广州白云国际机场二号航站楼

2020-10-16陈建飚钟世权

智能建筑电气技术 2020年4期

关键词：航站楼变电所电源

陈建飚，钟世权

(广东省建筑设计研究院，广州 510010)

图1 项目远景实景

获奖介绍

获奖等级：二等奖

获奖单位：广东省建筑设计研究院

获奖人员：陈建飚；钟世权；庄孙毅；黄日带；李村晓；崔明丽；张文武；汤志标

获奖专家评语：经专家组评审，认为该工程所采用的技术具有较大的创新性和经济性，社会和环境效益比较显著，项目具有供配电系统各环节容灾冗余设计，确保高可靠性，利用设置电气综合管廊，深度融合运维，提高供电容灾能力；综合应用绿色节能技术，有效利用可再生能源，全面应用管理节能技术，实现节能运行，节能效果显著；针对建筑空间特点，合理选择布设烟感、红外对射、吸气式等各类火灾报警探测器，实现火灾探测全覆盖，并将视频监控系统作为火灾确认的辅助手段，提高火警处置响应能力；采用一体化照明设计，大面积使用WRGB可变色LED灯具，采用智能照明控制系统，充分利用自然光。实现了照明功能性、空间氛围、节能效果相统一等特点。

各项主要指标达到建筑电气设计行业的国内领先水平。

项目指标

项目名称:广州白云国际机场扩建工程二号航站楼及配套设施

项目地点:广州市

占地面积:186.21万m2

总建筑面积:86.57万m2

建筑高度:43.8m

建筑功能:交通建筑

建设单位:广东省机场管理集团有限公司工程建设指挥部

竣工时间:2018年4月

1 项目总体介绍

本项目是国家十二五规划广东省和广州市重点建设项目，包括T2航站楼(下称T2)、交通中心及停车楼(GTC)以及配套市政工程。总建筑面积86.57万m2。2018年5月投入使用。年旅客吞吐量8 000万人次、货邮吞吐量250万t、飞机起降量62万架次，运输能力位居国内机场第3位。

T2建筑面积65.87万m2，地上4层，局部地下为设备管廊，建筑高度43.8m；建筑类别为一类，耐火等级为一级。GTC为换乘交通中心、设备中心及停车库，建筑面积20.7万m2，地下2层、地上3层，为一类建筑。

图2 安检大厅实景

2 电气设计系统

系统名称建设内容技术特点及指标供配电系统(1)航站楼内共设18个10/0.4kV变电所,共安装76台变压器;设备中心共设4个10/0.4kV变电所,共安装14台变压器(2)航站楼共引入12路10kV电源供电,设备中心共引入6路10kV电源供电(3)航站楼总计算负荷为56 499kW(不含设于GTC的制冷机房用电),变压器总装机容量为126 520kVA,平均负荷率为48.5%(4)设备中心10kV空调制冷主机设备安装容量为20 096kW,计算容量为21 843kVA;空调冷源380V设备计算负荷为8 990kW,变压器装机容量为14 400kVA,平均负荷率为67.9%(5)GTC,停车楼与客运站设备计算容量共为 5 473KW,变压器总装机容量10 250kVA,平均负荷率为59.3%,变压器安装指标为54VA/m2(6)项目(含GTC)消防设备计算负荷为7 693 kW,市电停电时需要发电机确保的一级负荷计算负荷为8 409 kW。选用5台1 800kW(常用功率)的10kV柴油发电机组并车运行作为自备电源(1)准确的负荷安装指标设计:在对一号航站楼10余年的实际运行电气数据进行深入分析的基础上,结合T2的需求,精确计算各类各级用电负荷,合理确定变压器容量,变电所深入负荷中心,选用环保节能型设备,有效降低供配电系统自身损耗,符合平安、绿色机场的要求(2)供电方案针对性强,系统简洁、配电级数少、可靠性高1)T2航站楼内设置6个区域主变电所,共引入12路10kV电源供电。每个区域主变电所分别从新建110/10kV变电站不同变压器母线段引来两路10kV电源,两路10kV电源同时工作,100%互为备用2)设备中心设置2个区域主变电所,共引入6路10kV电源供电。每个区域主变电所分别从新建110kV变电站不同变压器(变电站共设3台主变压器)母线段引来三路10kV电源,三路电源两用一备,备用回路能备用其中一路主用的100%负荷3)各变电所变压器两台一组,采用单母线分段运行方式,每组变压器两路10kV电源分别直接引自同一个区域主变电所不同的10kV母线段(3)T2航站楼内,正常时两台变压器各带约50%负荷,平均负荷率小于50%;当一台变压器故障时,由另一台变压器带两段母线上全部负荷(4)按远期规划规模,航站楼内包含空侧设备与行李系统安装容量,变压器安装指标为161.6VA/m2;空调冷源变压器安装指标为55.1VA/m2自备应急电源(1)在设备中心设置5台常用功率为1 800kVA的高压发电机组作为备用电源,并在航站楼东、西连接楼分别设置一个10kV备用电源二级配电室,向各变电所备用变压器供电。用于保障航站楼及GTC内特别重要负荷、消防设备、弱电系统、应急照明等在市电故障时的连续供电(2)备用电源系统由一路市电与一路发电电源供电,其中市电从新建机场北110kV变电站专线引来。平时由市电供电,当其市电故障时或发生火灾时,发电机备用电源在15s内完成5台机组的并车及送电,并自动投入使用(3)每座变电所分别设置一台备用电源变压器,备用变压器电源引自航站楼东西两侧的备用电源10kV配电室。备用变压器采用单母线运行方式,由备用电源系统10kV市电电源供电,负荷率<50%。当市电故障或火灾时由发电机10kV备用电源供电;平时当备用变压器故障或检修时,该0.4kV母线段由变电所内市电母线段供电(1)自备电源还兼顾防灾负荷外的部分重要负荷,如登机桥电力、行李主系统动力、贵宾室等,在极端情况下可维持航站楼不间断运营(2)在室外设置15m3埋地储油罐,确保备用电源系统连续满载运行超过6h,并考虑油罐车停靠与输油条件(3)避免在航站楼内分散设置多个发电机房引起的环保性差、维护难问题,也解决机组供油补给问题,提高系统的可靠性(4)火灾发生时,无论市电是否正常,均启动备用电源系统,并空载运行。另外,火灾市电停电时,15s后只要完成并车4台机组,系统就自动送电。提高火灾时发电机备用电源系统可靠供电的反应速度

续表

图3 低压配电房

图4 10kV发电机房

3 电气技术主要创新点

3.1 供配电系统各环节容灾冗余设计，确保高可靠性

(1)10kV供电电源的高可靠性

T2航站楼设置6个主变电所，每个主变电所从新建110/10kV变电站不同变压器母线段引来两路10kV电源，同时工作、100%互为备用。各分变电所10kV电源由主变电所放射式供电。

设备中心设置2个主变电所，每个主变电所从新建110kV变电站不同变压器(变电站共设3台主变压器)母线段引来三路10kV电源，两用一备、备用电源100%备用。

在设备中心集中设置5台1 800kW的10kV柴油发电机组并车运行，每个变电所分别设置一台备用变压器作为自备电源(平时带负荷热运行)，采用专线10kV备用电源供电。每个分变电所由两路独立市电加一路自备电源供电，确保了10kV电源的可靠性。

(2)供配电系统各环节容灾冗余设计，确保供电可靠性

各变电所变压器两台一组，单母线分段运行，每组变压器两路电源分别引自主变电所的不同10kV母线段，两台变压器100%备用，当一台故障时，另一台可供两段母线上全部负荷；合理整定配电系统级间配合保护；一级负荷采用两路电源末端自动切换供电；应急照明、弱电系统等特别重要负荷还采用蓄电池组作应急电源。

(3)巧妙设置电气综合管廊，深度融合运维，提高供电容灾能力

电气综合管廊直接贯通连接变电所、消防控制中心、弱电主机房、强弱电间及管井，与主要电气用房深度融合。确保各系统主干管线直接通过专用通道安装至各机房与管井，提高供电系统容灾能力，缩短主干管线长度，最大程度上解决了管线安装与维保难题。

通过以上设计，从主变电所市政电源、分变电所电源、自备电源到低压配电系统、变压器、配电线路等各环节均采取容灾冗余设计，确保了供配电系统的高可靠性。此外自备电源还兼顾防灾负荷外的部分重要负荷(登机桥、行李系统等)，在极端情况下可维持航站楼不间断运营。

3.2 综合应用绿色节能技术，节能效果显著

(1)有效降低供配电系统运行损耗

在对一号航站楼10余年的实际运行电气数据进行深入分析的基础上，结合T2的需求，精确计算各类各级用电负荷，合理确定变压器容量，变电所深入负荷中心，选用环保节能型设备，有效降低供配电系统自身损耗。

(2)照明系统节能效果显著

根据建筑空间布局及功能分区，充分利用自然光，采用直接照明，公共空间照明均采用LED光源。照明功率密度值达到GB 50034-2013《建筑照明设计标准》规定的目标值。

(3)有效利用清洁能源

在航站楼屋面设置2.2MW分布式光伏发电系统，就近接入四个变电所，发电量就地、实时消纳，年发电量216万kWh。

(4)全面应用管理节能技术，实现节能运行

管理节能是大型公共建筑的重要节能措施，综合应用能源管理系统、建筑设备监控系统、智能照明控制系统和机电设备全生命周期信息管理系统。在满足功能性、舒适性的前提下，对空调通风、给排水、电梯等进行系统性节能优化控制；对照明系统实行分区、分时、分级、调光、感应等精细化控制；对建筑各项用电总能耗、各功能区域分项能耗等进行全面统计、分析，调节控制策略，实现精准管控；创新应用机电设备全生命周期信息管理系统，对机电设备的供应、安装、运行、维护、电气参数等信息进行二维码采集管理，使机电设备的管理维护科学、运行高效。此外还采用了电动控制百叶遮阳、气动控制通风幕墙等节能技术。

3.3 火灾自动报警系统设计先进有效

(1)系统设计全面合理，技术先进。全面设置火灾预警、自动报警及各类灭火设备控制系统。采取“全面探测、分区监控、集中管理”的模式，对建筑进行全面的火灾探测报警、消防设备联动控制及人员疏散导引。集中设置1个消防总控中心、6个分控中心，每个分控中心均具备报警与相关联动控制功能。系统架构、监控管理模式设计先进有效。

(2)合理选择布设火灾探测器。针对建筑空间特点，合理选择布设智能型探测器、红外对射探测器、吸气式探测器等各类火灾报警探测器，实现火灾探测全覆盖，并将视频监控系统作为火灾确认的辅助手段，提高火警处置响应能力。

(3)消防联动控制直接可靠。消防设备通过总线自动联动、连锁控制；重要消防设备还可由各分控中心硬线直接手动控制。

(4)应急照明设计理念超前。采用集中控制型疏散指示照明系统，疏散楼梯应急照明采用DC24V供电，高大公共空间应急照明兼作日常照明，设计简洁可靠、控制简单，与五年后颁布的新规范 GB 51309-2018 要求不谋而合。

3.4 一体化照明设计，照明功能性、空间氛围、节能效果相统一

室内照明采取“见光不见灯”，外景照明采取“内光外透”的设计理念。照明与建筑、结构、装修一体化设计，将灯具建材化，灯具与建筑吊顶、结构网架等融为一体，空间简洁美观，照度、眩光、显色性、功率密度值等照明指标高于规范要求；首次大面积使用WRGB可变色LED灯具，通过对灯具的调色控制营造绚丽多姿的空间氛围，并对人流起到很好的引导作用；采用智能照明控制系统进行精细化控制，充分利用自然光，实现了照明与建筑空间装修深度融合、照明效果与节能相平衡，自然光与人工照明相结合，舒适与健康兼得的预期效果。设计定制了专用的LED投光灯，每只灯具由几十只“微灯具”组成，解决了大空间点光源灯具的效率低、均匀度差等技术难题。

图5 航站楼10kV配电示意图

4 电气节能效果

本项目电气设计较好地贯彻了国家“适用、经济、绿色、美观”的工程建设方针，创新设计理念，综合应用各种适用性新技术，采取有效技术措施，较好地实现了建筑功能、美观、节能、经济性的相统一。绿色节能技术的综合应用，不仅改善了建筑环境，同时降低了运营和维护成本，具有很好的经济效益、环境效益。通过多种绿色节能技术的综合应用，航站楼整体节能率约达到30%，成为首个湿热气候区获得国家三星级绿色标识的大型公共交通枢纽建筑，对大型公共建筑的建设具有良好的示范效应。

自2018年5月正式投运以来，电气系统运行良好，系统功能完善、技术先进，各项性能指标达到设计目标；创新应用的能源、设备等管理系统使运营的精细化管理成为可能，达到了建设方、运营管理方的预期；良好的空间环境和照明效果更是得到了社会各界的广泛好评。