**機(jī)場(chǎng)航站樓的智能供配電設(shè)計(jì)

      溫剛

      安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

      1 工程現(xiàn)狀及配電站布局

         該**機(jī)場(chǎng)由當(dāng)?shù)?20kV變電站供電,共有三路獨(dú)立35kV電源,引入機(jī)場(chǎng)的1#、2#總降壓站,降壓成10kV后,分配給機(jī)場(chǎng)內(nèi)各個(gè)配電站。機(jī)場(chǎng)航站樓的登機(jī)長廊長1370m,候機(jī)大廳及登機(jī)長廊每層建筑面積**過5萬m2。為了使供電電源深入負(fù)荷中心,減少電能損耗,提高供電質(zhì)量,節(jié)約投資費(fèi)用,經(jīng)綜合考慮,配電站采取如下布局:在候機(jī)大廳地下機(jī)房層內(nèi)設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的配電站,主要供電給全部候機(jī)大廳的用電負(fù)荷;在登機(jī)長廊底層共設(shè)5個(gè)配電站,給登機(jī)長廊及候機(jī)大廳的連接廊提供電源。

          航站樓內(nèi)7個(gè)配電站的負(fù)荷、容量見表1。航站樓內(nèi)用電計(jì)算負(fù)荷總計(jì)約34679kVA,其中有功計(jì)算容量為26703kVA。從表1可知,七個(gè)配電站共用變壓器18臺(tái),其中2500kVA的6臺(tái),2000kVA的8臺(tái),1600kVA的4臺(tái)。

                                    航站樓各變配電站負(fù)荷容量表                      表1

       

      變電站

       

      計(jì)算容量

      kVA

      變壓器

      kVA

      負(fù)荷率

      %

      計(jì)算容量kVA

      變壓器kVA

      負(fù)荷率%

      應(yīng)急負(fù)荷率%

      1#

      1838

      2500

      74

      1550

      2500

      52

      136

      2#

      1041

      1600

      65

      924

      1600

      58

      123

      3#

      1905

      2500

      76

      1870

      2500

      75

      151

      4#

      1227

      1600

      77

      1139

      1600

      71

      148

      5#

      1645

      2500

      66

      1683

      2500

      67

      133

      6#

      1596

      2000

      80

      1394

      2000

      70

      150

       

      1592

      2000

      80

      1459

      2000

      73

      153

      7#

      1655

      2000

      80.6

      1249

      2000

      62

      142.6

       

      1553

      2000

      77

      1385

      2000

      69

      146

       

          配電站中,每兩臺(tái)變壓器的380V/220V低壓側(cè)均設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)母聯(lián)開關(guān)。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器故障后,另一臺(tái)變壓器將會(huì)在啟動(dòng)強(qiáng)風(fēng)冷卻后,長期承擔(dān)變壓器額定容量的133%負(fù)荷,以減少由于變壓器故障而帶來的停電事故。

      2 變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

          航站樓每個(gè)配電站均由機(jī)場(chǎng)總降壓站中引出的兩路獨(dú)立的10kV電源供電,兩路電源平時(shí)同時(shí)供電,故障時(shí)互為備用。供電系統(tǒng)10kV高壓側(cè)采用單母線分段,中間設(shè)手動(dòng)/自動(dòng)母聯(lián)開關(guān)。當(dāng)兩路供電電源中有一路故障時(shí),另一路將供站內(nèi)所有配電變壓器負(fù)荷,10kV側(cè)備用率為**。七個(gè)配電站的系統(tǒng)接線原則上是一樣的,不同點(diǎn)僅為變壓器的數(shù)量、容量及出線回路。候機(jī)大廳內(nèi)的兩個(gè)配電站中每個(gè)站設(shè)置四臺(tái)變壓器,容量相同,平時(shí)各由一路10kV電源給兩個(gè)變壓器供電,當(dāng)其中一路10kV電源故障后,另一路10kV電源承擔(dān)全部四臺(tái)變壓器容量負(fù)荷。10kV配電系統(tǒng)圖如圖1。

      2.1 10kV配電柜

          10kV配電柜采用可抽出式、全封閉型、中置滑架式結(jié)構(gòu),柜體具有**的防止無操作的“五防”裝置,10kV斷路器采用真空式。

          進(jìn)線柜安裝安科瑞公司的微機(jī)線路保護(hù)裝置,采用過電流速斷保護(hù);變壓器出線柜安裝安科瑞公司的微機(jī)變壓器保護(hù)裝置,采用過電流及速斷保護(hù)、接地保護(hù)、變壓器非電量保護(hù)(高溫告警、**溫跳閘保護(hù))等;電壓互感器柜安裝安科瑞公司的微機(jī)PT監(jiān)測(cè)裝置,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PT電壓,并對(duì)PT進(jìn)行過電壓、欠電壓等保護(hù);電機(jī)出線柜安裝安科瑞公司的微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置,采用過電流及速斷保護(hù)、接地保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)等。

      圖1 航站樓變電站典型高壓配電系統(tǒng)圖

       

          10kV配電柜上配置的二次設(shè)備清單見表2。

                                    10kV配電柜二次設(shè)備清單                         表2

       配電柜類型

          設(shè)備名稱 

      型號(hào)

      主要功能

      備注

      進(jìn)線柜

      微機(jī)線路保護(hù)裝置

      AM5-F

      過流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、三相一次重合閘

      安科瑞電氣

      變壓器出線柜

      微機(jī)廠用變保護(hù)裝置

      AM4-I

      過流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、高溫告警、**溫跳閘

      安科瑞電氣

      風(fēng)機(jī)

      出線柜

      微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

      AM5-M

      過電流及速斷保護(hù)、接地保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)

      安科瑞電氣

      PT柜

      微機(jī)PT監(jiān)測(cè)裝置

      AM5-U

      過電壓、欠電壓等保護(hù)

      安科瑞電氣

      進(jìn)線柜

      諧波監(jiān)測(cè)儀表

      ACR330ELH

      監(jiān)測(cè)和計(jì)量三相電流、電壓、有功功率、有功電能、較大需量、總諧波含量

      安科瑞電氣

      各出線柜

      多功能表

      ACR220EL

      監(jiān)測(cè)三相電流及有功功率和計(jì)量三相有功電度

      安科瑞電氣

       

      2.2 變壓器

          各配電站中采用的10/0.4kV變壓器均為三相環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器,容量為1600-2500kVA。變壓器帶有內(nèi)置式輻流風(fēng)機(jī),**啟動(dòng)風(fēng)冷后變壓器容量增大50%。風(fēng)機(jī)由溫控箱自動(dòng)控制,變壓器低壓繞組內(nèi)埋有熱敏電阻。溫度大于110℃就自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī),降到90℃時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。變壓器出線柜上配有微機(jī)廠用變保護(hù)裝置,當(dāng)**過155℃時(shí)發(fā)出聲光警報(bào),當(dāng)**高溫時(shí),啟動(dòng)斷路器跳閘。

      2.3 低壓配電系統(tǒng)及配電柜

          七個(gè)配電站均設(shè)置在地下層級(jí)底層。各低壓配電柜全部采用全金屬鎧裝抽出式開關(guān)柜、柜體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)符合**和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),柜內(nèi)受點(diǎn)主開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)采用空氣斷路器,出線開關(guān)以塑殼斷路器為主。  

          航站樓各配電站內(nèi)的380V低壓配電系統(tǒng)如圖2設(shè)計(jì),10kV/0.4kV變壓器降壓后進(jìn)入低壓進(jìn)線柜,再經(jīng)無功補(bǔ)償柜,柜內(nèi)裝設(shè)安科瑞公司的ARC-12/J的無功補(bǔ)償控制器,其是帶微處理器的自動(dòng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)器,電容器為干式。各低壓出線柜上均裝設(shè)ACR系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表,可對(duì)低壓線路進(jìn)行三相電壓、電流、有功功率及電度測(cè)量。

          低壓配電柜上各電氣設(shè)備的選型參考表3。

      圖2 航站樓380V低壓配電系統(tǒng)圖

                     0.4kV低壓配電柜電氣設(shè)備清單                         表3

       配電柜類型

      設(shè)備名稱 

      型號(hào)

      主要功能

      備注

      0.4kV

      進(jìn)線柜

      諧波監(jiān)測(cè)儀表

      ACR330ELH

       三相電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)測(cè)量;2-31次諧波分量測(cè)量;CF、THFF、KF、不平衡電壓、不平衡電流計(jì)算;四象限電能計(jì)量、較大需量計(jì)算等

      安科瑞電氣

      無功

      補(bǔ)償柜

      功率因數(shù)自

      動(dòng)補(bǔ)償控制器

      ARC-12

      測(cè)量電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、具備過電壓保護(hù)、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護(hù)功能,可控制12組電容器的投切

      安科瑞電氣

      三相

      出線柜

      網(wǎng)絡(luò)多功能表

      ACR220EL

      三相電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率、功率因數(shù)測(cè)量、四象限電能計(jì)量

      安科瑞電氣

      單相

      出線柜

      網(wǎng)絡(luò)多功能表

      ACR10EL

      單相電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率、功率因數(shù)測(cè)量、LCD顯示

      安科瑞電氣

      電動(dòng)機(jī)

      出線柜

      電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

      ARD2F

      能對(duì)額定電流范圍內(nèi)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)**時(shí)、過載、堵轉(zhuǎn)、欠載、不平衡、斷相等保護(hù)

      安科瑞電氣

       

      3 航站樓智能配電監(jiān)控系統(tǒng)與能耗分析數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

      3.1 航站樓智能配電監(jiān)控系統(tǒng)

          本航站樓采用安科瑞公司的Acrel-2000智能配電監(jiān)控系統(tǒng),樓內(nèi)所有配電站(10/0.4kV)、UPS裝置及應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組等設(shè)備均被歸納于智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站和電力監(jiān)測(cè)管理中心,是一個(gè)分布式的綜合電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

          現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集器主要是:智能化開關(guān)、各出線柜上配備的ACR220EL網(wǎng)絡(luò)電力儀表、UPS、自備發(fā)電機(jī)組監(jiān)控器上的數(shù)據(jù)通信接口?,F(xiàn)場(chǎng)斷路器通過數(shù)據(jù)采集模塊與系統(tǒng)連接。這些監(jiān)控器或模塊就地裝置,獨(dú)立完成其保護(hù)和測(cè)量功能而不依賴通信網(wǎng),主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、處理及作為智能化開關(guān)設(shè)備與*監(jiān)控系統(tǒng)接口、將數(shù)據(jù)通訊上報(bào)紙系統(tǒng)。

          系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算處理、保存、顯示和生成報(bào)表。每個(gè)變電站中有一個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站,負(fù)責(zé)本站內(nèi)的監(jiān)測(cè)。

          在登機(jī)長廊底層3#配電站中,設(shè)置了一個(gè)電流監(jiān)測(cè)管理中心,將樓內(nèi)所有系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站的信息通過**通信網(wǎng)絡(luò)集中到一起管理已經(jīng)對(duì)各區(qū)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、處理。監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容有:各變配電站母線段電壓值、電流值;各回路電量的實(shí)時(shí)采集;線電壓、相電流;三相有功功率、無功功率、有功電能;頻率、功率因數(shù);電壓不平衡度、電流不平衡度;各斷路器、手車狀態(tài);變壓器溫度、運(yùn)行狀態(tài);自備發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)及運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

          監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能有:顯示區(qū)域平面系統(tǒng)圖或主菜單;實(shí)時(shí)顯示主接線圖、斷路器、手車、接地刀閘的變?yōu)榍闆r及母線受電情況;實(shí)時(shí)顯示自動(dòng)裝置運(yùn)行狀況圖、電力變壓器非電量回路圖等。在微機(jī)保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作時(shí)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并產(chǎn)生事件記錄、事故追憶、故障錄波等。

      3.2 航站樓能耗分析數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

          航站樓內(nèi)Acrel-2000智能配電監(jiān)控系統(tǒng)與Acrel-5000能效數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)的組網(wǎng)示意圖如下:

      圖 3  航站樓智能配電監(jiān)控與能耗監(jiān)測(cè)組網(wǎng)示意圖

          航站樓內(nèi)的用電負(fù)荷有:普通電力、**設(shè)備電力、各場(chǎng)所照明、插座、廣告燈箱、空調(diào)、通排風(fēng)機(jī)控制、消防設(shè)施、安保、行李分揀、航班顯示、機(jī)坪燈光、各類垂直升降梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)布道、弱點(diǎn)機(jī)房用電等。樓內(nèi)所有消費(fèi)設(shè)施包括消**泵、噴淋泵、排煙、正壓風(fēng)機(jī)、消防電梯、大樓消防、安保及設(shè)備監(jiān)控中心、通訊、航班顯示系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、行李分揀、自動(dòng)化及監(jiān)控系統(tǒng)、安檢系統(tǒng)、當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)分配場(chǎng)所、辦票服務(wù)臺(tái)以及*疏散照明燈均作為一類重要負(fù)荷;其余作為二類負(fù)荷。

          由于航站樓內(nèi)用電負(fù)荷較多、用電量大,因此需對(duì)樓內(nèi)的電能消耗做分項(xiàng)能耗管理,采用安科瑞公司的Acrel-5000能效監(jiān)控系統(tǒng)按用途劃分進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù),如:普通照明用電、航班服務(wù)用電、消防用電、空調(diào)用電等。系統(tǒng)可通過歷史數(shù)據(jù)和預(yù)算數(shù)據(jù)分析,客觀確定節(jié)能改造性價(jià)比;改造前后能耗數(shù)據(jù)對(duì)比,實(shí)事求是的節(jié)能效果評(píng)價(jià);節(jié)能措施的精細(xì)化管理,**其效果的可持續(xù)性。

      3.3 航站樓Acrel-2000智能配電監(jiān)控系統(tǒng)界面

          Acrel-2000智能配電監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)和規(guī)約庫模板配置將微機(jī)保護(hù)裝置和多功能電力儀表以及各種傳感器連接起來,把供電系統(tǒng)的各回路電參量、開關(guān)狀態(tài)量、電能消耗等通過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的仿真到計(jì)算機(jī)畫面,供電運(yùn)行維護(hù)人員可以通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)來實(shí)時(shí)了解供電系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)。在發(fā)生可能導(dǎo)致事故的異常狀況時(shí)可自動(dòng)告警;在發(fā)生事故時(shí)可產(chǎn)生事件記錄、記錄故障前后波形,甚至可在事故發(fā)生后重演事故過程,并提供各種曲線、柱狀圖等分析圖形和報(bào)表,使配電系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行。

      圖4  Acrel-2000智能配電系統(tǒng)主接線圖

          

      圖5 Acrel-2000智能配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)畫面及報(bào)表

      圖6  事故追憶畫面及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表

      3.4 航站樓Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)界面

          航站樓內(nèi)的Acrel-5000能耗數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站定時(shí)采集各監(jiān)控點(diǎn)的儀表參數(shù)并上傳至本地能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,用戶可用于當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)查詢能耗監(jiān)測(cè)情況,如圖7所示。系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)航站樓內(nèi)耗電量的時(shí)用量、日用量和年用量,以曲線圖或柱狀圖等方式顯示,支持報(bào)表輸出,圖8所示。系統(tǒng)還可提前各分項(xiàng)耗電量數(shù)據(jù)進(jìn)行同、環(huán)比分析,如圖9所示,確立成員值并對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的耗電量情況進(jìn)行耗電水平判定,對(duì)用電改善提出一套完整的診斷流程,并給出耗電分析報(bào)告。

       圖7  Acrel-5000系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)電量測(cè)量

      圖8 航站樓內(nèi)用電量的時(shí)用量、日用量、年用量柱狀圖

       圖9 航站樓內(nèi) 各用途用電量同、環(huán)比圖

      4 航站樓緊急備用電源

      4.1 柴油機(jī)組

          航站樓內(nèi)所有一類重要負(fù)荷,采用柴油發(fā)電機(jī)組及不間斷電源(UPS)裝置作緊急備用電源。根據(jù)地區(qū)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范,一類負(fù)荷要求有兩路不同電源供電,而提供航站樓內(nèi)每個(gè)配電站的電源均為兩路。在實(shí)際運(yùn)行中,當(dāng)一路電源故障時(shí)可能另一路也同時(shí)出現(xiàn)故障,因此為確保航站樓供電的**性、*性,設(shè)置了后備電源。

         根據(jù)一類重要負(fù)荷的分布,設(shè)計(jì)了4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組,分別設(shè)置在4個(gè)不同的機(jī)房內(nèi)。發(fā)電機(jī)容量滿足一類重要負(fù)荷容量加上部分能**航站樓運(yùn)行的基本設(shè)備符合,見表4。

                                  應(yīng)急負(fù)荷及發(fā)電機(jī)容量                     表4

      發(fā)電機(jī)房位置

      計(jì)算容量(kVA)

      機(jī)組容量(kVA)

      1#候機(jī)大廳

      830

      1000

      2#候機(jī)大廳

      849

      1000

      3#登機(jī)長廊

      819

      1000

      4#登機(jī)長廊

      850

      1000

      4.2 不間斷供電裝置

          航站樓對(duì)于特別重要的負(fù)荷還采用不間斷供電裝置(UPS)。這些負(fù)荷包括:行李分揀自動(dòng)化監(jiān)控、X射線安檢、辦票電腦工作臺(tái)、應(yīng)急照明燈等。根據(jù)航站樓內(nèi)各重要用電位置、容量分步、設(shè)置了4處UPS裝置室,候機(jī)大廳的地下層設(shè)2處,登機(jī)長廊底層設(shè)2處,每個(gè)UPS室內(nèi)均設(shè)有一組工藝用UPS及一組應(yīng)急照明用UPS裝置。每套UPS裝置構(gòu)成相同,只是容量、供電時(shí)間長短不同,其主要性能:1、裝置由可控硅整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關(guān)、蓄電機(jī)組及其他充電器和電腦控制電路組成;2、**、高**性,無故障工作時(shí)間大于20萬小時(shí),故障平均修復(fù)時(shí)間15min,3、采用兩條供電之路并聯(lián)工作的全冗余式供電系統(tǒng),具有自動(dòng)旁路性能和浪涌電流抑制保護(hù)功能;4、整流器具有軟啟動(dòng)性能,帶平衡電抗器的12脈沖整流,逆變器采用三相鎖相同步技術(shù),脈寬調(diào)制,使用1GBT功率元件;5、采用微處理器和**的數(shù)字信號(hào)和測(cè)控技術(shù)來構(gòu)成對(duì)UPS電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS電源各項(xiàng)參數(shù)的智能化控制。

          市電與后備電源的配電系統(tǒng)見圖10。

      圖10 兩路電源與自備電源的配電系統(tǒng)

      5 結(jié)語

         航站樓是中國機(jī)場(chǎng)的中心,建筑面積大,旅客吞吐量大,合理的設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)尤為重要。本航站樓內(nèi)設(shè)計(jì)了Acrel-2000電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和Acrel-5000用電量數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)航站樓內(nèi)遙測(cè)、管理和無人、少人值班,從而到達(dá)優(yōu)化電能管理,***供電。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 上海浦東**機(jī)場(chǎng)航站樓的供配電設(shè)計(jì).邵民杰.供用電.No.5 Serial No.18,2001.10.

      [2] JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

      [3] GB 50052-1995 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

      [4]安科瑞電氣股份有效公司.能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊(cè).2013.11.1合訂本.

      作者簡介:

      溫剛,男,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄芘潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)


    安科瑞電氣股份有限公司專注于電流互感器,電力儀器儀表,電能表,電力監(jiān)控系統(tǒng)等

  • 詞條

    詞條說明

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