民航飞机维修机库电气节能设计探讨

李 冬

（中国航空规划建设发展有限公司，北京100120）

0 引言

改革开放以来，中国的经济持续保持高速发展态势，在能源消耗总量急剧增加的同时，能源使用效率在国际上却处于落后水平。因此，国家提出节约能源的基本国策，在建筑电气设计中应该大力贯彻执行。随着民航业务的飞速发展，维修业务越来越多，很多航空公司都加大了对维修设施和维护设备的投资力度。在民航维修机库的电气设计中，如何合理应用电气节能技术，做到电气系统安全、节能、管理方便，成为电气设计人员需要深入考虑的问题。

1 民航飞机维修机库简介

维修机库一般由机库大厅和附楼组成，维修大厅是停放和维修飞机的场所，附楼主要包括动力设施和各类维修车间。维修机库大厅一般采用钢网架、钢柱或混凝土柱结构型式，跨度较大，考虑停放飞机长度和维修飞机所需高度，应为大空间、大跨度的场所。维修机库大厅内主要设备包括地井、插座箱、吊车、修理坞、机库大门等。其中，地井及插座箱为飞机维修提供电源，包括飞机专用的400Hz中频电源及50Hz电源，吊车、修理坞等均为维修飞机所需的工艺设备。

2 建筑电气节能设计的基本原则

建筑电气节能设计应遵循技术先进、经济合理、安全可靠的原则，在充分满足使用功能及人体舒适要求的前提下减少能源消耗，提高能源利用率。因此，电气节能设计应符合以下要求：

（1）满足各类场所的照度要求，保证照明的色温、显色指数等，保证工艺设备和建筑设备的供电需求；

（2）综合考虑工程的经济性，在采用节能新技术和产品时，不能无限制增加项目投资；

（3）选用低损耗节能型配电设备，优化供配电系统，提高功率因数。

3 维修机库电气节能设计

3.1 变电所设计

合理的变电所位置可以控制导线长度，减少电能损耗。在维修机库中，用电设备分散、供电半径大，变电所应尽可能设在负荷中心。对于大型维修机库，应设置2处变电所，位置宜选择在附楼；在维修机库外设置变电站，采用220／380V低压为机库供电，仅适用于小型维修机库。

在选择变压器容量时，应采用需要系数法计算维修机库内用电设备，即吊车、修理坞、电动大门、中频电源、风机水泵等连续运转设备、照明设备等的功率，得出维修机库的计算功率。根据计算功率合理选择变压器容量，尽量使变压器运行在60%～70%负荷率范围内。在确定变压器数量时，要满足维修机库内负荷等级的要求，同时还应该考虑负荷变化、季节变化等因素。选择节能型变压器有利于电气节能。选择变压器型号时应遵循以下原则：

（1）优先选择符合《配电变压器能效限定值及技能评价值》规定的节能产品；

（2）选择空载损耗及负载损耗低的产品。

3.2 配电系统设计

维修机库低压配电电压以220／380V为主。配电系统应该简单可靠，配电级数不宜过多，低压配电一般不宜多于3级。维修机库中照明、插座及大量的维修与试验设备均为单相设备，其供电应尽量平均分布在L1、L2和L3相上，以免三相不平衡引起中性线电流增大，造成损耗增加。

3.3 导线选择及敷设

维修机库低压供电半径大，线路损耗相当可观。设计时可采取下列措施来减少线路的能量损耗：

（1）选择阻燃型铜芯电缆。铜芯电缆的电阻率低于载流量相当的铝芯电缆或合金电缆。采用铜芯电缆虽初始投资相对较大，但由于线路损耗小，在电缆寿命周期内更为经济。

（2）合理选择电缆走向，避免迂回配线，合理选择配电箱位置并控制供电范围。由配电箱向末端设备配电，以实现对电能的二次分配，可有效降低电缆长度和线路损耗。

（3）选择适当的导线截面。在维修机库项目中，由于平层面积很大，经常会出现长度超过200m的供电电缆。在选择导线截面时，除了要考虑载流量和电压损失外，还应适当放大长度较长、电流较大的供电回路电缆截面，以降低电阻率，减少线路损耗。

3.4 功率因数补偿

提高功率因数可减少无功功率在线路上的传输，减少线路损耗。在维修机库项目中，提高功率因数的主要方法为无功补偿。无功补偿主要有分散补偿和集中补偿2种方式，维修机库内用电设备较为分散，用电负荷时间段也不相同，采用在变压器低压侧集中补偿的方式比较适合。电容补偿可采用固定补偿加自动投切的方式，为避免变压器低负荷率时无功功率补偿电容器频繁投切，宜固定设置一组手动投切的无功功率补偿电容器。无功功率补偿电容器根据用电负荷的变化，自动投入相应数量的电容进行跟踪补偿，保持变压器低压侧功率因数不低于0.95。

3.5 谐波抑制

维修机库内存在较多非线性用电设备，如中频逆变电源、气体放电灯、修理坞等。设备运行时产生大量的奇次谐波会导致电压波形畸变，增加导线中的电流，加大线路损耗。对于维修机库来说，除了采用Dyn11接线组别的三相配电变压器和在电容补偿柜内装设串联电抗器等常规方法外，还可通过设置有源滤波器来控制谐波含量。对于谐波源较多的维修机库，采用并联有源滤波器来抑制谐波；对于谐波源较少的维修机库，可在低压侧设置电力仪表监视记录谐波分量，预留装设滤波器的位置，方便日后根据实际需要装设。

3.6 照明节能

维修机库大厅跨度大、面积大，附楼内房间较多，需要的灯具数量多、容量较大，可从以下几个方面考虑照明节能：

根据工艺对维修机库大厅照度的要求，将机库大厅照度设置在500lx，附楼维修车间照度根据使用要求分为500lx和300lx两种，办公室等房间为300lx，其余房间照度按GB50034—2004《建筑照明设计标准》确定。在满足照度要求情况下，按照国家对照明节能的要求，将各房间内照明功率密度限定在目标值以下。

维修机库大厅内跨度较大，高度一般超过20m，对照明质量及照度水平及光效有较高要求，因此选用高效的金属卤化物灯作为照明光源。金属卤化物灯显色性好，发光效率高，适用于大空间场所。附楼办公室、各工作间等房间采用高效的三基色荧光灯，三基色荧光灯光效可达到80～100lm／W，显色指数Ra达80～85，还有各种色温可以满足不同场所的不同需要。对选用的灯具配以电子镇流器或节能型电感镇流器以提高功率因数，镇流器效率应满足国家相关能效限定值的要求。

在照明设计中应选用高效率灯具。其中，荧光灯灯具效率不应低于的限值：开敞式的为75%、带透明保护罩的为65%、格栅的为65%；金属卤化物灯灯具效率不应低于的限值：开敞式的为75%，格栅或透光罩的为65%。此外，可选择涂二氧化硅保护膜、采用真空镀铝工艺或其他材料来提高灯具效率。

灯具的安装高度对照明效果有很大影响。维修机库大厅将灯具安装在机库钢网架中，与钢网架下弦平齐，有利于控制眩光。附楼中有吊顶的房间灯具在吊顶内安装，无吊顶的房间内灯具链吊安装或吊杆安装，安装高度不宜高于4m。

在机库大厅内，采用集中控制或智能照明控制系统对灯具进行控制，借助各种不同的控制方式，对不同时间、不同环境进行设置和管理，以达到节能的效果。附楼内各房间采用就地控制方式及通过减少单个开关控制灯具的数量，提供灵活的开关照明灯具的选择。走廊、楼梯等人员短暂停留的公共场所采用两地控制或节能自熄开关。

4 结语

节约能源是保护环境、贯彻执行国家基本国策的一项重要举措。建筑电气节能对于我国能源节约和合理利用，促进经济可持续发展具有重要作用。因此，在维修机库电气设计中，在安全可靠、满足功能要求的前提下，应合理采用先进技术，从变电所和配电系统设计、导线选择和敷设、功率因数补偿、谐波抑制、照明节能等方面进行电气节能设计，为节约能源作出贡献。

［1］曹华清.论现代建筑电气设计节能的若干因素［J］.中国城市经济，2011（14）

［2］李宏毅，金磊.建筑工程电气节能［M］.北京：中国电力出版社，2004

［3］中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册［M］.第3版.北京：中国电力出版社，2005

［4］GB50034—2004 建筑照明设计标准［S］