民用機場供配電系統設計中的節能措施探討

摘 要：進入新世紀以來，我國民航業經歷了飛躍式的發展，航空網絡日益完善，民航業在建設社會主義現代化強國的道路上發揮了巨大作用。機場供配電系統作為機場運行的源動力，其重要性不言而喻，同時現代機場大量的信息化、智能化設備以及附屬配套設施也使其成為了高耗能區域。隨著國家可持續發展戰略的推進，民航局也提出了建設“四型機場”的要求，因此在民用機場中構建節能高效、安全可靠的供配電系統對我國民航產業的長期健康發展有著重大意義。

關鍵詞：民用機場;供配電系統;節能

1 機場電氣設備特點

1.1 供電可靠性要求高

民用機場的主要用電負荷等級為一級、二級負荷。一般要求一級負荷必須有2路獨立的電源進行供電，當一路電源發生故障時，另一路電源不至于同時受到損壞;對于一級負荷中特別重要的負荷，還必須增設應急電源（一般設置柴油發電機組，也可設置不間斷電源裝置UPS），切換時間需要滿足相應的設備特性。

1.2 設備種類多

民用機場必須具備比較完善的、具有各種專業性功能要求的設施，如空調系統、導航系統、消防系統、安防系統、設備自動化管理系統等，使其具有良好的硬件服務環境。也存在大量的照明燈具、風機、空調、泵類以及電鍋爐等用電設備，感性負荷較多，運行時會使供配電系統中無功功率增大。

1.3 電氣系統復雜

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，內部用電設備種類多，電能消耗相對較大，對供電可靠性的要求也高，除正常市電供應外還需考慮應急電源的投入與切換，需要聯動的設施多，這就使得機場的電氣系統較為復雜。

1.4 遠距離供電

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

2 供配電系統的節能措施

2.1 合理設置變壓器的容量和臺數

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

2.2 合理規劃供電路由及線纜規格

民用機場主要分為航站區和飛行區，航站區用電負荷為各單體建筑及場區照明等，飛行區用電負荷主要為助航燈光、站坪照明、圍界安防以及場內導航臺等。對于航站區內各建筑比較分散，相同負荷等級的設施設備用電可選擇就近引自同等級的建筑;同時飛行區供電距離較遠，要對供電路由進行合理的規劃，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，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，但需確保線路熱穩定，做好降壓及線路保護工作，確保其安全地實現節能設計。

2.3 電能質量的治理與監控

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設施，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荷用電設備，各種電氣設備的應急電源多采用柴油發電機、UPS、EPS等，在使用過程中會產生大量的諧波。諧波會對供配電系統中的變電器、輸配電線路、用電設備等產生很大危害，增加系統電能損耗，破壞供電系統的安全。因此在供配電系統中應采用在用戶進線處加裝串聯電抗器、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，做到實時監控，保障設備的正常運行。

2.4 提高功率因數與節電

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

2.5 能效監測與管理

民用機場是保障航空安全飛行的核心載體，機場對電能質量要求較高，同時用電設備多，電能消耗大，對于機場用電設施進行能效監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據的采集、監視，進行數據分類、趨勢分析、指標追蹤等，為機場提供能源設計、運維的管理建議和方案，及時對問題設備進行處理、更換，從而實現管理節能和設備節能的相結合。

3 總結

當前我國的能源安全形勢并不樂觀，隨著國內民航業的快速發展，建設資源節約、生態友好、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略的重要組成。本文針對機場電氣設備的特點，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設計起到一定的幫助，助力我國四型機場的建設！

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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、助航燈光系統等。