民用机场电气节能设计

刘永胜　杨俊瑜

摘要：民用机场电气设计既是对输送电安全、可靠因素的考究。又是体现节能设计的根本。对此，本文以民用机场工程案例为切入点。对民用机场用电负荷特性实施分析，以此提出关于民用机场电气节能设计思路。

关键词：民用机场 电气节能 用电负荷 设计

为全面落实“节能减排”战略思想，民航业已初步实现绿色民航、绿色建设理念。尤其在民用机场电气设计环节，不仅需对电气设计安全性、可靠性特点予以规范控制，还应以机场综合发展的角度，对电气节能设计问题实施思考，使其能够切实机场建设成本、运行成本控制的目的。

一、工程案例

某支线民用机场等级为4C，航站楼面积为6000m²、跑道长约3000m年旅客容纳量于25万人次。该民用机场用电负荷如表1所示，其中变配电站主要用于机场供电，以单母线运行为主，通过母联开关的设定，当某台变压器发生故障时，其余变压器可完成负荷供电，以此确保航站楼与航管楼无间断持续供电。

二、民用机场用电负荷特性

机场作为城市交通的组成结构，其重要性等同于市政道路。而民用机场作为用于民用航空器起飞滑行、降落停放等活动的区域，包含附属建筑物、设施与装置，而临时机场与专用机场不属于民用机场的范畴。从整体上来看，机场电能消耗量相对较高，如建筑照明和航灯照明、通风采暖与空调办公、气象以及通信等设备，均耗费大量的电能。而在此过程中，民用机场用电负荷特性可从以下三点进行分析：

首先，负荷比重。依据《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008），机场主用电负荷区为一级负荷，如候机楼、过夜房、机务用电等，同时气象与航空管制等设施时、油库也属于一级用电负荷的范畴，即在高负荷比重的条件下，对机场供电系统安全性、可靠性愈发严格，从而增加系统建设成本。

其次，远负荷供电。机场航区内以导航台、航灯系统用电负荷为主，其中航灯系统线路长度约在8000m-10000m，利用恒流调光器对输送电能的稳定性实施控制，使其保持在规定电流值之上；而导航台与跑道间距更是在1800m-2000m，常规供电距离约为3000-6000m，因其作为一级用电负荷，较长的供电距离会在某种程度上增加电能消耗，不利于民用机场电气节能目标的实现。

最后，电能质量。机场导航和气象、航空管制与航灯等系统设备作为飞行安全控制的基准点，对电能质量需求标准过高。在此过程中，雷达设备和恒流调光器的选择，可在工作时产生谐波电流，从而影响供电系统电流波形，造成电气设备的损耗。

三、民用机场电气节能设计思路

（一）合理筛选变压器、布线材料。常规角度下，民用机场变电器用电负荷需控制在85%以下，于60%最为适宜。为避免变压器运行管理中出现铜损与铁损问题，则应以10型及其以上非晶合金变压器为准，其原因在于：非晶合金变压器铁芯的选择为非晶态磁性材料，与同容量钢芯相对比，变压器用电负荷可降低至60%。此外，布线材料的合理选择，能够在供电半径缩减的情况下，降低线路耗能。笔者通过对民用建筑的分析，可知铝合金材料使用范围相对较广，其在相同电气性能指标的情况下，铝合金质量为铜芯重量的1/2，且截面高于铜芯材料1.1倍至1.25倍，加之具有价格低廉（为铜芯材料1，3-1/2）的优势，可在民用机场电气节能中予以高度关注。

（二）节能设备和附件的选择。为切实民用机场电气节能设计理念，则应在照明系统中利用人工光、自然光的有机融合，室内室外混合照明、局部基础照明、直照和间接照明等多元化照明手段，规避重复光。同时，依据精准运算与合理配光的方式，通过节能光源、节能灯具、节能器件的合理选择，对灯具自身耗能予以控制。

结合《建筑照明设计标准》（GB 50034-2004）相关规定，LPD（照明功率密度值）是衡量节能效果的关键指标。其机场室内的选择以直管荧光灯为基准，且其管径应控制在26mm以下，在條件允许的范围内，可优先选择三基色荧光灯，以此满足照明节能标准；室外照明主要为LED光源（发光二极管），不仅可实现太阳能向电能的转变，还可切实灯具无功补偿目标。

（三）设备计量管理

现阶段，民用机场节能技术涉及照明节能和采暖节能、热水节能与变配电节能、通风节能、给排水节能与其它（太阳能发电、电动遮阳帘）等，结合国家建筑能耗标准，公共建筑设计，其应以计量装置、监测系统的辅助加装，对设备能耗予以有效控制。如图1所示，专业化Acrel-5000能耗监测系统，由测控单元、通信设备、计算机设备组合而成，利用数据采集、远程控制与动态监测等手段，对机场设备予以全方位监控，其监控系统又可分为管理层（电源、主机、打印机等）、通信层（TCP/IP、服务器、通信网关等）、设备层（保护装置、控制器、仪表、测量仪表与断路器等）。

四、结束语

总结上文，民用机场电气节能设计具有复杂性、专业性的特点，其设计内容相对较多，和机场用电负荷密切相关。对此，应在民用机场建设阶段，遵循“节能原则”，在降低能耗的条件下，实现电气节能设计的目标，即以合理筛选变压器、布线材料，节能设备和附件的选择，设备计量管理为关键点，以根源的角度，推进民用机场电气节能设计质量与水平的提升。