國際機場航站樓用電負荷調研與應用

摘 要：通過實地調研已投運的國際機場航站樓變壓器運行數據，考慮季節性和進出港航班流量等因素，研究用電負荷分布特征，框定國際機場航站樓用電負荷指標的區間，分析負載類型之間的占比對負載率高低的影響程度。以調研數據和研究成果為準繩，并結合新建航站樓內設備設施用電功率，應用負荷計算軟件，確保某國際機場新建航站樓用電負荷的設計指標與運行指標能完美統一。

關鍵詞：航站樓; 用電負荷; 變壓器安裝容量密度; 負載率; 負載類型

中圖分類號： TU855

文獻標志碼： B

文章編號： 1674-8417（2024）11-0045-09

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.11.009

0 引 言

為更好地滿足某國際機場新建航站樓用電負荷發展需求，本項目結合所處西北地域和當地民族特色，調研分析國內功能相同和面積相近的大型國際機場航站樓用電負荷設置情況，為合理設計某新建航站樓用電負荷提供技術支撐。

1 工程概況

某國際機場地處西北邊陲，作為“一帶一路”倡議建設中重要的樞紐型門戶機場，著力打造平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場的四型機場。該國際機場新建航站樓以“天山”為主體形象造型，建筑面積地上約50萬m2，平面布局采取了幾何邏輯感較強，簡單易讀的直線性構型設計，分為1個主樓和3根平行指廊，主樓面寬約684 m，進深約215 m，3根指廊寬度均為42 m，共設有67座固定登機橋，70個近機位。航站樓地下1層、地上4層，自上而下分別是出發景觀商業夾層、出發值機辦票及國際出發候機層、國內混流及國際到達層、機坪層、地下機房及設備管廊層。航站樓國內國際旅客分離，國內旅客的出發和到達在同層混合，國際旅客的出發到達旅客上下分層，出發層在上，到達層在下。

2 設計規范標準

涉及確定用電負荷指標、變壓器負載率和變電站位置等的規范、標準和原則較多，鑒于國際機場航站樓既屬于民用建筑又屬于交通類建筑，加之國際機場航站樓具有建筑面積大和功能復雜等特點，因此設計時執行各類規范、標準及其條文，主要有GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》［1］、JGJ 243—2011《交通建筑電氣設計規范》［2］、07JSCS-JD《全國民用建筑工程設計技術措施（節能專篇-電氣）2007》［3］、09JSCS-D《全國民用建筑工程設計技術措施（電氣）2009》。

對大型國際機場航站樓而言，航站樓內變壓器負載率不能太高，而且比常規民用建筑宜低10%～25%的幅度。

3 負荷分級

交通建筑中用電負荷等級應根據供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度，分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。對本項目而言，一級負荷包括但不限于公共區域照明、電梯、送排風系統設備、排污泵、生活水泵、行李處理系統、機坪照明和機坪機務等。二級負荷包括但不限于公共場所空調系統設備、自動扶梯和自動人行道等用電負荷。不屬于一級和二級的用電負荷屬于三級負荷，例如值機區、候機區、到達區的商業、餐飲、廣告和娛樂服務等用電負荷。

某國際機場航站樓結合建設單位對商業餐飲運營需求，值機區、候機區、到達區的商業、餐飲、廣告和娛樂服務等，用電負荷可按二級負荷考慮。也就是說，提高了這些用電負荷的供電等級要求。

4 案例對比

調研選取的對象是大型國際機場航站樓。大型國際機場航站樓變壓器安裝容量密度如表1所示。

表1中的航站樓建筑面積基本上與某新建航站樓相近，均屬于大型國際機場航站樓，變壓器安裝容量密度位于121～167 VA/m2區間。經電力負荷計算，某新建航站樓變壓器安裝容量密度為127 VA/m2，這一指標位于被調研的大型國際機場航站樓用電指標區間，直接驗證了計算的準確性、合理性和有效性。

5 案例調研

為分析國際機場航站樓變壓器在實際運行過程中使用情況，實地調研了虹橋國際機場T2航站樓、浦東國際機場T2航站樓和浦東國際機場T1航站樓等，對變壓器在實際運行中的數據進行了采集。

5.1 虹橋國際機場T2航站樓

5.1.1 變壓器安裝容量密度

虹橋T2航站樓共計10個變電站，分布在長廊和主樓。虹橋T2航站樓的變壓器安裝容量密度如表2所示。

5.1.2 變壓器負載率

通過實地調研，收集了虹橋T2航站樓從2016年7月至2017年6月的一年之間各變壓器的當月實際運行負載率數據。

虹橋T2航站樓各臺變壓器月峰值負載率如圖1所示。

從圖1中可以清晰地看出，虹橋T2航站樓的大部分變壓器月峰值負載率在35%～45%之間。

5.1.3 變壓器所帶負載類型及占比

虹橋T2航站樓的變壓器所帶負載類型及各類負載安裝功率的占比如表3所示。

5.1.4 負載率50%的變壓器所帶負載分析

負載率最大值基本都在50%的變壓器有1T1、1T2、5T2、6T2、8T2。虹橋T2航站樓最大負載率50%左右的變壓器負載類型如圖2所示。

從圖2可知，這些變壓器所帶的負載中，空調動力類的用電設備所占比重很大，其次是機坪工藝用電（包括飛機空調車、機務高桿燈和飛機400 Hz電源等），再次就是照明插座用電。此三類負載安裝功率的占比之和高達90%。

變壓器的負載率最大值均在50%波動，這基本可以保證當一臺變壓器發生故障時，另一臺變壓器可以承擔全部負荷。

通過調研獲悉，現場后勤保障部門技術工作人員對變壓器使用情況及負載率的整體需求是，變壓器的實際負載率可以為工作人員檢修供電設備和線路提供很大的方便，而不用擔心檢修對航站樓用電造成影響。

5.1.5 5月份負載率增加迅猛的變壓器所帶負載分析

由圖1可知，5月份負載率增加迅猛的變壓器有1T1、1T2、6T1、8T2、9T1、10T2。從表3可知，這些變壓器所帶的負載中，首先空調動力類的用電設備所約占25%，同時機坪工藝用電和照明插座用電的占比之和達60%。原因是，5月份屬于過渡季節，空調用量不大，“五一”假期進出港航班多，2個因素疊加引起的效應。

5.1.6 空調使用量大的7月、8月的變壓器所帶負載分析

由圖1可知，7月、8月負載率并未出現較大波動變化。由表3分析可知，這些變壓器所帶的負載中，空調動力類的用電設備沒有集中在某一臺或幾臺變壓器上，而是分散在各個變壓器來供電。另外，變壓器5T2、6T2各自帶載的是四管制用小功率一次側冷水泵、冷卻泵和熱水泵。

5.2 浦東國際機場T2航站樓

5.2.1 變壓器安裝容量密度

浦東T2航站樓的變壓器安裝容量密度如表4所示。

5.2.2 變壓器負載率

經實地調研得到日常管理數據，數據涵蓋了浦東T2航站樓從2016年7月至次年5月主要變壓器的每月實際運行峰值負載率數據。浦東T2航站樓主要變壓器月峰值負載率如圖3所示。

通過對比浦東T2航站樓和虹橋T2航站樓變壓器負載率的實際測量數據可以得到，浦東T2航站樓變壓器的最大負載率基本都在40%～60%，10月、1月份最大值會攀升至63%。

5.2.3 負載率40%的變壓器所帶負載分析

浦東T2航站樓負載率約40%的變壓器負載類型如圖4所示。

如圖4顯示，這3臺變壓器的負載類型主要以空調動力、機坪工藝用電和照明插座用為主，此3類負載安裝功率的占比之和高達約90%。這一點和虹橋T2航站樓的情況非常類似。

5.2.4 主要變壓器負載率變化分析

（1） 1#變電站的1#甲、1#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢不一致，呈現出反對稱;經數據分析發現，主要原因是1#乙相對于1#甲變壓器所帶的負載中，機坪工藝類的用電設備所占比重很大。

（2） 3#變電站的3#甲、1#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢基本一致，但3#甲變壓器在1月負載率突然增加;出現這一變化的因素是2017年1月28日是春節假期，3#甲變壓器所帶的負載中的機坪工藝用電、照明插座用電和商業廚房用電的占比之和達約72%。

（3） 5#變電站的5#甲、5#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢基本一致，但5#甲變壓器負載率遠大于5#乙變壓器，且10月負載率突然增加;經實際運行核實，5#乙變壓器所帶的機坪工藝負載沒有投入使用;同時，10月份是國慶假期，國內國際進出港航班多，5#甲相對于5#乙變壓器所帶的負載中，空調動力和照明插座類的用電設備之和所占比重更大。

（4） 7#變電站的7#甲、7#乙兩臺變壓器負載率變化，無規律，主要是兩臺變壓器所帶的負載的占比分散。

（5） 9#變電站的9#甲、1#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢基本一致，但9#甲變壓器在1月負載率突然增加;出現這一變化的因素是2017年1月28日是春節假期，9#甲變壓器所帶的負載中的機坪工藝用電、照明插座用電和商業廚房用電的占比之和達約78%。

5.3 浦東國際機場T1航站樓

5.3.1 變壓器安裝容量密度

浦東T1航站樓的新建區指廊和主樓以及改建區，共計8個變電站，分布在指廊和主樓以及改建區。浦東T1航站樓的變壓器安裝容量密度如表5所示。

5.3.2 變壓器負載率

浦東T1航站樓主要變壓器月峰值負載率如圖5所示。

浦東T1航站樓各臺變壓器運行負載率情況基本和浦東T2航站樓一樣，大致在30%～40%之間波動，5月、7月份會突破50%。

5.3.3 主要變壓器負載率變化分析

（1） 3#變電站的3#甲、3#乙兩臺變壓器負載率變化沒有規律，主要是兩臺變壓器所帶的負載的占比分散。

（2） 4#變電站的4#乙變壓器的負載率基本一條水平線，但4#乙變壓器在5月負載率突然下降;出現這一變化的因素是2017年5月“五一”假期，4#乙變壓器所帶的負載中的近機位廊橋用電暫時關閉（使用遠機位）。

（3） 5#變電站的5#甲、5#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢不一致，呈現出反對稱;經運行數據比對，發現是因為5#乙相對于5#甲變壓器所帶的負載中，機坪工藝類的用電設備所占比重很大。

（4） 6#變電站的6#甲、6#乙兩臺變壓器的負載率峰谷變化趨勢基本一致，但6#甲變壓器負載率一直稍微大于6#乙變壓器;經核對實際運行數據，6#乙變壓器所帶的機坪工藝負載此時間段一直沒有投入使用。

5.4 調研實際運行數據的結論

從大型國際機場航站樓的運行數據分析得到，航站樓的變壓器在實際運行過程中，一些變壓器的負載率在個別月份或者某一時間段內會達到50%～60%。變壓器承擔的負載類型、時間、變壓器位置等因素都會影響到負載率的高低，這就使得電氣設計師在設計時需要把變壓器負載率攀升至較高水平的可能性考慮進去，而不能因為變壓器在一定時間內負載率不高，就盲目降低單臺變壓器容量。

同時調研數據顯示，對變壓器負載率的影響較大的負載類型，第一位是空調類的用電負荷，其所占比例較高的變壓器的負載率基本都高于其他變壓器;第二位是機坪工藝用電，但這類用電比較受使用頻率影響，使用頻率高的情況下能明顯提升變壓器負載率;第三位是商業、廚房和照明插座用電，人員密度高的區域，這幾類用電

當進出港航班數量多，過往旅客集中期間，相應的變壓器負載率也會較高。

6 某新建航站樓用電負荷

6.1 變壓器安裝容量密度

就某國際機場新建航站樓而言，根據航站樓用電設備種類，按照照明、應急照明、空調通風、水泵動力、機坪工藝用電、弱電機房用電、消防用電、廚房餐飲和UPS電源等進行分組，確定每組的需要系數Kx，采用需要系數法確定計算負荷［4］。計算負荷之和再乘以同時系數KΣp和KΣq，并進行就地無功補償，最終確定每個變電站內的變壓器臺數和容量。某新建航站樓共計11個變電站，分布在南北中指廊和主樓。某新建航站樓的變壓器安裝容量密度如表6所示。

6.2 負載率較高的變壓器所帶負載類型分布

某新建航站樓目前尚處于設計施工配合階段，變壓器實際運行的負載率目前不能調閱，本文結合被調研的航站樓的負載率相對較高的變壓器的分布情況，并結合電力負荷計算數據，推導出某新建航站樓負載率較高的變壓器有：1T3、2T1、772、8T2、9T2和10T2。某新建航站樓預計負載率較高的變壓器負載類型如圖6所示。

從圖6可知，某新建航站樓變壓器的負載類型中，所占比例較高的有空調通風類、機坪工藝用電、照明插座、廚房商業。結合調研的機場航站樓負荷分析，可以基本預測這幾類用電負荷對變壓器負載率的影響較大，比例占比越高，實際運行中負載率也將越高。

7 結 語

本文中的某國際機場新建航站樓屬于大型航空樞紐國際機場航站樓，三級負荷較少，主要有室外泛光照明、融雪除冰設備等。為保證供電的可靠性，以及應急處理的及時性、有效性和便捷性;結合負載類型及其占比對變壓器負載率的影響幅度，考慮到變壓器實際運行負載率控制約45%，可以進行100%全負荷備用操作，所以新建航站樓變壓器安裝容量密度與同類型已投運機場、在建機場比較，127 VA/m2在其合理區間之內。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑電氣設計標準：GB 51348—2019［S］.北京：中國建筑工業出版社，2020.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部.交通建筑電氣設計規范：JGJ 243—2011［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［3］ 中國航空規劃設計研究總院有限公司組.工業與民用供配電設計手冊［M］.4版.北京：中國電力出版社，2016.

［4］ 鐘世權，何海平，蔣南雁，等.大型國際機場航站樓用電負荷研究［J］.建筑電氣，2019（2）：15-22.

Investigation and Application of Electrical Loads for

International Airport Terminal

Abstract：

Based on the on-the-spot investigation of the transformer operation data of the international airport terminal，considering the factors of seasonality and inbound and outbound flight flow，the distribution characteristics of electrical loads are studied，the interval of electrical load index of the international airport terminal is framed，and the impact of the proportion of load types on the load rate is analyzed.In accordance with these survey data and research results，combined with the electrical power of equipment and facilities in the new terminal，the load calculation software is applied to ensure the perfect unification of the design index and operation index of the electrical load of the new terminal of an international airport.

Key words：

terminal; electrical load; transformer installation capacity density; load rate; load type