机场航站楼电气设计浅析

文/叶梦汧 张予静

一、引言

近年来，我国国民经济持续发展，带动民航事业高速发展，机场改扩建的需求也日益增大，建设支线机场变得十分必要。而其中航站楼是一个机场的重要标志，是旅客活动的主要场所，它可以从一个侧面体现出一个地区的地域文化、科学进步和文明程度。因此，航站楼建筑既要保证功能齐全、流程合理、方便实用，还要有新颖别致的建筑造型和庄重典雅的建筑风格，能够突出地域特色、反映城市形象，成为当地的地标建筑和对外开放的窗口。小到航站楼柔和的灯光、座椅旁的插座、便于查询的航班信息，大到冷暖空调、风机运行、飞行数据的存储，这些为旅客和机组服务的各个设备都离不开电，可以说航站楼的正常运行离不开电力的可靠保障，电气设计在航站楼建设中至关重要。

二、航站楼的建筑特点

1.满足使用功能的要求

航站楼是空陆交通的转接点，其平面设计应保证各种流程便捷、有序、高效、顺畅，尽可能功能分区明确、平面布局紧凑，减少旅客的步行距离。为满足旅客和服务人员的需求，要求航站楼的内部设施较为完善。在满足交通功能的前提下，航站楼的设计还要充分考虑商业、餐饮、现场办公、医疗急救等服务设施，并且在发挥这些设施效率的同时能够尽量降低运行成本。

2.满足地区形象建设的要求

航站楼作为机场的主体建筑，在满足功能需要的前提下，还要求将技术和艺术有机结合，并融入一定的地方特色。新建航站楼需考虑到日后机场旅客吞吐量，做到建筑主体空间尺度适宜，造型、色彩应与场内其它建筑物协调统一。

3.满足节能环保的要求

在满足使用功能的前提下，航站楼设计尽量采用新技术、新工艺、新结构、新材料以节约能源，减少运营成本。外墙、屋面等均应注意采取保温、隔热等节能措施。

4.满足弹性设计和灵活扩展的要求

随着旅客结构和吞吐量的改变，航站楼设施要有高度的灵活性和可扩展性，包括各功能区域的面积分配以及进、出港等设施的容量要有适度的可调整性，以适应将来的旅客流程调整。因此，平面设计既能满足近期的需要，同时又要结合机场远期发展规模，做到各时期航站楼的有机衔接。航站楼结构设计宜选用适合当地的结构形式，加强抗震设防措施。

5.满足“以人为本”的要求

设计方案要充分考虑旅客的需要和便利，包括老、弱、病、残、孕、幼等特殊旅客以及贵宾的需要。

三、航站楼供电、照明系统配置要求

1.变电站设置

正常情况下，两路市电分别带I段和Ⅱ段母线上的负荷；当一路市电失电时，其进线断路器断开，母联断路器闭合，由另一路市电带全部负荷；当市电电源恢复时，母联断路器断开，市电进线断路器闭合，恢复正常运行方式。

低压开关设备拟选用低压抽出式开关柜，同时设置1套额定功率约为500千瓦的柴油发电机组，作为特别重要负荷的第三电源。

双电源自投动作时间不大于0.5秒。三电源相互自动切换时间均不大于15秒，油机可实现自投自复及手动切换。

2.航站楼配电

为满足终端供电半径的要求，在航站楼内一、二层分別设置配电间。航站楼内的照明配电采用放射式配电，以保证供电可靠性。对于机务用电、室外照明、登机桥电源、空调、采暖及一般通风等负荷，采用放射式单回路供电。电梯、自动扶梯、行李转盘、航班动态、离港系统、安检系统、时钟系统、闭路电视、广播、消防控制、BAS系统、事故照明等按放射式双回路末端互投供电。

3.航站楼重要负荷的保证

对于维持航站楼基本运转的重要负荷，设置应急母线段，电源引自中心变电站内设置的柴油发电机，当两路市电均中断时，自动切换到应急母线段对其进行供电[1]。对于火灾报警及消防控制系统、全部弱电系统及电子设施、应急照明（包括疏散照明、安全照明及10%的正常工作照明）等特别重要负荷同时设置UPS及EPS作为备用电源。

4.电缆敷设

水平及垂直干线电缆均敷设在封闭式金属电缆桥架内。控制线及信号线敷设在金属线槽或金属保护管内。电缆桥架的安装应便于调整，并根据环境做好防护处理，使得安装后的导电性能符合规范要求。不同防火等级以及不同类型的负荷应分管、线槽或桥架敷设。消防等重要负荷的电缆所敷设的桥架、线槽、保护管应刷防火涂料（耐火1小时）。金属管均为热镀锌厚壁钢管，电缆桥架和线槽均为热镀锌或更好性能的防护方式。局部或末端需要软连接的地方可采用可绕性金属软护套管，并应满足相应的防火要求。

5.监控系统

在航站楼内设置电力监控系统、防火剩余电流动作报警系统等集中监控系统。

室内照明应本着绿色照明的原则，节约能源，尽可能提高单位电量的照度水平。灯光系统的形式以及灯具的设计与安装应充分考虑航站楼的运行要求，照度可调节，日常维护便捷。

6.照明系统

（1）照度水平

全航站楼照度的定值拟根据旅客进出港的流程，由低至高，再由高至低，以达到良好的视觉效果。

（2）照明方式

出港大厅、近机位候机厅空间高大，为共享空间，应考虑采用光效较高的金属卤化物灯或其它相应光源，减少布灯和管线。办票柜台、安检柜台、商业用房、其它功能性用房根据相应需求设置局部照明。到港大厅、远机位候机厅、办公用房的照明应以节能型灯具为主。在咖啡吧、餐厅、商店、VIP休息室等要求较高的场所可结合建筑的装饰色调采用暖光源，以烘托气氛。

航站楼陆侧可结合建筑要求，设置立面照明，用投光灯勾画出建筑外轮廓。

航站楼空侧站坪、陆侧停车场照明采用升降式高杆灯照明。

（3）控制与节能

照明节能应采用高效光源和灯具，提高控制水平，节约能源。在保证局部区域功能性照明要求的前提下，适当降低共享空间的照度。公共区域照明由楼宇控制系统的照明控制单元统一控制。

7.防雷接地

航站楼按二类防雷建筑物设计，屋面设置避雷网，航站楼屋顶按防雷标准尽量利用金属屋面接闪，并通过柱筋引入地下接地网。利用建筑物基础作为自然接地体，防雷接地与设备接地共用接地极，接地电阻不大于1欧。本次供电系统和接地型式均采用TN-S系统。航站楼楼内各重要设备用房预留有接地端子排，架空地板下敷设均压网。航站楼内各柱之间通过地梁钢筋或预埋Φ12钢筋两两连接，形成不大于9米×9米网格。所有设备外壳及外露金属部分与PE线联为一体，引入综合接地网，电子设备应考虑浪涌电压吸收装置。

四、航站楼电气设计难点

1.供电方式

航站楼作为机场建设中的重要主体，用电设备数量庞大且种类繁杂，无法将其与普通民用建筑进行同向类比，当供电事故发生时造成的损失往往十分重大，需要设计人员重点考虑电力的可靠性。

航站楼功能特性决定了其供电等级的特殊性，包含了一级特别重要负荷、一级负荷、二级负荷以及三级负荷。重中之重就是要考虑到电力来源是否充足可靠。很多机场在设计之初都会遇到的一个难点就是，如何在保证从不同高压变电所引出的高压电缆进入本楼前提下，做到既满足供电需求，又能够减少不必要的供电设备以保证供电可靠性。

在低压电力系统中需要重点考虑以下几种电源：一般动力电源、一般照明电源、应急动力电源、应急照明电源、大空间照明电源、空调电源、弱电电源、专用设备电源、商业及广告电源和行李系统电源[2]。电源分类众多，这就需要电气设计人员做好规划，如果电源等级混乱，就很有可能对人身安全和整个机场运行产生影响，甚至造成重大事故。

在航站楼功能划分中，通信导航设备机房、5G弱电机房是较为特殊的部分，记录着航空信息、飞行校验数据等。根据《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019），重要设备机房按一级特别重要负荷考虑，采用双路电源供电，并配备一路柴油发电机作为后备电源，采取末端互投的供电方式。保证在极端条件下，规定时间内电源可以自主投切，重要设备仍然能够正常运行。

同时，航站楼作为人员密集场所，公共区域大面积照明负荷应采用双路交叉配电，保证一路电源失电情况下仍能满足所需最低照度。非消防一般负荷干线采用分励脱扣，火灾时由消防系统控制切非消负荷，平时由电力监控控制。

2.应急照明

应急照明及疏散指示系统同样是航站楼电气设计中十分重要的一个环节，确保的是火灾及重大事故发生时人员的生命安全，应格外注重行业规范及场所的不同。

根据《消防应急照明和疏散指示系统》（GB51309-2018）规定，应急照明系统可选择集中电源型和自带电源型，对于航站楼此类空间面积大、消防应急照明及疏散标志灯数量多的建筑，自带电源型的灯具对于日后维护方面多有不便，因此一般都采用集中电源型灯具。

在航站楼中最难确定的则是疏散方向标志灯以及专用应急照明灯的设置位置，在我国已建成的大型航站楼中，疏散方向指示灯多为嵌地面型、立式型、墙面高位侧装型。嵌地面式灯具会高出地面1至4毫米，会给旅客步行、拖拉行李以及手推车的行进带来困扰，而立式和墙面高位侧装的疏散方向指示灯又往往无法满足规范中灯具间距的要求，这就需要设计人员考虑现场实际环境，酌情采取墙面高位侧装和立式大型疏散方向指示灯与地面疏散指示灯相结合的方式，以此减少灯具安装所带来的不便，同时在满足标志灯尺寸及亮度、人员视线等前提下做出更加便利的设计[2]。

对于专用应急照明灯，在迎送大厅等大空间通常无法直接安装灯具，需要在设计时结合建筑、结构等专业，优化灯具位置，也需为机场方考虑日后维护检修的可行性。部分航站楼有连廊，那么就需要考虑到连廊两端进出口处的应急照明照度，同时在连廊两端也需布置标志灯具，显示楼层及安全出口信息。

五、航站楼电气设计的几点建议

1.供电干线及配电间设置

航站楼的建筑特点是:虽然高度不高，但是横向跨度大，长度有时可以达到几百至一千米。设计时变电所应分别设置在建筑两侧的负荷中心，同时确保供电半径不大于200米，以达到确保供电可靠性的需求，对于前文提到的重要负荷更是如此。航站楼每层建筑使用功能都不重复，包含了进港、出港、商业、餐饮以及员工办公等功能，所以电气专业在选择楼层低压配电间时不能常规设计，既要考虑总配电室是否靠近负荷中心，也要考虑是否影响建筑功能和美观。

2.应急照明及疏散指示灯设置

鉴于航站楼建筑功能的特殊性，消防上也模糊了防火分区的概念，应结合旅客疏散方向，在其疏散通道上沿视线延伸方向布置明显的疏散指示灯。同时考虑到人员密集程度，合理设置专用的应急照明灯具，达到规范要求的应急照度。对于重要房间，例如配电室、安防控制室、消防设备机房等，也需要为工作人员设置应急照明及备用照明，以达到操作需求。楼梯间可以按照单独防火分区考虑供电回路，建议以末端照明支线压降规范要求的偏差为依据，计算供电半径，以供电半径画圆的圆心点为配电间或电气控制箱。

3.预留后期用电及登机桥电缆敷设

机场建设方多为当地建设局和机场人员临时组建，缺乏同类项目的管理经验，专项设计和配套深化之间存在着差异并且缺乏沟通，与最终施工图设计无法衔接连贯，在设计时很多资料机场建设方无法及时提供，导致有些设备及所需电量考虑不周，比如标识照明设计、广告灯箱设计、商业招商，以及海关、边检和安全局等相关部门的需求，这些因素都会引起后期设计变更。另外登机桥远端往往需要设置小型配电间，为停靠的飞机提供空调和变频设备的用电，这项用电电量相当大，在设计时一定要预留充足的用电量，而这就需要从航站楼变电所内引来很多根大截面电缆。解决此类电缆的敷设问题一般有两种方法:

（1）登机桥的高度在满足消防车通过高度的前提下，如果还有设备安装空间，可以采用登机桥下桥架敷设。桥架需要选择防水桥架。

（2）登机桥的高度在满足消防车通过高度的前提下，如果没有设备安装空间，可以采用地面预埋钢套管暗敷设。另外，暗埋时还需要与室外场地管线综合后确定。

因此，前期设计时适当预留一些电量，可以避免不少问题。通常情况下各个预留用电可按已有设计的三分之一考虑，以达到最优供电方案，做到既不浪费也不紧张。

4.防雷设计

航站楼属于人员密集场所，为二类防雷建筑。其建筑形式上，屋面一般都采用钢结构金属屋面，如果用金属屋面直接作为接闪器，需要对金属屋面的材质及厚度有所要求，另外利用金属屋面作为接闪器要考虑到存在屋面被击穿的可能，将会影响航站楼的正常运行。所以，最好采用屋面设置接闪器和避雷针的组合方式，屋面上所有凸起的金属构筑物和管道等，都应采取防雷措施，与屋面金属板可靠连接成一体。屋面上的非金属物体、无金属外壳或保护罩的电气设备，例如航空障碍灯、亮度传感器、摄像机、透明非金属屋顶等，均应置于独立的避雷保护装置下。为了保持航站楼的整体美观，可将屋顶接闪器与屋顶深化单位配合，接闪器作成金属屋面的构件，既美观又满足要求。

六、结束语

航站楼作为机场建设中重要的组成部分，在变配电及室内照明设计中应多方面考虑，满足旅客舒适度以及航班信息操作等多方面需求。本文主要介绍了航站楼在供配电以及应急照明等电气设计方面的难点，提出供电干线及配电间设置、应急照明及疏散指示灯设置、预留后期用电及登机桥电缆敷设和防雷设计方面的一些建议，可为类似航站楼工程在电气工程建设方面提供借鉴。