刍议机场供配电系统设计中的节能措施

陈星翰

（民航机场规划设计研究总院有限公司东北分公司）

1 机场供配电系统设计中节能的重要意义

1.1 有利于促进我国的可持续发展

电能在社会各个行业中应用的十分广泛，社会中几乎任何一个行业离开电能的支撑都难以正常地运转，因此，电能是保障社会正常运转的基础。在科学基础的推动下，越来越多的电气设备被研制和开发出来，这就使得用电设备的增长速度在慢慢地超过发电设备的增长速度，这在无形中增加了电能使用的压力。机场是我国用电量巨大的一个场所和部门，如果在供配电系统的设计中不注重节能，就会使得我国的电能人均占有量越来越少，形成恶性循环。为此，相关的设计人员开始根据机场的实际情况，对机场的供配电系统在设计环节进行优化，降低对电能的消耗，提高对电能的利用率，促进我国的可持续发展。

1.2 有利于降低机场电能消耗，保障机场各供电设备的正常运行

机场是不同地区交流沟通的重要枢纽，在运行的过程中不仅需要现代科学技术的推动，还离不开电能的支撑。人们从踏进机场的第一刻就开始与电能打交道，比如安检环节需要电力来维持，购票环节以及取票等过程也需要电能。为此，机场供配电系统在设计的过程中采取一定的节能措施，可以有效地降低机场电能的消耗，保障机场各个供电设备的正常运行。

1.3 有利于降低机场的成本投入

机场是我国运输行业中的支柱，机场的发展状况是我国社会经济发展的象征，但是机场的正常运行离不开充足的物质基础和保障，所以在机场的经营中需要大量的资金注入。机场的电气设备种类多，每天都会消耗大量的电能，如果在这个过程中不注重对电能的节约使用，将会给机场造成巨大的经济损失。机场通过在供配电系统设计中采取节能措施，降低对电能的消耗，可以在一定程度上降低机场的成本投入，促进机场的建设和发展。

2 机场电气设备的特点

2.1 供电可靠性要求高

机场的人员密集，如果机场电气设备出现故障，不仅会导致机场乘客滞留，而且还会扰乱机场的秩序，不利于机场的发展，所以机场在进行供配电系统的设计中对供电可靠性要求较高。据相关的调查显示，民用机场的主要用电负荷等级是一级和二级，而且在一级负荷中必须保证有两路独立的电源和设备对其进行供电，防止机场电气设备中电源出现问题，从而给机场乘客带来不必要的麻烦。其次，在一级负荷中对于一些特别重要的负荷还应该增设应急电源，在对其进行切换时，切换时间应该根据机场的现场情况以及设备特性进行控制。

2.2 设备种类多

机场作为大型的人员和货物运输基地，具备很多专业化、性能好的电气设备和系统，比如机场的空调系统、照明系统、消防系统等等，以北京的大兴国际机场为例，大兴国际机场包括航站楼、主航站楼和配套服务楼、停车楼，地上和地下一共5层，机场在各个区域中都实现了智能化的发展，但是这些都是依托电能发展起来的，如果失去供配电系统的电能供应，这些设备将失去作用，所以机场设备种类的增多无疑增加了对电能的消耗。

2.3 远距离供电

机场的覆盖范围广，上面提到的大兴国际机场是目前世界上最大的综合立体交通运输枢纽，据相关的统计显示，该机场面积是140万平方米，远期旅客运输量约1亿人。机场面积的扩大满足了社会经济发展和人民群众出行的需要，但是同时也增加了供电的难度，如果供配电系统安装的位置不到位，将会在远距离的电能输送中存在较大的安全隐患，降低电能供应的稳定性。远距离供电是机场电气设备的重要特点，设计人员只有采取必要的措施，避免远距离供电系统带来的安全隐患，才能保障机场的正常运转。

3 机场供配电系统设计中的节能措施

3.1 控制变压器的台数和容量

机场在供配电系统中变压器容量设置的主要依据是计算负荷，机场中的用电设备有很多，不同的设备在运行的过程中有着不同的特点和运行方式，所以对变压器的容量也有不同的要求。为此，在计算负荷的过程中，相关的设计人员要根据不同电气设备的特点以及运行方式得到系数，在保障机场电气设备用电安全的情况下进行负荷计算。一般情况下，变压器的负载率一般不能超过85%，最佳的控制范围是65%。其次，在选择变压器的位置时，为了使变压器充分发挥变压的作用，变压器的位置应该尽可能靠近负荷中心，从而缩短供电的范围。

3.2 合理地进行线路规划

设计人员在对供配电系统进行节能控制的过程中必须合理地规划线路，尽可能缩短供电线路的距离，减少供电中电能的消耗。机场主要分为航站区和飞行区，航站区的用电设备主要是单体建筑以及场区照明等，而飞行区的用电设备包括助航灯光、站坪灯光以及场内导航台等等，两个区域相比较而言，航站区的供电范围更大，覆盖面也更广，这就要求相关的设计人员应该进行合理的线路规划，提高线路的电压等级，避免电能在运输的过程中被消耗和浪费。

3.3 增加功率因数

功率因数是电力系统中的一个重要技术数据，它是衡量电气设备效率高低的标准，功率因数越大，则电能在输送的过程中消耗的越多，反之，功率因数越小，电能在输送的过程中消耗的越少。机场供配电系统的工作人员在进行节能设计的过程中可以增加功率因数，从而减少供电系统中的电压损失，并且使负载电压更加稳定，最终改善电能的效果。增加功率因数的方式有两种，一种是增加自然因数，另一种方法是采用人工补偿法。增加自然因数的途径有很多，比如，设计人员可以选择合适的电动机容量，减少电动机在使用中做无用功，提高电动机的使用效率，防止小车被大马拉的问题出现。设计人员还可以避免电机空转或者设备空载运行或者改善电线线路布局避免线路迂回曲折等方式提高自然因数。

3.4 降低谐波

谐波产生的原因是电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，也就是说电压与产生的电流没有成线性的关系而造成的波形发生变化。电力供电系统中谐波过高，就会增加对电能的消耗，导致设备发热，引起噪音，并且增加对机器设备的磨损程度，从而缩短设备的使用寿命。为此，机场供配电系统设计中应该采取一定的方法降低谐波的影响。降低谐波的方式也有很多，比如设计人员设备端使用个别滤波设备等都可以实现降低谐波的作用，下图是变频器加装电抗器的系统图，如果在不加装的情况下，电流畸变率约是80%，但是加装电抗器之后电流畸变率则变成了40%，从中可以看出电抗器对降低谐波的作用。

图 变频器加装电抗器系统图

3.5 照明系统节能

首先，在设计时应该综合考虑不同区域的用电需求，根据用电需求安装合适的节能照明灯具，对灯具进行合理的划分，保障机场安全低耗的使用照明工具，并且注重对照明亮度、功率数等内容的审核，从而节约我国的电能资源。其次，设计人员应该意识到节能环保的重要性，在日常的工作中对供配电系统进行节能设计，并主动采用节能环保的照明灯具，在满足供电需求的同时降低对电能的消耗。

4 结束语

电能是人们赖以生存的重要能源，节能也是一项我国正在不断进行的工作，机场供配电系统设计人员应该认识到节能的重要性，在供配电系统设计中采取必要的措施控制电能的消耗，减少机场成本的投入。相信在不久的将来，中国的机场供配电系统在节能环保意识的带动下将会为我国资源节约型社会的建设做出更大的贡献。