機場航站樓電氣設計淺析

文/葉夢汧 張予靜

一、引言

近年來，我國國民經濟持續發展，帶動民航事業高速發展，機場改擴建的需求也日益增大，建設支線機場變得十分必要。而其中航站樓是一個機場的重要標志，是旅客活動的主要場所，它可以從一個側面體現出一個地區的地域文化、科學進步和文明程度。因此，航站樓建筑既要保證功能齊全、流程合理、方便實用，還要有新穎別致的建筑造型和莊重典雅的建筑風格，能夠突出地域特色、反映城市形象，成為當地的地標建筑和對外開放的窗口。小到航站樓柔和的燈光、座椅旁的插座、便于查詢的航班信息，大到冷暖空調、風機運行、飛行數據的存儲，這些為旅客和機組服務的各個設備都離不開電，可以說航站樓的正常運行離不開電力的可靠保障，電氣設計在航站樓建設中至關重要。

二、航站樓的建筑特點

1.滿足使用功能的要求

航站樓是空陸交通的轉接點，其平面設計應保證各種流程便捷、有序、高效、順暢，盡可能功能分區明確、平面布局緊湊，減少旅客的步行距離。為滿足旅客和服務人員的需求，要求航站樓的內部設施較為完善。在滿足交通功能的前提下，航站樓的設計還要充分考慮商業、餐飲、現場辦公、醫療急救等服務設施，并且在發揮這些設施效率的同時能夠盡量降低運行成本。

2.滿足地區形象建設的要求

航站樓作為機場的主體建筑，在滿足功能需要的前提下，還要求將技術和藝術有機結合，并融入一定的地方特色。新建航站樓需考慮到日后機場旅客吞吐量，做到建筑主體空間尺度適宜，造型、色彩應與場內其它建筑物協調統一。

3.滿足節能環保的要求

在滿足使用功能的前提下，航站樓設計盡量采用新技術、新工藝、新結構、新材料以節約能源，減少運營成本。外墻、屋面等均應注意采取保溫、隔熱等節能措施。

4.滿足彈性設計和靈活擴展的要求

隨著旅客結構和吞吐量的改變，航站樓設施要有高度的靈活性和可擴展性，包括各功能區域的面積分配以及進、出港等設施的容量要有適度的可調整性，以適應將來的旅客流程調整。因此，平面設計既能滿足近期的需要，同時又要結合機場遠期發展規模，做到各時期航站樓的有機銜接。航站樓結構設計宜選用適合當地的結構形式，加強抗震設防措施。

5.滿足“以人為本”的要求

設計方案要充分考慮旅客的需要和便利，包括老、弱、病、殘、孕、幼等特殊旅客以及貴賓的需要。

三、航站樓供電、照明系統配置要求

1.變電站設置

正常情況下，兩路市電分別帶I段和Ⅱ段母線上的負荷；當一路市電失電時，其進線斷路器斷開，母聯斷路器閉合，由另一路市電帶全部負荷；當市電電源恢復時，母聯斷路器斷開，市電進線斷路器閉合，恢復正常運行方式。

低壓開關設備擬選用低壓抽出式開關柜，同時設置1套額定功率約為500千瓦的柴油發電機組，作為特別重要負荷的第三電源。

雙電源自投動作時間不大于0.5秒。三電源相互自動切換時間均不大于15秒，油機可實現自投自復及手動切換。

2.航站樓配電

為滿足終端供電半徑的要求，在航站樓內一、二層分別設置配電間。航站樓內的照明配電采用放射式配電，以保證供電可靠性。對于機務用電、室外照明、登機橋電源、空調、采暖及一般通風等負荷，采用放射式單回路供電。電梯、自動扶梯、行李轉盤、航班動態、離港系統、安檢系統、時鐘系統、閉路電視、廣播、消防控制、BAS系統、事故照明等按放射式雙回路末端互投供電。

3.航站樓重要負荷的保證

對于維持航站樓基本運轉的重要負荷，設置應急母線段，電源引自中心變電站內設置的柴油發電機，當兩路市電均中斷時，自動切換到應急母線段對其進行供電[1]。對于火災報警及消防控制系統、全部弱電系統及電子設施、應急照明（包括疏散照明、安全照明及10%的正常工作照明）等特別重要負荷同時設置UPS及EPS作為備用電源。

4.電纜敷設

水平及垂直干線電纜均敷設在封閉式金屬電纜橋架內。控制線及信號線敷設在金屬線槽或金屬保護管內。電纜橋架的安裝應便于調整，并根據環境做好防護處理，使得安裝后的導電性能符合規范要求。不同防火等級以及不同類型的負荷應分管、線槽或橋架敷設。消防等重要負荷的電纜所敷設的橋架、線槽、保護管應刷防火涂料（耐火1小時）。金屬管均為熱鍍鋅厚壁鋼管，電纜橋架和線槽均為熱鍍鋅或更好性能的防護方式。局部或末端需要軟連接的地方可采用可繞性金屬軟護套管，并應滿足相應的防火要求。

5.監控系統

在航站樓內設置電力監控系統、防火剩余電流動作報警系統等集中監控系統。

室內照明應本著綠色照明的原則，節約能源，盡可能提高單位電量的照度水平。燈光系統的形式以及燈具的設計與安裝應充分考慮航站樓的運行要求，照度可調節，日常維護便捷。

6.照明系統

（1）照度水平

全航站樓照度的定值擬根據旅客進出港的流程，由低至高，再由高至低，以達到良好的視覺效果。

（2）照明方式

出港大廳、近機位候機廳空間高大，為共享空間，應考慮采用光效較高的金屬鹵化物燈或其它相應光源，減少布燈和管線。辦票柜臺、安檢柜臺、商業用房、其它功能性用房根據相應需求設置局部照明。到港大廳、遠機位候機廳、辦公用房的照明應以節能型燈具為主。在咖啡吧、餐廳、商店、VIP休息室等要求較高的場所可結合建筑的裝飾色調采用暖光源，以烘托氣氛。

航站樓陸側可結合建筑要求，設置立面照明，用投光燈勾畫出建筑外輪廓。

航站樓空側站坪、陸側停車場照明采用升降式高桿燈照明。

（3）控制與節能

照明節能應采用高效光源和燈具，提高控制水平，節約能源。在保證局部區域功能性照明要求的前提下，適當降低共享空間的照度。公共區域照明由樓宇控制系統的照明控制單元統一控制。

7.防雷接地

航站樓按二類防雷建筑物設計，屋面設置避雷網，航站樓屋頂按防雷標準盡量利用金屬屋面接閃，并通過柱筋引入地下接地網。利用建筑物基礎作為自然接地體，防雷接地與設備接地共用接地極，接地電阻不大于1歐。本次供電系統和接地型式均采用TN-S系統。航站樓樓內各重要設備用房預留有接地端子排，架空地板下敷設均壓網。航站樓內各柱之間通過地梁鋼筋或預埋Φ12鋼筋兩兩連接，形成不大于9米×9米網格。所有設備外殼及外露金屬部分與PE線聯為一體，引入綜合接地網，電子設備應考慮浪涌電壓吸收裝置。

四、航站樓電氣設計難點

1.供電方式

航站樓作為機場建設中的重要主體，用電設備數量龐大且種類繁雜，無法將其與普通民用建筑進行同向類比，當供電事故發生時造成的損失往往十分重大，需要設計人員重點考慮電力的可靠性。

航站樓功能特性決定了其供電等級的特殊性，包含了一級特別重要負荷、一級負荷、二級負荷以及三級負荷。重中之重就是要考慮到電力來源是否充足可靠。很多機場在設計之初都會遇到的一個難點就是，如何在保證從不同高壓變電所引出的高壓電纜進入本樓前提下，做到既滿足供電需求，又能夠減少不必要的供電設備以保證供電可靠性。

在低壓電力系統中需要重點考慮以下幾種電源：一般動力電源、一般照明電源、應急動力電源、應急照明電源、大空間照明電源、空調電源、弱電電源、專用設備電源、商業及廣告電源和行李系統電源[2]。電源分類眾多，這就需要電氣設計人員做好規劃，如果電源等級混亂，就很有可能對人身安全和整個機場運行產生影響，甚至造成重大事故。

在航站樓功能劃分中，通信導航設備機房、5G弱電機房是較為特殊的部分，記錄著航空信息、飛行校驗數據等。根據《民用建筑電氣設計標準》（GB51348-2019），重要設備機房按一級特別重要負荷考慮，采用雙路電源供電，并配備一路柴油發電機作為后備電源，采取末端互投的供電方式。保證在極端條件下，規定時間內電源可以自主投切，重要設備仍然能夠正常運行。

同時，航站樓作為人員密集場所，公共區域大面積照明負荷應采用雙路交叉配電，保證一路電源失電情況下仍能滿足所需最低照度。非消防一般負荷干線采用分勵脫扣，火災時由消防系統控制切非消負荷，平時由電力監控控制。

2.應急照明

應急照明及疏散指示系統同樣是航站樓電氣設計中十分重要的一個環節，確保的是火災及重大事故發生時人員的生命安全，應格外注重行業規范及場所的不同。

根據《消防應急照明和疏散指示系統》（GB51309-2018）規定，應急照明系統可選擇集中電源型和自帶電源型，對于航站樓此類空間面積大、消防應急照明及疏散標志燈數量多的建筑，自帶電源型的燈具對于日后維護方面多有不便，因此一般都采用集中電源型燈具。

在航站樓中最難確定的則是疏散方向標志燈以及專用應急照明燈的設置位置，在我國已建成的大型航站樓中，疏散方向指示燈多為嵌地面型、立式型、墻面高位側裝型。嵌地面式燈具會高出地面1至4毫米，會給旅客步行、拖拉行李以及手推車的行進帶來困擾，而立式和墻面高位側裝的疏散方向指示燈又往往無法滿足規范中燈具間距的要求，這就需要設計人員考慮現場實際環境，酌情采取墻面高位側裝和立式大型疏散方向指示燈與地面疏散指示燈相結合的方式，以此減少燈具安裝所帶來的不便，同時在滿足標志燈尺寸及亮度、人員視線等前提下做出更加便利的設計[2]。

對于專用應急照明燈，在迎送大廳等大空間通常無法直接安裝燈具，需要在設計時結合建筑、結構等專業，優化燈具位置，也需為機場方考慮日后維護檢修的可行性。部分航站樓有連廊，那么就需要考慮到連廊兩端進出口處的應急照明照度，同時在連廊兩端也需布置標志燈具，顯示樓層及安全出口信息。

五、航站樓電氣設計的幾點建議

1.供電干線及配電間設置

航站樓的建筑特點是:雖然高度不高，但是橫向跨度大，長度有時可以達到幾百至一千米。設計時變電所應分別設置在建筑兩側的負荷中心，同時確保供電半徑不大于200米，以達到確保供電可靠性的需求，對于前文提到的重要負荷更是如此。航站樓每層建筑使用功能都不重復，包含了進港、出港、商業、餐飲以及員工辦公等功能，所以電氣專業在選擇樓層低壓配電間時不能常規設計，既要考慮總配電室是否靠近負荷中心，也要考慮是否影響建筑功能和美觀。

2.應急照明及疏散指示燈設置

鑒于航站樓建筑功能的特殊性，消防上也模糊了防火分區的概念，應結合旅客疏散方向，在其疏散通道上沿視線延伸方向布置明顯的疏散指示燈。同時考慮到人員密集程度，合理設置專用的應急照明燈具，達到規范要求的應急照度。對于重要房間，例如配電室、安防控制室、消防設備機房等，也需要為工作人員設置應急照明及備用照明，以達到操作需求。樓梯間可以按照單獨防火分區考慮供電回路，建議以末端照明支線壓降規范要求的偏差為依據，計算供電半徑，以供電半徑畫圓的圓心點為配電間或電氣控制箱。

3.預留后期用電及登機橋電纜敷設

機場建設方多為當地建設局和機場人員臨時組建，缺乏同類項目的管理經驗，專項設計和配套深化之間存在著差異并且缺乏溝通，與最終施工圖設計無法銜接連貫，在設計時很多資料機場建設方無法及時提供，導致有些設備及所需電量考慮不周，比如標識照明設計、廣告燈箱設計、商業招商，以及海關、邊檢和安全局等相關部門的需求，這些因素都會引起后期設計變更。另外登機橋遠端往往需要設置小型配電間，為停靠的飛機提供空調和變頻設備的用電，這項用電電量相當大，在設計時一定要預留充足的用電量，而這就需要從航站樓變電所內引來很多根大截面電纜。解決此類電纜的敷設問題一般有兩種方法:

（1）登機橋的高度在滿足消防車通過高度的前提下，如果還有設備安裝空間，可以采用登機橋下橋架敷設。橋架需要選擇防水橋架。

（2）登機橋的高度在滿足消防車通過高度的前提下，如果沒有設備安裝空間，可以采用地面預埋鋼套管暗敷設。另外，暗埋時還需要與室外場地管線綜合后確定。

因此，前期設計時適當預留一些電量，可以避免不少問題。通常情況下各個預留用電可按已有設計的三分之一考慮，以達到最優供電方案，做到既不浪費也不緊張。

4.防雷設計

航站樓屬于人員密集場所，為二類防雷建筑。其建筑形式上，屋面一般都采用鋼結構金屬屋面，如果用金屬屋面直接作為接閃器，需要對金屬屋面的材質及厚度有所要求，另外利用金屬屋面作為接閃器要考慮到存在屋面被擊穿的可能，將會影響航站樓的正常運行。所以，最好采用屋面設置接閃器和避雷針的組合方式，屋面上所有凸起的金屬構筑物和管道等，都應采取防雷措施，與屋面金屬板可靠連接成一體。屋面上的非金屬物體、無金屬外殼或保護罩的電氣設備，例如航空障礙燈、亮度傳感器、攝像機、透明非金屬屋頂等，均應置于獨立的避雷保護裝置下。為了保持航站樓的整體美觀，可將屋頂接閃器與屋頂深化單位配合，接閃器作成金屬屋面的構件，既美觀又滿足要求。

六、結束語

航站樓作為機場建設中重要的組成部分，在變配電及室內照明設計中應多方面考慮，滿足旅客舒適度以及航班信息操作等多方面需求。本文主要介紹了航站樓在供配電以及應急照明等電氣設計方面的難點，提出供電干線及配電間設置、應急照明及疏散指示燈設置、預留后期用電及登機橋電纜敷設和防雷設計方面的一些建議，可為類似航站樓工程在電氣工程建設方面提供借鑒。