机场航站楼供配电系统节能设计简析

摘要：本文结合某国际机场航站楼的供配电设计，从航站楼供配电系统规模的确定、负荷计算、无功补偿和谐波治理措施、照明设计和管理控制措施等方面分析航站楼供配电系统的节能，提出减少能耗的具体措施。

关键词： 国际机场；航站楼供配电系统；节能设计

引言

随着建筑规模的扩大，机场航站楼的能源消耗也将随之增加。航站楼是机场主要的能源消耗场所，为大力推行和实施建筑节能，建设资源节约型社会，减少能源损耗，对机场航站楼采取必要的节能措施已势在必。电能消耗是建筑主要能耗之一，下面主要从电气设计角度分析机场航站楼建筑供配电系统中减少能源消耗的方法，提出具体的节能措施。

一、工程现状及配电站布局

该国际机场由当地220kV变电站供电，共有三路独立35kV电源，引入机场的1#、2#总降压站，降压成10kV后，分配给机场内各个配电站。机场航站楼的登机长廊长1370m，候机大厅及登机长廊每层建筑面积超过5万m2。为了使供电电源深入负荷中心，减少电能损耗，提高供电质量，节约投资费用，经综合考虑，配电站采取如下布局：在候机大厅地下机房层内设置两个独立的配电站，主要供电给全部候机大厅的用电负荷；在登机长廊底层共设5个配电站，给登机长廊及候机大厅的连接廊提供电源。

航站楼内用电计算负荷总计约34679kVA，其中有功计算容量为26703kVA。从表1可知，七个配电站共用变压器18台，其中2500kVA的6台，2000kVA的8台，1600kVA的4台。

配电站中，每两台变压器的380V/220V低压侧均设置手动/自动母联开关。当其中一台变压器故障后，另一台变压器将会在启动强风冷却后，长期承担变压器额定容量的133%负荷，以减少由于变压器故障而带来的停电事故。

二、合理选择参数，准确计算用电负荷

航站楼供配电系统节能首先应进行准确的负荷计算。通过负荷计算，确定最佳变压器容量，选择技术性能好、损耗小的变压器和配置合理的保护电器，使供配电系统在安全、可靠、经济的方式下运行。航站楼用电负荷的计算通常采用需要系数法。航站楼内的用电设备很多，包括一般公共建筑中常配置的用电设备：如空调、排烟通风、给排水、照明等用电设备。同时，机场航站楼还包括其它公共建筑中没有的用电设备，包括行李转盘、飞机机舱专用空调设备、400 Hz 电源装置、登机廊桥活动端用电和站坪机务配电等设备。对这些用电设备，首先要对其分组，按组计算负荷，最后得出总的计算负荷。对于需要系数法而言，对计算负荷影响较大的是各设备组需要系数和功率因数的选取。因此，控制航站楼计算负荷节能的重点应是合理选取航站楼各设备组的需要系数和功率因数。航站楼专用设备较多，其设备负荷较大，所以要求其需要系数和功率因数取值应合理。若取得不当，可能造成计算负荷较大，影响变压器等设备容量的选择，导致较大的能源损耗。笔者经过对多座航站楼配电工程的设计总结，并收集用户反馈意见，得出航站楼专用设备的需要系数和功率因数的参照值。航站楼的专用设备还包括登机廊桥活动端，该设备仅在飞机停靠时使用，用电时间较短，且登机廊桥活动端使用时，设置于登机桥活动端的飞机机舱专用空调和400Hz电源装置均不使用。因此，若该机位上设置有机舱专用空调和400Hz 电源装置并已经计算了相应的负荷，则登机廊桥活动端的动力负荷可不再计入。计算航站楼负荷时，还应注意以下几点，以确定较为准确的计算负荷：

1、照明负荷的容量应为所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯的负荷容量应为光源的额定功率加上镇流器的功率。

2、用电设备组的设备容量不应包括备用设备的容量。

3、消防用电设备容量不列入总设备容量。

4、季节性用电设备（如制冷设备和采暖设备）择其大者计入总设备容量。

5、对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量相加。不同类用电设备的总容量应按有功和无功负荷分别相加求得。航站楼内各分变电站的负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数。同时系数按0.8 ～ 0.9计取。

三、无功补偿和谐波治理措施

1、无功补偿。航站楼电气设备种类较多，当采取提高自然功率因数措施后仍达不到要求时，应进行无功补偿。一般在航站楼配电变压器低压侧集中补偿，补偿后功率因数不应低于0.9。对容量较大、负载稳定且经常使用的用电设备一般采用单独就地补偿。当配电系统谐波较严重时，无功功率补偿应考虑谐波的影响。

2、谐波治理。航站楼作为现代交通枢纽的核心建筑，对供电质量的要求较一般办公建筑要高得多。而航站楼有数量较多的非线性负荷，如离港航班管理与显示设备、400Hz 中频电源、UPS 电源、电机调速与传动设备、计算机、电视机、通信设备和照明灯具等，产生严重的谐波污染。这些谐波源不但对供电质量造成影响，而且会造成较大的电能损耗，甚至导致设备故障或损坏。因此，需要进行有效的谐波治理。谐波治理通常采用设置无源滤波装置、有源滤波装置、无源有源复合滤波装置和静止无功补偿装置等方法。机场航站楼由于具有较多的400 Hz 中频电源、UPS、计算机和电视机等设备，高次谐波的种类较多，较为复杂，因此可设置有源滤波装置来进行谐波治理。

3、照明系统节能。经统计，航站楼内照明设备的能耗可占到整个建筑用电的20 % ～ 30 %，因此，需要采取切实可行的照明节能措施。航站楼照明系统设计应在满足照明质量的前提下，最大限度地利用自然光，减少光能损失，并采取合理的控制措施。航站楼属于大型公共建筑，照明灯具较多，能耗较高，管理和维护工作量大，宜采用智能照明控制系统。根据不同的环境设置不同的照明控制方式，在满足照明功能和舒适度的前提下，尽可能地减少照明灯具开启的数量，缩短开启的时间，实现节能。照明节能设计应遵循以下原则：

1、公共照明应采取分区控制、集中控制或自动控制等措施，尽可能采用直接型开启式或带格栅的灯具，可大大提高灯具效率。

2、在满足灯具最低允许安装高度及美观要求的前提下，应尽可能降低灯具的安装高度。对于大空间区域，如出发大厅、到达厅和候机厅等，在高处采用一般照明方式。对于有高度要求的空间，可设置局部照明进行照度补充。

3、按分区控制的照明系统可与航班信息联动，当夜间有飞机到达的时候，打开到达大厅和行李提取大厅的灯光；当夜间没有航班的时候只开启基本照明（一般按照开启1/4的照明灯具设置）。白天采光好的地方不用开灯。设计回路应尽量细分，避免开大片照明灯具的开灯方式。

结语

航站楼是机场的重要用电单位，在供配电系统设计时采取节能措施，同时采取能实现节能控制的管理措施，将会产生较大的节能效果，这是建设资源节约型社会的需要，也是建设绿色机场的需要。

参考文献

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