国外某国际机场升级改造工程供配电系统规划及不停航实施方案策划

陈显山

（上海建工集团股份有限公司，上海 200032）

0 引言

不停航实施机场升级改造工程与一般的、局部的机场升级改造相比，实施方案的策划因工序交叉复杂、难度大、要求高等问题，从而需考虑的更严密和安全可靠。一般情况下，机场改造工程的方案策划，先由业主或投资方在完成了项目投资决策后，经相关部门或咨询公司根据可行性研究报告的内容提出具体方案要求，再由设计公司进行深化，提供可施工的图纸，交承包商予以实施。承包商在完成施工图设计交底后，按照业主的不停航施工要求，着手策划更具体、可行的施工方案。考虑到本项目的特殊性，该项目的整体实施方案的策划交由总承包商的管理团队自行考虑，业主将予以全程配合。

1 项目概况

该项目位于南太平洋上的一个岛国，机场规划设计为计划在2045年满足年旅客吞吐量60万人次，高峰300人次/h，机场为4E级别。该改造项目分为新建和改扩建两个部分，新建航站楼为一层半式，一层为出发层，设有办票及安检功能，作为进港通道；二层主要为出发层，设有候机厅；现有航站楼则充分利用，改造内部功能，重塑空间，更改为共享大厅、到达区域性行李大厅、集中办公等功能。总建筑面积为12573m2，航站楼总建筑面积为11777m2，能源中心建筑面积为796m2。

2 机场原有供配电系统配置

本机场项目原供配电系统是1987年由日本国进行的设计，采用的是6.3kV高压电接入，500kVA变压器，低压输出为415V。在2008年初，其国家电力局进行了电气改造，国家电网升级至22kV等级，并备两台常用500kVA的应急发电机组，发电机组彼此互为备用；原低压配电柜供配电配置继续沿用未做调整；市政供电及应急发电机组变电站位于机场的西侧。

3 新建供配电系统方案策划

3.1 供配电系统的总体升级方案策划

经实地考察，原有供配电系统除供电网络配置系统图外的资料均已无法找到，供配电设备机房的空间已不适用于扩容或重新改造，原有供配电系统电器元器件的老化程度较高，特别是低压末端配电箱内存在电器电线老化的情况，整体情况均无法满足机场运行的正常需要且亟须予以更新和调整。在与机场管理局沟通后，同意在机场东侧新建一个动力中心（供配电系统、给水消防水系统）以保障供应机场升级后所有设施设备安全、可靠运行。

供配电系统的核心设备统一设置在新建的动力中心内，即市政提供供电22kV高压回路从指定进户点引入动力中心，内设高低压变配电站，并设置多台发电机组作为应急供电电源，适当考虑富裕容量便于机场其他配电设施的接入。

鉴于不停航施工的基本要求，为了最大限度避免新旧供配电系统的交叉运行，不影响机场航空及管理设施的正常使用，也便于今后施工过程中能够根据施工进度的安排需要将供配电适当分段供电，给予不停航过程实施提供可靠的供电保障。将机场值机区、出境功能区、主要弱电和航电设备机房均设置在新建区域，入境功能区和多数办公区域则设置在升级改造区域，力争整个供电系统能够实现新建区域与升级改造区域的独立供电，从而不影响今后施工时的供电系统的新旧切换。

3.2 用电负荷划分及用电量的初步估算

参考国内《民用建筑电气设计规范》（JGJ16—2008）[1]、《供配电系统设计规范》（GB50052—2009）[2]，以及《交通建筑电气设计规范》（JGJ243—2011）[3]的有关用电负荷分级的考虑，根据该国家现有机场设备及将来机场的发展因素，以及国际航空机场管控服务及通信等拓展考虑，综合分析和考虑升级改造时机场的正常运营，对修建区域的用电负载分布、负荷、用电量进行初步估算，经汇总计算后如表1所示。

表1 用电负载估算表

其中，机场工艺负荷、消防负荷作为一级负荷，一般照明、一般动力、货梯等作为三级负荷。

3.3 低压配设电容补偿装置的考虑

参考国内相关电气设计规范的标准，以负载性质和功率计算为依据，拟定新建区域和升级改造区域（不考虑廊桥）两路供电，选配无功功率补偿，补偿值不小于270kVar（400V）；通过计算，新建区域和升级改造区域的负载估算如表2所示。

表2 电容补偿后用电负载估算表

3.4 供配电系统的规划及可靠性的考虑

基于以上基础数据的收集和整理，综合机场局有关今后机场管理和运行的需要，从实际应用及经济成本效益考虑，结合用电区域划分，动力中心内供配电设施方案为保证可靠性[4]，整体供配电系统的规划及基本管理要求确定如下。

3.4.1 高压22kV进户及配置

根据其国家实际供电能力和当地电网布局的调研结果，当地供电局明确表示仅能提供一回路22kV高压进户。考虑到新建和升级改造区域的供电可靠性和安全性，基于国内双路电源供电保障的可靠性配置理念，将高压进户后设置二台高压出线柜进行分回路供电，在变压器高压侧设置高压隔离开关，在低压侧进行保障性辅助供电，即在本项目上选用二回路高压出线配置。

3.4.2 供配电计量方式及配置

计量方式，一般区分为高供高量和高供低量两种，而机场所在国习惯采用高压供电、低压侧计量，即高供低量的计量方式。故本项目高压柜内不设置高压计量CT，在两组低压柜组进线开关处设置低压计量CT，精度选用0.2级，并配用数字式多功能仪表；低压馈线柜每馈线回路均设置计量CT，配用数字式多功能仪表，精度选用0.5级；设置监控主机通讯连接所有数字式多功能仪表，组建电能管理系统，便于机场方面日常运营管理。

3.4.3 干式主变压器选配

主变压器的选择，根据负载特性和所装接的容量，结合电容补偿装置的补偿能力，动力中心用地场地的特点，也为了便于今后日常维护使用，考虑配置两台环氧树脂真空浇注节能型干式变压器，经计算比对，在计算负荷率均在72%左右的选型为合适，故本项目800kVA容量的SCB11型干式变压器最能够符合经济运行要求。

3.4.4 低压柜配电逻辑分析

为了确保低压供电安全可靠，既能独立分供两个区域用电，又能最大限度地相互备用。在两组低压柜间设置联络柜一台，当在高压市电、应急发电机组中仅有一种供电方式能够正常供电时，联络柜方可合闸，且在联络柜与两组低压柜的进线开关设有机械和电气联锁；对于大功率的设备，如空调回路具备失压脱扣功能，需人工手动恢复合闸。

3.4.5 应急发电机组的配置

机场的运行安全可靠性与确保人身安全息息相关，为保证供配电系统的高可靠性能，供配电系统的规划方案要求设置3台常用800kVA的应急发电机组。日常运行时任一高压馈电回路失电，单台应急发电机组即刻启动供电；3台800kVA应急发电机组中两台为常用状态下的应急供电，第3台应急发电机组为常用应急发电机组故障状态下的备用应急发电机组，当其中一台发电机组故障时，予以应急启动供电，即两用一备。

3.5 备用电源UPS供电考虑

机场航空航电弱电系统的供配电，根据国内通用建筑设计规范要求及相关民航机场建设规范要求，参考国内有关航站楼航电保障设置，供配电系统内设立独立供配电回路，并考虑航电系统配置大容量的UPS不间断电源进行保障，考虑到航空航电弱电系统的供电稳定性，我们也配备两台大容量UPS不间断电源进行并联冗余保障供电[5]，满载状态下输出电压波动应控制在±1%，以此保障外线电源故障或市电与发电机组的切换瞬间的供电可靠性。

3.6 末端经营性计量配置考虑

项目所在国机场经营性管理的收支主要为场地租赁费和日常水电费用，鉴于目前用电配置采用的是低压柜侧集中计量，且机场公共区域及办公场所的用电不存在摊销，故针对机场内考虑对外租赁经营场所、商铺进行配置考虑，即在独立场所的动力配电箱内设置电力仪表进行单回路供电计量，或对于预留的临时场地供电回路配置电力仪表，以便于当地机场管理局经营性的需要；整个机场的空调通风设置采用集中供配电，不考虑单独用电计量。

3.7 防雷和接地系统配置

结合该项目的性质和规模，考虑该项目按照第二类防雷标准设计，弱电智能化系统设备雷电防护等级考虑为B级；整体低压接地系统考虑采用TN-S接地系统。

4 新旧供配电系统可靠切换的实施策划

4.1 可靠切换操作的原则

（1）切换前的新系统必须经过反复检测使用正常。

（2）严格控制在机场管理局允许的时间段内完成切换操作。

（3）严格执行切换步骤进行操作。

（4）严格服从统一指挥调度。

4.2 人员组织准备策划

（1）以项目部为指挥组，设立指挥长统一指挥调度，机电总承包方配置送电、受电、联络、安全监督等相应操作岗位人员。

（2）明确供配电的投切、关断操作步骤，岗位操作人员应当已经参加必要的学习和培训，并能够熟练地掌握相应的操作。

（3）操作和检测仪器工具及安防准备到位，万用表、兆欧表、放电棒、绝缘手套或绝缘鞋、拆装工具等。

（4）外方供电局、机场管理局相关责任人或操作人员到岗。

4.3 新旧供配电系统切换实施方案组织策划

（1）新建能源中心设备安装就位，相关检测已经完成，市政供电22kV/0.4kV高低压变配电系统的调试与试运行，供电正常；三台0.4kV800kVA发电机组单机和并机调试与试运行，供电正常；市政供电与发电机组的投切联动调试，供电正常。

（2）新建航站楼区域供电干线支线电缆电线敷设到位，绝缘测试完成，回路检测完成；升级改造区域的供电干线电缆也可以提前敷设至进户电缆管沟井区域并盘置（但应当做好电缆端头的防水保护措施），且动力中心区域电缆暂不接入供电回路，室外电缆管沟可以提前予以封盖，避免电缆沟的长期曝露和其他不安全因素。

（3）在现有机场航站楼旁侧搭设临时入境管理区，临时供电可经由新建的能源中心输出或原供配电站，原则上建议设立在新建能源中心附近，以便于原供配电站的整体供电关断。

（4）与机场管理局协调供配电的投切、关断等计划节点，宜选择航班密度最低的空隙时间段，以书面工作联系单的方式正式通知机场管理局并获得批准，明确正式搬迁或启用新建航电及出入境管理功能系统。

（5）在临时入境管理区供电保障稳定后，根据批准的投切、关断计划节点，停止供电原航站楼升级改造区域，原变配电站内应及时关断断路器，及时拆卸馈线电缆，拆除该升级改造区域内的所有供配电装置。

以上的方案策划能够极大地避免新旧交叉供电，避免了今后二次拆除和检修工作给新建新增置系统管线、设备使用上的不稳定隐患，最大限度确保了新旧供电切换的可靠性。

5 结语

随着企业不断的适应国际建设项目的发展，我国的专业工程师需要立足于境外项目的实际性质和项目所在地的特点，尊重当地国的规范习惯，结合项目的今后使用需要，综合考虑整体设计方案，积极的提出方案要求，提前做好方案规划，并以此作为该项目的基本设计要求。而方案的策划也需要与今后项目的实施密切联系起来，以使方案策划在很大程度上让设计公司少走弯路，也为设计人员提供了具体的方向，更在很大程度上为今后的施工和运维提出了指导思路和指引。

目前该项目已经顺利竣工并已交付投入使用，该方案策划的专业实施内容得到了严格的实施，在项目的实施过程中，相关专业扩初图纸、专业施工图纸，乃至整套施工设计图纸和不停航实施方案等，均非常顺利的通过了当地机场管理局和相关专业咨询工程师的审核。