民用机场供配电系统设计中的节能措施探讨

来源:用户上传      作者:张志涛

　　摘 要：进入新世纪以来，我国民航业经历了飞跃式的发展，航空网络日益完善，民航业在建设社会主义现代化强国的道路上发挥了巨大作用。机场供配电系统作为机场运行的源动力，其重要性不言而喻，同时现代机场大量的信息化、智能化设备以及附属配套设施也使其成为了高耗能区域。随着国家可持续发展战略的推进，民航局也提出了建设“四型机场”的要求，因此在民用机场中构建节能高效、安全可靠的供配电系统对我国民航产业的长期健康发展有着重大意义。
　　关键词：民用机场;供配电系统;节能
　　
　　1 机场电气设备特点
　　1.1 供电可靠性要求高
　　民用机场的主要用电负荷等级为一级、二级负荷。一般要求一级负荷必须有2路独立的电源进行供电，当一路电源发生故障时，另一路电源不至于同时受到损坏;对于一级负荷中特别重要的负荷，还必须增设应急电源（一般设置柴油发电机组，也可设置不间断电源装置UPS），切换时间需要满足相应的设备特性。
　　1.2 设备种类多
　　民用机场必须具备比较完善的、具有各种专业性功能要求的设施，如空调系统、导航系统、消防系统、安防系统、设备自动化管理系统等，使其具有良好的硬件服务环境。也存在大量的照明灯具、风机、空调、泵类以及电锅炉等用电设备，感性负荷较多，运行时会使供配电系统中无功功率增大。
　　1.3 电气系统复杂
　　由于民用机场中建筑体量较大，且类似航站楼、综合楼、航管楼等建筑具有很强的功能性，内部用电设备种类多，电能消耗相对较大，对供电可靠性的要求也高，除正常市电供应外还需考虑应急电源的投入与切换，需要联动的设施多，这就使得机场的电气系统较为复杂。
　　1.4 远距离供电
　　机场的供配电系统中用电负荷比较分散，除了各单体建筑的供电需求外，还包括助航灯光、场区照明、围界安防、导航台等用电负荷，这些线路的供电距离往往在几千米以上甚至更远，这就对供电线路的稳定性、可靠性提出了较高要求。
　　2 供配电系统的节能措施
　　2.1 合理设置变压器的容量和台数
　　供配电系统中，变压器容量配置的主要依据就是计算负荷，机场包括的用电设备很多，不同性质的建筑配套的设备都有其各自不同的特征以及运行方式，如航站楼内的安检系统、安防系统、空调、照明、电梯以及风机负荷等。所以当计算负荷时，就要根据其各自不同的特点以及运行方式得到其系数，在保障用电需求的情况下进行负荷计算，变压器的负载率不应大于85%，一般以60%为宜。对机场用电区域进行合理划分，变压器的设置要尽量靠近负荷中心，縮小供电半径，除此之外还要对变压器的运行效率、以及输出功率因数等进行考虑。
　　2.2 合理规划供电路由及线缆规格
　　民用机场主要分为航站区和飞行区，航站区用电负荷为各单体建筑及场区照明等，飞行区用电负荷主要为助航灯光、站坪照明、围界安防以及场内导航台等。对于航站区内各建筑比较分散，相同负荷等级的设施设备用电可选择就近引自同等级的建筑;同时飞行区供电距离较远，要对供电路由进行合理的规划，尽量走直线，避免不合理的浪费。在保证供电电压合理范围内，提高线路的电压等级减少电能输送中的电能损耗，同时也可以提高设备的绝缘性能;若线路过长可选择截面较大的线路，但需确保线路热稳定，做好降压及线路保护工作，确保其安全地实现节能设计。
　　2.3 电能质量的治理与监控
　　机场是兼顾地面运营保障及空中飞行管制的综合性交通基础设施，其安全保障等级就决定了运行过程中会有大量的非线性负荷用电设备，各种电气设备的应急电源多采用柴油发电机、UPS、EPS等，在使用过程中会产生大量的谐波。谐波会对供配电系统中的变电器、输配电线路、用电设备等产生很大危害，增加系统电能损耗，破坏供电系统的安全。因此在供配电系统中应采用在用户进线处加装串联电抗器、在谐波源附近安装交流滤波装置等措施，减小谐波含量。同时加装基与DFT算法的谐波测量装置，做到实时监控，保障设备的正常运行。
　　2.4 提高功率因数与节电
　　机场用电负荷中存在大量的照明灯具、水泵、排风机等设备，在运行中会产生大量的无功功率，会线路、变压器等用电损耗增加，同时依据《交通建筑电气设计规范》（JGJ243-2011）的规定“10kV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且补偿后功率因数不应低于0.9”，因此合理的选择无功补偿方式（如并联电容器）对配电网和配电变压器有降损作用，使供配电系统中的无功功率就地分区分层基本平衡，避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。
　　2.5 能效监测与管理
　　民用机场是保障航空安全飞行的核心载体，机场对电能质量要求较高，同时用电设备多，电能消耗大，对于机场用电设施进行能效监测与管理是很有必要的。通过对机场整体和局部实时耗能数据的采集、监视，进行数据分类、趋势分析、指标追踪等，为机场提供能源设计、运维的管理建议和方案，及时对问题设备进行处理、更换，从而实现管理节能和设备节能的相结合。
　　3 总结
　　当前我国的能源安全形势并不乐观，随着国内民航业的快速发展，建设资源节约、生态友好、低碳运行的民用机场是势在必行的，也是新时代民航强国战略的重要组成。本文针对机场电气设备的特点，提出了一些切实可行的有效措施，也希望对机场供配电系统设计起到一定的帮助，助力我国四型机场的建设！
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　　作者简介：张志涛（1991-），男，陕西西安人，硕士研究生，研究方向为民用机场供配电、助航灯光系统等。
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