民用機場電氣節能設計

劉永勝　楊俊瑜

摘要：民用機場電氣設計既是對輸送電安全、可靠因素的考究。又是體現節能設計的根本。對此，本文以民用機場工程案例為切入點。對民用機場用電負荷特性實施分析，以此提出關于民用機場電氣節能設計思路。

關鍵詞：民用機場 電氣節能 用電負荷 設計

為全面落實“節能減排”戰略思想，民航業已初步實現綠色民航、綠色建設理念。尤其在民用機場電氣設計環節，不僅需對電氣設計安全性、可靠性特點予以規范控制，還應以機場綜合發展的角度，對電氣節能設計問題實施思考，使其能夠切實機場建設成本、運行成本控制的目的。

一、工程案例

某支線民用機場等級為4C，航站樓面積為6000m²、跑道長約3000m年旅客容納量于25萬人次。該民用機場用電負荷如表1所示，其中變配電站主要用于機場供電，以單母線運行為主，通過母聯開關的設定，當某臺變壓器發生故障時，其余變壓器可完成負荷供電，以此確保航站樓與航管樓無間斷持續供電。

二、民用機場用電負荷特性

機場作為城市交通的組成結構，其重要性等同于市政道路。而民用機場作為用于民用航空器起飛滑行、降落停放等活動的區域，包含附屬建筑物、設施與裝置，而臨時機場與專用機場不屬于民用機場的范疇。從整體上來看，機場電能消耗量相對較高，如建筑照明和航燈照明、通風采暖與空調辦公、氣象以及通信等設備，均耗費大量的電能。而在此過程中，民用機場用電負荷特性可從以下三點進行分析：

首先，負荷比重。依據《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16-2008），機場主用電負荷區為一級負荷，如候機樓、過夜房、機務用電等，同時氣象與航空管制等設施時、油庫也屬于一級用電負荷的范疇，即在高負荷比重的條件下，對機場供電系統安全性、可靠性愈發嚴格，從而增加系統建設成本。

其次，遠負荷供電。機場航區內以導航臺、航燈系統用電負荷為主，其中航燈系統線路長度約在8000m-10000m，利用恒流調光器對輸送電能的穩定性實施控制，使其保持在規定電流值之上；而導航臺與跑道間距更是在1800m-2000m，常規供電距離約為3000-6000m，因其作為一級用電負荷，較長的供電距離會在某種程度上增加電能消耗，不利于民用機場電氣節能目標的實現。

最后，電能質量。機場導航和氣象、航空管制與航燈等系統設備作為飛行安全控制的基準點，對電能質量需求標準過高。在此過程中，雷達設備和恒流調光器的選擇，可在工作時產生諧波電流，從而影響供電系統電流波形，造成電氣設備的損耗。

三、民用機場電氣節能設計思路

（一）合理篩選變壓器、布線材料。常規角度下，民用機場變電器用電負荷需控制在85%以下，于60%最為適宜。為避免變壓器運行管理中出現銅損與鐵損問題，則應以10型及其以上非晶合金變壓器為準，其原因在于：非晶合金變壓器鐵芯的選擇為非晶態磁性材料，與同容量鋼芯相對比，變壓器用電負荷可降低至60%。此外，布線材料的合理選擇，能夠在供電半徑縮減的情況下，降低線路耗能。筆者通過對民用建筑的分析，可知鋁合金材料使用范圍相對較廣，其在相同電氣性能指標的情況下，鋁合金質量為銅芯重量的1/2，且截面高于銅芯材料1.1倍至1.25倍，加之具有價格低廉（為銅芯材料1，3-1/2）的優勢，可在民用機場電氣節能中予以高度關注。

（二）節能設備和附件的選擇。為切實民用機場電氣節能設計理念，則應在照明系統中利用人工光、自然光的有機融合，室內室外混合照明、局部基礎照明、直照和間接照明等多元化照明手段，規避重復光。同時，依據精準運算與合理配光的方式，通過節能光源、節能燈具、節能器件的合理選擇，對燈具自身耗能予以控制。

結合《建筑照明設計標準》（GB 50034-2004）相關規定，LPD（照明功率密度值）是衡量節能效果的關鍵指標。其機場室內的選擇以直管熒光燈為基準，且其管徑應控制在26mm以下，在條件允許的范圍內，可優先選擇三基色熒光燈，以此滿足照明節能標準；室外照明主要為LED光源（發光二極管），不僅可實現太陽能向電能的轉變，還可切實燈具無功補償目標。

（三）設備計量管理

現階段，民用機場節能技術涉及照明節能和采暖節能、熱水節能與變配電節能、通風節能、給排水節能與其它（太陽能發電、電動遮陽簾）等，結合國家建筑能耗標準，公共建筑設計，其應以計量裝置、監測系統的輔助加裝，對設備能耗予以有效控制。如圖1所示，專業化Acrel-5000能耗監測系統，由測控單元、通信設備、計算機設備組合而成，利用數據采集、遠程控制與動態監測等手段，對機場設備予以全方位監控，其監控系統又可分為管理層（電源、主機、打印機等）、通信層（TCP/IP、服務器、通信網關等）、設備層（保護裝置、控制器、儀表、測量儀表與斷路器等）。

四、結束語

總結上文，民用機場電氣節能設計具有復雜性、專業性的特點，其設計內容相對較多，和機場用電負荷密切相關。對此，應在民用機場建設階段，遵循“節能原則”，在降低能耗的條件下，實現電氣節能設計的目標，即以合理篩選變壓器、布線材料，節能設備和附件的選擇，設備計量管理為關鍵點，以根源的角度，推進民用機場電氣節能設計質量與水平的提升。