電力工程師論文發(fā)表淺析航站樓供配電設(shè)計(jì)

　　摘要：介紹該支線機(jī)場(chǎng)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷等級(jí)、供電電源、變電所位置、中低壓配電系統(tǒng)、低壓配電方式、應(yīng)急電源、防雷接地、導(dǎo)線選擇方面內(nèi)容。

　　關(guān)鍵詞：支線機(jī)場(chǎng),負(fù)荷等級(jí),供配電系統(tǒng),應(yīng)急電源,電纜選擇

　　一、常德機(jī)場(chǎng)概況

　　湖南常德機(jī)場(chǎng)位于湖南省常德市，本機(jī)場(chǎng)屬于改擴(kuò)建項(xiàng)目，將新建一個(gè)航站樓，建成后機(jī)場(chǎng)航站樓將成為常德市重要交通建筑。本航站樓設(shè)計(jì)高度32米，建筑總面積為19748平方米，含以下6個(gè)主功能區(qū)：出發(fā)送客廳、出港手續(xù)廳、安全檢查區(qū)、候機(jī)區(qū)、到達(dá)廳、行李分揀區(qū)。機(jī)場(chǎng)航站樓立面圖如下：

　　二、供配電系統(tǒng)

　　1、用電負(fù)荷等級(jí)

　　航站樓內(nèi)各類檢查設(shè)備及消防安全設(shè)備是必須保障供電的負(fù)荷，這部分負(fù)荷屬一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷;照明等為一級(jí)負(fù)荷;插座、扶梯、行李轉(zhuǎn)盤(pán)動(dòng)力等屬于二級(jí)負(fù)荷;一般的空調(diào)負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷。

　　2、供電電源

　　根據(jù)一級(jí)負(fù)荷的等級(jí)要求，航站樓在一層靠外墻位置設(shè)置一個(gè)10/0.4kV變電所，變電所采用雙回路獨(dú)立進(jìn)線保障，電壓采用10kV電壓等級(jí)。兩路進(jìn)線為獨(dú)立電源，分別引自機(jī)場(chǎng)10kV開(kāi)閉所的不同10kV母線段。線路采用電纜沿場(chǎng)內(nèi) 管溝敷設(shè)。

　　考慮到航站樓供電的可靠性，本期配備柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，當(dāng)兩回路市電均失電時(shí)，要求柴油發(fā)電機(jī)在15s內(nèi)啟動(dòng)并投入運(yùn)行。

　　3、電力負(fù)荷計(jì)算

　　負(fù)荷計(jì)算表：

　　4、配電系統(tǒng)

　　航站樓新變電所10kV母線系統(tǒng)采用單母線分段接線，設(shè)置母聯(lián)開(kāi)關(guān)，手動(dòng)合閘，配電采用10kV中置鎧裝真空斷路器柜。

　　本工程航站樓動(dòng)力照明用電計(jì)算負(fù)荷為1090kVA，根據(jù)負(fù)荷采用容量為1250kVA變壓器兩臺(tái)，兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，單臺(tái)運(yùn)行負(fù)載率87%，變壓器采用SCB11干式變壓器，設(shè)置在變配電室內(nèi)。兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，正常運(yùn)行下各帶部分負(fù)荷，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或電源失電，低壓系統(tǒng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘，由另一臺(tái)變壓器帶一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷運(yùn)行。

　　各類檢查設(shè)備、消防設(shè)備、應(yīng)急照明等一級(jí)用電負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，另外配置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，容量為400kVA。當(dāng)兩回路市電均失電時(shí)，重要負(fù)荷轉(zhuǎn)由油機(jī)系統(tǒng)供電;市電恢復(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)由市電供電。重要負(fù)荷的配電箱采用雙電源末端切換，主備電源轉(zhuǎn)換采用成套ATS轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換。

　　低壓系統(tǒng)采用放射式供電方式。

　　弱電工藝設(shè)備，另選擇UPS電源作為后備電源，以保障弱電設(shè)備的連續(xù)供電要求。

　　5、設(shè)備選型及控制要求

　　(1)10kV配電設(shè)備采用中置鎧裝真空斷路器柜。

　　(2)繼電保護(hù)及信號(hào)裝置的設(shè)置：變壓器10kV側(cè)單相接地信號(hào)裝置、溫度保護(hù)及信號(hào)裝置。

　　(3)低壓柜采用抽屜式。低壓主進(jìn)、聯(lián)絡(luò)斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、接地保護(hù)脫扣器，其它低壓斷路器設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)脫扣器。在火災(zāi)時(shí)，要求斷掉非消防電源。

　　(4)要求所有低壓開(kāi)關(guān)脫扣器額定電流與開(kāi)關(guān)的框架電流相同，且脫扣電流可調(diào)，整定電流見(jiàn)系統(tǒng)圖，要求脫扣動(dòng)作時(shí)間可調(diào)。

　　(5)在系統(tǒng)低壓側(cè)設(shè)置功率因數(shù)集中自動(dòng)補(bǔ)償裝置，電容器組采用自動(dòng)循環(huán)投切方式，要求補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0.9，并要求熒光燈、氣體放電燈單燈就地補(bǔ)償，使功率因數(shù)不小于0.95。

　　(6)高低壓柜二次接線應(yīng)采用耐火導(dǎo)線。

　　(7)高壓柜采用下進(jìn)、下出的接線方式;低壓開(kāi)關(guān)柜采用上進(jìn)、下出的接線方式。

　　6、電力監(jiān)控系統(tǒng)

　　為了保證航站樓配電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行、提高供配電系統(tǒng)運(yùn)行管理水平、降低運(yùn)行成本、減少故障恢復(fù)時(shí)間及運(yùn)行維護(hù)人員，機(jī)場(chǎng)設(shè)配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　本工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)范圍主要包括變電所10kV高壓保護(hù)測(cè)控單元、400V網(wǎng)絡(luò)電力儀表、電力變壓器、柴油發(fā)電機(jī)等智能電氣設(shè)備。

　　在航站樓變電所內(nèi)設(shè)置一面前置通訊屏，兩套后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。前置通訊屏實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所內(nèi)高低壓系統(tǒng)及其他智能設(shè)備的所有遙測(cè)、遙信、電度、保護(hù)事件等信號(hào)的收集。

　　考慮今后系統(tǒng)的擴(kuò)展，監(jiān)控系統(tǒng)及通訊網(wǎng)絡(luò)上均需預(yù)留了一定的接口和空間，為以后新建設(shè)備及其他系統(tǒng)的接入做好充分準(zhǔn)備。

　　7、漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

　　(1)網(wǎng)絡(luò)組成

　　? 航站樓內(nèi)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(即電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng))管理層采用TCP/IP協(xié)議，將電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)接入電力監(jiān)控管理系統(tǒng)，系統(tǒng)控制層設(shè)置區(qū)域報(bào)警主機(jī)，剩余電流互感器(模塊)采用標(biāo)準(zhǔn)接口(如RS485、RS232等)通過(guò)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線，接入?yún)^(qū)域報(bào)警主機(jī)。各漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)區(qū)域報(bào)警主機(jī)通過(guò)通訊線連接至電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)。漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)除納入消防系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控外，還需納入電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行日常管理與維護(hù)。

　　在航站樓首層消防中心內(nèi)設(shè)置1臺(tái)電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)。電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)制造商有義務(wù)向電力監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防系統(tǒng)提供信息接口的編碼表。

　　(2)系統(tǒng)性能要求

　　系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)保證全年365天不間斷運(yùn)行，主要設(shè)備平均無(wú)故障時(shí)間不小于50000小時(shí)。

　　系統(tǒng)集保護(hù)、測(cè)量、控制、報(bào)警、遠(yuǎn)傳等功能為一體，控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、自動(dòng)化管理，無(wú)人或少人職守。

　　電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備應(yīng)滿足GB 50045-95(2005年版)、GB 50016-2006及GB14287-2005的相關(guān)要求。

　　電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)允許用戶獨(dú)立使用。故障報(bào)告信息將被送往維護(hù)管理人員。

　　電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備由承包商負(fù)責(zé)提供、安裝及調(diào)試。電氣漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)以TCP/IP協(xié)議與電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防系統(tǒng)連接，配置10/100/1000M自適應(yīng)網(wǎng)卡(RJ45口)，支持IPv6。

　　8、智能消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

　　1.本工程按GB17945-2010要求采用中央電池供電集中控制型智能消防應(yīng)急照明和疏散指示e-bus系統(tǒng)。系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)(站);(直流)電池主/分站; 安全電壓類集中電源集中控制型標(biāo)志燈/照明燈及通信模塊等組成。

　　2.系統(tǒng)基本功能要求：

　　(1)日常管理OFF/ON程序采用二次編程;

　　(2)監(jiān)控主站系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)下層設(shè)備及燈進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)生故障時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警;聲故障可手動(dòng)消除，光故障必須排除故障后解除.

　　(3)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行每24小時(shí)一次的功能性測(cè)試計(jì)劃程序;每三個(gè)月一次的放電性測(cè)試計(jì)劃程序提示;由此保證在災(zāi)難發(fā)生前系統(tǒng)及每一個(gè)燈均處于完好狀態(tài).

　　(4)強(qiáng)迫點(diǎn)燈：火災(zāi)信號(hào)輸入，全系統(tǒng)燈均進(jìn)入強(qiáng)迫點(diǎn)亮狀態(tài).

　　3.消防聯(lián)動(dòng)用如下方式實(shí)現(xiàn)：采用干結(jié)點(diǎn)由FAS系統(tǒng)按將著火信號(hào)提供給e-bus系統(tǒng);

　　4.本系統(tǒng)作為安全系統(tǒng),中央監(jiān)控主站設(shè)于消防中心機(jī)房?jī)?nèi).為了確保e-bus內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,免受計(jì)算機(jī)病毒及惡意攻擊對(duì)系統(tǒng)的損害,除接受經(jīng)專門(mén)的編程的FAS系統(tǒng)，防火分區(qū)一個(gè)著火點(diǎn)信號(hào)輸入信號(hào)及對(duì)應(yīng)返回信號(hào)外,其它均采用非開(kāi)放的運(yùn)行模式(內(nèi)系統(tǒng)自行管理,對(duì)外只是單向傳送信息).

　　三、電氣照明設(shè)計(jì)

　　1、航站樓以大空間和辦公室為主。大空間主要采用熒光筒燈，照度要求為200lx;辦公室以嵌入式熒光燈燈盤(pán)為主，照度要求300lx;工作場(chǎng)所采用吊裝或吸頂?shù)牡臒晒鉄魹橹鳎斩雀鶕?jù)規(guī)范要求為100lx-300lx;衛(wèi)生間以吸頂熒光燈為主，照度要求不低于100lx;對(duì)于售票、海關(guān)、各類檢查工作區(qū)依照裝修增加局部熒光照明，照度要求500lx。

　　設(shè)計(jì)中設(shè)置應(yīng)急照明燈具，應(yīng)急照明燈平時(shí)按普通燈具使用，當(dāng)失電時(shí)，轉(zhuǎn)由EPS電源供電。后續(xù)油機(jī)保障。自鎖負(fù)載反饋性控制模塊內(nèi)部采用的是機(jī)械自鎖繼電器，機(jī)械自鎖繼電器和普通繼電器的區(qū)別在于機(jī)械自鎖繼電器依靠60ms電脈沖驅(qū)動(dòng)，平時(shí)閉合或者斷開(kāi)期間不需要施加電流。對(duì)于應(yīng)急照明回路來(lái)說(shuō)，在EPS系統(tǒng)4-7ms切換瞬間，傳統(tǒng)繼電器模塊內(nèi)部單片機(jī)會(huì)重新啟動(dòng)(60ms)，導(dǎo)致燈具熄滅，但是如果使用機(jī)械自鎖繼電器，單片機(jī)重新啟動(dòng)瞬間，繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)保持恒定，這樣就能保持燈具保持原有狀態(tài)不變。照明、插座分別由不同的支路供電。除應(yīng)急照明和消防線路采用耐火導(dǎo)線穿鋼管敷設(shè)外，其它采用阻燃導(dǎo)線穿鋼管敷設(shè)。

　　出口指示燈、疏散指示燈、疏散照明燈等可由智能照明控制系統(tǒng)控制，在人員密集場(chǎng)所不低于疏散照明照度要求5lx,在火警時(shí)強(qiáng)制點(diǎn)亮。燈具的選擇應(yīng)符合美觀要求并通過(guò)消防許可。衛(wèi)生間燈具要滿足防水防霧，室外燈具要滿足防水防塵要求。

　　四、設(shè)備安裝要求

　　1、變壓器按干式變壓器設(shè)計(jì)，設(shè)強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)，并設(shè)有溫度濕度監(jiān)測(cè)及報(bào)警裝置。接線為Dyn11。變壓器應(yīng)設(shè)防止電磁干擾的措施，保證變壓器不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾。

　　2、高壓配電柜按五防柜設(shè)計(jì)，電纜下進(jìn)、下出，柜下設(shè)電纜溝。

　　3、低壓配電柜抽屜式設(shè)計(jì)，抽插式開(kāi)關(guān)，母線為3+2。落地式安裝，部分開(kāi)關(guān)設(shè)失壓脫扣器，延時(shí)0.5s。封閉銅母線槽上進(jìn)線，電纜下出線，柜下設(shè)電纜溝。

　　4、各照明配電箱采用暗裝，高度距地面1.4m;配電小間配電箱采用采用落地安裝。

　　5、高壓式及變配電室電纜溝寬0.8m;應(yīng)急照明及保證動(dòng)力回路采用耐火橋架，其他采用梯形橋架

　　安全出口屏蔽門(mén)、電動(dòng)排煙窗在火災(zāi)信號(hào)輸入時(shí)，需強(qiáng)制打開(kāi)。

　　五、導(dǎo)線選擇及線路敷設(shè)

　　高壓電纜選用鎧裝交聯(lián)聚乙烯電纜，線路沿機(jī)場(chǎng)管網(wǎng)或電纜溝敷設(shè);

　　從變電所到各配電小間內(nèi)的電纜電纜采用放射式配電方式，其電纜采用沿首層吊頂內(nèi)橋架敷設(shè);消防負(fù)荷采用專用耐火電纜橋架敷設(shè)。穿越防火分區(qū)時(shí)，需采用防火封堵措施。

　　從配電小間到各配電箱的電纜采用放射式配電方式，其電纜沿橋架敷設(shè)，進(jìn)入配電箱時(shí)沿墻穿鍍鋅鋼管暗敷。

　　鍍鋅鋼管均采用熱鍍鋅型。

　　消防線路采用暗敷設(shè)，需敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護(hù)層厚度不應(yīng)低于30mm。

　　六、防雷及接地系統(tǒng)

　　1、航站樓年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算值N為0.5455次/年，按照第二類防雷建筑物劃分。

　　2、利用屋頂金屬構(gòu)架及屋面金屬板作為防雷接閃器.并設(shè)置避雷針。屋面避雷針設(shè)計(jì)說(shuō)明：本建筑物為二類防雷建筑物，在金屬屋面上設(shè)置高壓脈沖式提前放電避雷針，具有連續(xù)性接閃能力，無(wú)源，無(wú)放射性，304不銹鋼材質(zhì)，能持續(xù)、不間斷維持其保護(hù)半徑。安裝要求：直接與建筑物的主體鋼結(jié)構(gòu)電氣連通(引下線焊接面積須符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求)，并能保證其穩(wěn)固性。

　　3、利用建筑物柱作為引下線，當(dāng)鋼筋直徑大于或等于16mm時(shí),應(yīng)將兩根鋼筋綁扎或焊接在一起.作為一組引下線,當(dāng)鋼筋直接大于或等于10mm且小于16mm時(shí).應(yīng)利用四根鋼筋綁扎或焊接作為一組引下線.

　　4、本建筑防雷接地，設(shè)備工作接地及保護(hù)接地等共用一個(gè)接地網(wǎng);利用地梁底部?jī)蓚?cè)各兩根焊通的主筋作為接地線。基礎(chǔ)竣工后即測(cè)量接地電阻，要求不大于1歐，否則需采取降阻措施。

　　5、建筑物相應(yīng)部位混凝土柱內(nèi)引下線鋼筋焊接出-40x4鍍鋅扁鋼做接地端子，高度0.5m，外墻上作標(biāo)識(shí)及保護(hù)盒。

　　6、電力系統(tǒng)采用TN-S保護(hù)方式。變壓器中性點(diǎn)接地，保護(hù)接地等共用防雷基礎(chǔ)接地裝置，變壓器中性點(diǎn)、高、低壓配電屏柜體等設(shè)備外殼用80x10鍍鋅扁鋼直接與基礎(chǔ)接地網(wǎng)連接。防雷工藝鍍鋅材料均選用熱鍍材料。具體做法請(qǐng)見(jiàn)99D501-1~4。

　　七、照明智能控制系統(tǒng)

　　本期航站樓照明配置照明智能控制系統(tǒng)，方便航站樓照明管理。照明智能控制系統(tǒng)主要包括：監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、電源模塊、開(kāi)關(guān)控制模塊、多功能智能面板及控制總線等。

　　1、設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z20965-2007。

　　2、設(shè)備技術(shù)要求：

　　(1)監(jiān)控計(jì)算機(jī)：雙核2.5G/1G內(nèi)存/250G內(nèi)存/ DVD光驅(qū)/19寸液晶顯示。

　　(2)電源模塊：電源可相應(yīng)為一條最多可帶多個(gè)總線設(shè)備的線路提供總線電壓，模塊工作電壓為AC230V/50Hz，模塊輸出電壓為DC24V，每通道電流輸出為16A。

　　(3)開(kāi)關(guān)控制模塊：帶手動(dòng)開(kāi)關(guān)方便檢修與調(diào)試，每個(gè)通道具有信號(hào)反饋、延時(shí)開(kāi)/關(guān)、聯(lián)鎖、邏輯連接或優(yōu)先級(jí)執(zhí)行功能，具有場(chǎng)景功能及總線電源中斷和恢復(fù)的通道參數(shù)設(shè)定功能。

　　(4)多功能智能面板：具有開(kāi)關(guān)和場(chǎng)景功能，每組場(chǎng)景模式可設(shè)定多個(gè)設(shè)備控制組的狀態(tài);操作按鍵可設(shè)為成對(duì)按鍵或單一按鍵使用，各按鍵均有LED狀態(tài)指示燈。

　　(5)控制總線：選用與監(jiān)控系統(tǒng)相匹配的控制總線。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院，主編.JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

　　[2] 中國(guó)聯(lián)合工程公司.GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

　　[3] 中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部，主編.GB 50053-94 10kV及以下變配電所設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1994.低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50054-2011);

　　[4] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，主編.GB 50034-2004 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

　　[5] 現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，主編.JGJ 243-2011 交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.