國外某國際機場升級改造工程供配電系統規劃及不停航實施方案策劃

陳顯山

（上海建工集團股份有限公司，上海 200032）

0 引言

不停航實施機場升級改造工程與一般的、局部的機場升級改造相比，實施方案的策劃因工序交叉復雜、難度大、要求高等問題，從而需考慮的更嚴密和安全可靠。一般情況下，機場改造工程的方案策劃，先由業主或投資方在完成了項目投資決策后，經相關部門或咨詢公司根據可行性研究報告的內容提出具體方案要求，再由設計公司進行深化，提供可施工的圖紙，交承包商予以實施。承包商在完成施工圖設計交底后，按照業主的不停航施工要求，著手策劃更具體、可行的施工方案。考慮到本項目的特殊性，該項目的整體實施方案的策劃交由總承包商的管理團隊自行考慮，業主將予以全程配合。

1 項目概況

該項目位于南太平洋上的一個島國，機場規劃設計為計劃在2045年滿足年旅客吞吐量60萬人次，高峰300人次/h，機場為4E級別。該改造項目分為新建和改擴建兩個部分，新建航站樓為一層半式，一層為出發層，設有辦票及安檢功能，作為進港通道；二層主要為出發層，設有候機廳；現有航站樓則充分利用，改造內部功能，重塑空間，更改為共享大廳、到達區域性行李大廳、集中辦公等功能。總建筑面積為12573m2，航站樓總建筑面積為11777m2，能源中心建筑面積為796m2。

2 機場原有供配電系統配置

本機場項目原供配電系統是1987年由日本國進行的設計，采用的是6.3kV高壓電接入，500kVA變壓器，低壓輸出為415V。在2008年初，其國家電力局進行了電氣改造，國家電網升級至22kV等級，并備兩臺常用500kVA的應急發電機組，發電機組彼此互為備用；原低壓配電柜供配電配置繼續沿用未做調整；市政供電及應急發電機組變電站位于機場的西側。

3 新建供配電系統方案策劃

3.1 供配電系統的總體升級方案策劃

經實地考察，原有供配電系統除供電網絡配置系統圖外的資料均已無法找到，供配電設備機房的空間已不適用于擴容或重新改造，原有供配電系統電器元器件的老化程度較高，特別是低壓末端配電箱內存在電器電線老化的情況，整體情況均無法滿足機場運行的正常需要且亟須予以更新和調整。在與機場管理局溝通后，同意在機場東側新建一個動力中心（供配電系統、給水消防水系統）以保障供應機場升級后所有設施設備安全、可靠運行。

供配電系統的核心設備統一設置在新建的動力中心內，即市政提供供電22kV高壓回路從指定進戶點引入動力中心，內設高低壓變配電站，并設置多臺發電機組作為應急供電電源，適當考慮富裕容量便于機場其他配電設施的接入。

鑒于不停航施工的基本要求，為了最大限度避免新舊供配電系統的交叉運行，不影響機場航空及管理設施的正常使用，也便于今后施工過程中能夠根據施工進度的安排需要將供配電適當分段供電，給予不停航過程實施提供可靠的供電保障。將機場值機區、出境功能區、主要弱電和航電設備機房均設置在新建區域，入境功能區和多數辦公區域則設置在升級改造區域，力爭整個供電系統能夠實現新建區域與升級改造區域的獨立供電，從而不影響今后施工時的供電系統的新舊切換。

3.2 用電負荷劃分及用電量的初步估算

參考國內《民用建筑電氣設計規范》（JGJ16—2008）[1]、《供配電系統設計規范》（GB50052—2009）[2]，以及《交通建筑電氣設計規范》（JGJ243—2011）[3]的有關用電負荷分級的考慮，根據該國家現有機場設備及將來機場的發展因素，以及國際航空機場管控服務及通信等拓展考慮，綜合分析和考慮升級改造時機場的正常運營，對修建區域的用電負載分布、負荷、用電量進行初步估算，經匯總計算后如表1所示。

表1 用電負載估算表

其中，機場工藝負荷、消防負荷作為一級負荷，一般照明、一般動力、貨梯等作為三級負荷。

3.3 低壓配設電容補償裝置的考慮

參考國內相關電氣設計規范的標準，以負載性質和功率計算為依據，擬定新建區域和升級改造區域（不考慮廊橋）兩路供電，選配無功功率補償，補償值不小于270kVar（400V）；通過計算，新建區域和升級改造區域的負載估算如表2所示。

表2 電容補償后用電負載估算表

3.4 供配電系統的規劃及可靠性的考慮

基于以上基礎數據的收集和整理，綜合機場局有關今后機場管理和運行的需要，從實際應用及經濟成本效益考慮，結合用電區域劃分，動力中心內供配電設施方案為保證可靠性[4]，整體供配電系統的規劃及基本管理要求確定如下。

3.4.1 高壓22kV進戶及配置

根據其國家實際供電能力和當地電網布局的調研結果，當地供電局明確表示僅能提供一回路22kV高壓進戶。考慮到新建和升級改造區域的供電可靠性和安全性，基于國內雙路電源供電保障的可靠性配置理念，將高壓進戶后設置二臺高壓出線柜進行分回路供電，在變壓器高壓側設置高壓隔離開關，在低壓側進行保障性輔助供電，即在本項目上選用二回路高壓出線配置。

3.4.2 供配電計量方式及配置

計量方式，一般區分為高供高量和高供低量兩種，而機場所在國習慣采用高壓供電、低壓側計量，即高供低量的計量方式。故本項目高壓柜內不設置高壓計量CT，在兩組低壓柜組進線開關處設置低壓計量CT，精度選用0.2級，并配用數字式多功能儀表；低壓饋線柜每饋線回路均設置計量CT，配用數字式多功能儀表，精度選用0.5級；設置監控主機通訊連接所有數字式多功能儀表，組建電能管理系統，便于機場方面日常運營管理。

3.4.3 干式主變壓器選配

主變壓器的選擇，根據負載特性和所裝接的容量，結合電容補償裝置的補償能力，動力中心用地場地的特點，也為了便于今后日常維護使用，考慮配置兩臺環氧樹脂真空澆注節能型干式變壓器，經計算比對，在計算負荷率均在72%左右的選型為合適，故本項目800kVA容量的SCB11型干式變壓器最能夠符合經濟運行要求。

3.4.4 低壓柜配電邏輯分析

為了確保低壓供電安全可靠，既能獨立分供兩個區域用電，又能最大限度地相互備用。在兩組低壓柜間設置聯絡柜一臺，當在高壓市電、應急發電機組中僅有一種供電方式能夠正常供電時，聯絡柜方可合閘，且在聯絡柜與兩組低壓柜的進線開關設有機械和電氣聯鎖；對于大功率的設備，如空調回路具備失壓脫扣功能，需人工手動恢復合閘。

3.4.5 應急發電機組的配置

機場的運行安全可靠性與確保人身安全息息相關，為保證供配電系統的高可靠性能，供配電系統的規劃方案要求設置3臺常用800kVA的應急發電機組。日常運行時任一高壓饋電回路失電，單臺應急發電機組即刻啟動供電；3臺800kVA應急發電機組中兩臺為常用狀態下的應急供電，第3臺應急發電機組為常用應急發電機組故障狀態下的備用應急發電機組，當其中一臺發電機組故障時，予以應急啟動供電，即兩用一備。

3.5 備用電源UPS供電考慮

機場航空航電弱電系統的供配電，根據國內通用建筑設計規范要求及相關民航機場建設規范要求，參考國內有關航站樓航電保障設置，供配電系統內設立獨立供配電回路，并考慮航電系統配置大容量的UPS不間斷電源進行保障，考慮到航空航電弱電系統的供電穩定性，我們也配備兩臺大容量UPS不間斷電源進行并聯冗余保障供電[5]，滿載狀態下輸出電壓波動應控制在±1%，以此保障外線電源故障或市電與發電機組的切換瞬間的供電可靠性。

3.6 末端經營性計量配置考慮

項目所在國機場經營性管理的收支主要為場地租賃費和日常水電費用，鑒于目前用電配置采用的是低壓柜側集中計量，且機場公共區域及辦公場所的用電不存在攤銷，故針對機場內考慮對外租賃經營場所、商鋪進行配置考慮，即在獨立場所的動力配電箱內設置電力儀表進行單回路供電計量，或對于預留的臨時場地供電回路配置電力儀表，以便于當地機場管理局經營性的需要；整個機場的空調通風設置采用集中供配電，不考慮單獨用電計量。

3.7 防雷和接地系統配置

結合該項目的性質和規模，考慮該項目按照第二類防雷標準設計，弱電智能化系統設備雷電防護等級考慮為B級；整體低壓接地系統考慮采用TN-S接地系統。

4 新舊供配電系統可靠切換的實施策劃

4.1 可靠切換操作的原則

（1）切換前的新系統必須經過反復檢測使用正常。

（2）嚴格控制在機場管理局允許的時間段內完成切換操作。

（3）嚴格執行切換步驟進行操作。

（4）嚴格服從統一指揮調度。

4.2 人員組織準備策劃

（1）以項目部為指揮組，設立指揮長統一指揮調度，機電總承包方配置送電、受電、聯絡、安全監督等相應操作崗位人員。

（2）明確供配電的投切、關斷操作步驟，崗位操作人員應當已經參加必要的學習和培訓，并能夠熟練地掌握相應的操作。

（3）操作和檢測儀器工具及安防準備到位，萬用表、兆歐表、放電棒、絕緣手套或絕緣鞋、拆裝工具等。

（4）外方供電局、機場管理局相關責任人或操作人員到崗。

4.3 新舊供配電系統切換實施方案組織策劃

（1）新建能源中心設備安裝就位，相關檢測已經完成，市政供電22kV/0.4kV高低壓變配電系統的調試與試運行，供電正常；三臺0.4kV800kVA發電機組單機和并機調試與試運行，供電正常；市政供電與發電機組的投切聯動調試，供電正常。

（2）新建航站樓區域供電干線支線電纜電線敷設到位，絕緣測試完成，回路檢測完成；升級改造區域的供電干線電纜也可以提前敷設至進戶電纜管溝井區域并盤置（但應當做好電纜端頭的防水保護措施），且動力中心區域電纜暫不接入供電回路，室外電纜管溝可以提前予以封蓋，避免電纜溝的長期曝露和其他不安全因素。

（3）在現有機場航站樓旁側搭設臨時入境管理區，臨時供電可經由新建的能源中心輸出或原供配電站，原則上建議設立在新建能源中心附近，以便于原供配電站的整體供電關斷。

（4）與機場管理局協調供配電的投切、關斷等計劃節點，宜選擇航班密度最低的空隙時間段，以書面工作聯系單的方式正式通知機場管理局并獲得批準，明確正式搬遷或啟用新建航電及出入境管理功能系統。

（5）在臨時入境管理區供電保障穩定后，根據批準的投切、關斷計劃節點，停止供電原航站樓升級改造區域，原變配電站內應及時關斷斷路器，及時拆卸饋線電纜，拆除該升級改造區域內的所有供配電裝置。

以上的方案策劃能夠極大地避免新舊交叉供電，避免了今后二次拆除和檢修工作給新建新增置系統管線、設備使用上的不穩定隱患，最大限度確保了新舊供電切換的可靠性。

5 結語

隨著企業不斷的適應國際建設項目的發展，我國的專業工程師需要立足于境外項目的實際性質和項目所在地的特點，尊重當地國的規范習慣，結合項目的今后使用需要，綜合考慮整體設計方案，積極的提出方案要求，提前做好方案規劃，并以此作為該項目的基本設計要求。而方案的策劃也需要與今后項目的實施密切聯系起來，以使方案策劃在很大程度上讓設計公司少走彎路，也為設計人員提供了具體的方向，更在很大程度上為今后的施工和運維提出了指導思路和指引。

目前該項目已經順利竣工并已交付投入使用，該方案策劃的專業實施內容得到了嚴格的實施，在項目的實施過程中，相關專業擴初圖紙、專業施工圖紙，乃至整套施工設計圖紙和不停航實施方案等，均非常順利的通過了當地機場管理局和相關專業咨詢工程師的審核。