再進行補充說明。

圖1 停車樓進口供配電系統現狀

如圖1所示，進口通道電源是從B#變電站401母線1GB13-2抽屜（主用）和402母線2GB24-2抽屜（備用）引到位于配電小間GA17內配電柜BJ1-AZE中的互投設備，再從該互投設備至現場弱電機房GL01的總配電柜，停車樓進口15路生產設備電源分別引自總配電柜下游的入口配電柜內的獨立開關。對于停車樓出口，相應配電柜不僅為15路通道的生產設備提供電力供應，同時也接入了出口所需的生活用電設備，生活用電設備故障可能會導致越級跳閘，從而對生產設備的運行產生影響。

現有供配電系統可防止因ATS1上游任意一路電源故障對運行產生的影響。但當電纜01及其下游設備發生故障，均有可能造成弱電機房GL01內總配電柜斷電，導致停車樓全部進口供電中斷。

3 僅從電源側加強進、出口供電可靠性的改造方案

從B#變電站402母線2GB23-5抽屜引一路出線至弱電機房GL01，記為電纜02，在電纜01、電纜02之間加裝一套雙電源互投設備，記為ATS2，方案具體如圖2所示。

上述改造方案通過在弱電機房GL01內加裝互投設備，當電纜01因故障斷電時，ATS2可自動切換到電纜02側，由402母線直接為總配電柜供電，避免了電纜01斷電造成全部進口供電中斷。

圖2 從電源側加強進、出口供電可靠性的改造方案

但是，這種改造方案存在如下問題：①ATS2下游仍只有一條電纜，記為電纜03，沒有改變末端為單路供電的現狀，只是在一定程度上縮短了單路供電線路的長度，若電纜03因故障斷電仍會導致全部進口供電中斷；②雖然增加了雙電源互投設備ATS2，但電纜02和ATS1的備用側均引自402母線，意味著ATS2的兩個電源可能同時為402母線，并不是真正意義上的“雙電源”，且系統中有兩個雙電源互投設備，增加了供配電系統的復雜程度，故障時無法快速恢復供電；③對于出口來說，未能將生產、生活用電設備分離，仍無法從根本上避免生活用電設備對生產用電設備運行產生的影響。

一種相近的改造方案是不增加另一套雙電源互投設備，而是將ATS1下移到弱電機房GL01內。同理，這種方案只是縮短了單路供電線路的長度，并沒有從本質上改變末端為單路供電的現狀，也就無法避免現有供電方案存在的問題。

4 從供、用電兩側提高進、出口運行可靠性的供配電系統改造方案

4.1 供配電系統改造的目的

①避免全部進、出口供電中斷；

②在15分鐘甚至更短時間內恢復供電；

③避免生活用電設備故障對生產用電設備造成的影響。

4.2 改造方案的介紹和分析

從B#變電站402母線2GB23-5抽屜直接引一條出線到弱電機房GL01內，記為電纜04，并新增1個配電箱，配電箱內設計1個主開關，4個分開關，分開關分別為1路常備應急開關，3路通道電源開關。進口改造方案具體如圖3所示。

圖3 從供、用電兩側提高進、出口運行可靠性的供配電系統改造方案

4.2.1 將15路通道電源一分為二，避免全部進口供電中斷

該機場停車樓旅客進口通道分2種：長期停車和計時停車（分別含有ETC）通道。為了避免發生故障時全部進口供電中斷，保障應急情況下旅客的不同需求，從弱電機房GL01內的入口機房配電柜分別挑選出1路長期停車、1路計時停車和1路ETC通道（應急狀態共用）的核心設備電源（僅包括閘機、攝像頭、收費系統等關鍵設備，不包括照明設備等），改接到新增配電箱內的3路通道開關上。

這樣一來，當電纜01或者電纜04其中任一路因故障斷電時，只會影響部分進口運行，不會造成全部進口供電中斷。

4.2.2 增設1路常備應急開關，發生故障時可快速恢復供電

新增配電箱內預留1路常備應急開關，應急開關的容量應足夠帶另外12路通道運行。當電纜01所帶的12路通道全部斷電，僅需排查12路通道線路故障，即可臨時在弱電機房GL01內使用短接線將新增配電箱中的應急開關與入口機房配電柜中12路進口電源的總開關連接起來。此時，B#變電站402母線通過電纜04暫時帶全部15路進口通道運行，待故障排除后，再恢復至初始供電方式。若發生故障的是單獨分出的3路通道，不僅影響范圍小，而且由于接線方式簡單，能較快對故障進行處理。另外，上述過程中使用短接線而不安裝切換開關的原因是為了確保12路通道電源接入常備應急開關時，電纜01末端進線開關處于斷開狀態，防止因人為誤操作而造成低壓側合環運行。

綜上，通過在新增配電箱內設置應急開關，相當于增設了一路常備應急電源，縮短了供電恢復時間。

4.2.3 將生產、生活用電分開，杜絕生活用電對生產用電的影響

不同于進口只有閘機、攝像頭等生產用電設備，出口還有空調、插線板等為收費員設置的生活用電設備。為了進一步提高運行可靠性，將出口的生活用電設備單獨接到其它獨立配電柜中的生活用電電源上，實現了生產、生活用電分開，從根本上杜絕因生活用電設備故障對生產用電設備供電造成的影響。

綜上所述，本文所提改造方案從供電和用電兩側同時考慮，使進、出口的運行可靠性得到有效提升，表現在：①將15路通道一分為二，有效避免了進口或出口全部供電中斷，同時縮小了檢修范圍，進而縮短了搶修時間；②通過增設1路常備應急開關，能夠在發生故障時快速恢復供電；③將出口生產、生活用電設備徹底分開，從根本上杜絕了生活用電設備故障對生產用電設備造成的影響，進一步提高了出口的運行可靠性。

另外，相對于以往從電源側提高供電可靠性的供配電系統改造方案需要全部停電（約2小時）進行改造，本方案只會短時間（約10分鐘）影響3路進、出口運行。方案設計簡單，經濟性好，改造費用不足5萬，真正實現了“花小錢，辦大事”，從根本上改變了目前供配電系統存在的問題，對提高停車樓進、出口的運行可靠性具有實際意義。

5 結論

本文提出一種從供、用電兩側同時考慮提高停車樓進、出口運行可靠性的供配電系統改造方案，方案經濟性好，便于實施，有效降低了供電中斷對進、出口運行造成的不利影響。對于新建大型停車樓的進、出口供配電系統，為了進一步提高運行可靠性，從根本上避免進、出口全部供電中斷，可使相鄰通道分別通過兩個獨立的雙電源互投設備供電。因此，該方案對大型停車樓進、出口供配電系統的設計也具有一定參考意義。