国际机场航站楼用电负荷调研与应用

摘 要：通过实地调研已投运的国际机场航站楼变压器运行数据，考虑季节性和进出港航班流量等因素，研究用电负荷分布特征，框定国际机场航站楼用电负荷指标的区间，分析负载类型之间的占比对负载率高低的影响程度。以调研数据和研究成果为准绳，并结合新建航站楼内设备设施用电功率，应用负荷计算软件，确保某国际机场新建航站楼用电负荷的设计指标与运行指标能完美统一。

关键词：航站楼; 用电负荷; 变压器安装容量密度; 负载率; 负载类型

中图分类号： TU855

文献标志码： B

文章编号： 1674-8417（2024）11-0045-09

DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.11.009

0 引 言

为更好地满足某国际机场新建航站楼用电负荷发展需求，本项目结合所处西北地域和当地民族特色，调研分析国内功能相同和面积相近的大型国际机场航站楼用电负荷设置情况，为合理设计某新建航站楼用电负荷提供技术支撑。

1 工程概况

某国际机场地处西北边陲，作为“一带一路”倡议建设中重要的枢纽型门户机场，着力打造平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场的四型机场。该国际机场新建航站楼以“天山”为主体形象造型，建筑面积地上约50万m2，平面布局采取了几何逻辑感较强，简单易读的直线性构型设计，分为1个主楼和3根平行指廊，主楼面宽约684 m，进深约215 m，3根指廊宽度均为42 m，共设有67座固定登机桥，70个近机位。航站楼地下1层、地上4层，自上而下分别是出发景观商业夹层、出发值机办票及国际出发候机层、国内混流及国际到达层、机坪层、地下机房及设备管廊层。航站楼国内国际旅客分离，国内旅客的出发和到达在同层混合，国际旅客的出发到达旅客上下分层，出发层在上，到达层在下。

2 设计规范标准

涉及确定用电负荷指标、变压器负载率和变电站位置等的规范、标准和原则较多，鉴于国际机场航站楼既属于民用建筑又属于交通类建筑，加之国际机场航站楼具有建筑面积大和功能复杂等特点，因此设计时执行各类规范、标准及其条文，主要有GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》［1］、JGJ 243—2011《交通建筑电气设计规范》［2］、07JSCS-JD《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇-电气）2007》［3］、09JSCS-D《全国民用建筑工程设计技术措施（电气）2009》。

对大型国际机场航站楼而言，航站楼内变压器负载率不能太高，而且比常规民用建筑宜低10%～25%的幅度。

3 负荷分级

交通建筑中用电负荷等级应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。对本项目而言，一级负荷包括但不限于公共区域照明、电梯、送排风系统设备、排污泵、生活水泵、行李处理系统、机坪照明和机坪机务等。二级负荷包括但不限于公共场所空调系统设备、自动扶梯和自动人行道等用电负荷。不属于一级和二级的用电负荷属于三级负荷，例如值机区、候机区、到达区的商业、餐饮、广告和娱乐服务等用电负荷。

某国际机场航站楼结合建设单位对商业餐饮运营需求，值机区、候机区、到达区的商业、餐饮、广告和娱乐服务等，用电负荷可按二级负荷考虑。也就是说，提高了这些用电负荷的供电等级要求。

4 案例对比

调研选取的对象是大型国际机场航站楼。大型国际机场航站楼变压器安装容量密度如表1所示。

表1中的航站楼建筑面积基本上与某新建航站楼相近，均属于大型国际机场航站楼，变压器安装容量密度位于121～167 VA/m2区间。经电力负荷计算，某新建航站楼变压器安装容量密度为127 VA/m2，这一指标位于被调研的大型国际机场航站楼用电指标区间，直接验证了计算的准确性、合理性和有效性。

5 案例调研

为分析国际机场航站楼变压器在实际运行过程中使用情况，实地调研了虹桥国际机场T2航站楼、浦东国际机场T2航站楼和浦东国际机场T1航站楼等，对变压器在实际运行中的数据进行了采集。

5.1 虹桥国际机场T2航站楼

5.1.1 变压器安装容量密度

虹桥T2航站楼共计10个变电站，分布在长廊和主楼。虹桥T2航站楼的变压器安装容量密度如表2所示。

5.1.2 变压器负载率

通过实地调研，收集了虹桥T2航站楼从2016年7月至2017年6月的一年之间各变压器的当月实际运行负载率数据。

虹桥T2航站楼各台变压器月峰值负载率如图1所示。

从图1中可以清晰地看出，虹桥T2航站楼的大部分变压器月峰值负载率在35%～45%之间。

5.1.3 变压器所带负载类型及占比

虹桥T2航站楼的变压器所带负载类型及各类负载安装功率的占比如表3所示。

5.1.4 负载率50%的变压器所带负载分析

负载率最大值基本都在50%的变压器有1T1、1T2、5T2、6T2、8T2。虹桥T2航站楼最大负载率50%左右的变压器负载类型如图2所示。

从图2可知，这些变压器所带的负载中，空调动力类的用电设备所占比重很大，其次是机坪工艺用电（包括飞机空调车、机务高杆灯和飞机400 Hz电源等），再次就是照明插座用电。此三类负载安装功率的占比之和高达90%。

变压器的负载率最大值均在50%波动，这基本可以保证当一台变压器发生故障时，另一台变压器可以承担全部负荷。

通过调研获悉，现场后勤保障部门技术工作人员对变压器使用情况及负载率的整体需求是，变压器的实际负载率可以为工作人员检修供电设备和线路提供很大的方便，而不用担心检修对航站楼用电造成影响。

5.1.5 5月份负载率增加迅猛的变压器所带负载分析

由图1可知，5月份负载率增加迅猛的变压器有1T1、1T2、6T1、8T2、9T1、10T2。从表3可知，这些变压器所带的负载中，首先空调动力类的用电设备所约占25%，同时机坪工艺用电和照明插座用电的占比之和达60%。原因是，5月份属于过渡季节，空调用量不大，“五一”假期进出港航班多，2个因素叠加引起的效应。

5.1.6 空调使用量大的7月、8月的变压器所带负载分析

由图1可知，7月、8月负载率并未出现较大波动变化。由表3分析可知，这些变压器所带的负载中，空调动力类的用电设备没有集中在某一台或几台变压器上，而是分散在各个变压器来供电。另外，变压器5T2、6T2各自带载的是四管制用小功率一次侧冷水泵、冷却泵和热水泵。

5.2 浦东国际机场T2航站楼

5.2.1 变压器安装容量密度

浦东T2航站楼的变压器安装容量密度如表4所示。

5.2.2 变压器负载率

经实地调研得到日常管理数据，数据涵盖了浦东T2航站楼从2016年7月至次年5月主要变压器的每月实际运行峰值负载率数据。浦东T2航站楼主要变压器月峰值负载率如图3所示。

通过对比浦东T2航站楼和虹桥T2航站楼变压器负载率的实际测量数据可以得到，浦东T2航站楼变压器的最大负载率基本都在40%～60%，10月、1月份最大值会攀升至63%。

5.2.3 负载率40%的变压器所带负载分析

浦东T2航站楼负载率约40%的变压器负载类型如图4所示。

如图4显示，这3台变压器的负载类型主要以空调动力、机坪工艺用电和照明插座用为主，此3类负载安装功率的占比之和高达约90%。这一点和虹桥T2航站楼的情况非常类似。

5.2.4 主要变压器负载率变化分析

（1） 1#变电站的1#甲、1#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势不一致，呈现出反对称;经数据分析发现，主要原因是1#乙相对于1#甲变压器所带的负载中，机坪工艺类的用电设备所占比重很大。

（2） 3#变电站的3#甲、1#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势基本一致，但3#甲变压器在1月负载率突然增加;出现这一变化的因素是2017年1月28日是春节假期，3#甲变压器所带的负载中的机坪工艺用电、照明插座用电和商业厨房用电的占比之和达约72%。

（3） 5#变电站的5#甲、5#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势基本一致，但5#甲变压器负载率远大于5#乙变压器，且10月负载率突然增加;经实际运行核实，5#乙变压器所带的机坪工艺负载没有投入使用;同时，10月份是国庆假期，国内国际进出港航班多，5#甲相对于5#乙变压器所带的负载中，空调动力和照明插座类的用电设备之和所占比重更大。

（4） 7#变电站的7#甲、7#乙两台变压器负载率变化，无规律，主要是两台变压器所带的负载的占比分散。

（5） 9#变电站的9#甲、1#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势基本一致，但9#甲变压器在1月负载率突然增加;出现这一变化的因素是2017年1月28日是春节假期，9#甲变压器所带的负载中的机坪工艺用电、照明插座用电和商业厨房用电的占比之和达约78%。

5.3 浦东国际机场T1航站楼

5.3.1 变压器安装容量密度

浦东T1航站楼的新建区指廊和主楼以及改建区，共计8个变电站，分布在指廊和主楼以及改建区。浦东T1航站楼的变压器安装容量密度如表5所示。

5.3.2 变压器负载率

浦东T1航站楼主要变压器月峰值负载率如图5所示。

浦东T1航站楼各台变压器运行负载率情况基本和浦东T2航站楼一样，大致在30%～40%之间波动，5月、7月份会突破50%。

5.3.3 主要变压器负载率变化分析

（1） 3#变电站的3#甲、3#乙两台变压器负载率变化没有规律，主要是两台变压器所带的负载的占比分散。

（2） 4#变电站的4#乙变压器的负载率基本一条水平线，但4#乙变压器在5月负载率突然下降;出现这一变化的因素是2017年5月“五一”假期，4#乙变压器所带的负载中的近机位廊桥用电暂时关闭（使用远机位）。

（3） 5#变电站的5#甲、5#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势不一致，呈现出反对称;经运行数据比对，发现是因为5#乙相对于5#甲变压器所带的负载中，机坪工艺类的用电设备所占比重很大。

（4） 6#变电站的6#甲、6#乙两台变压器的负载率峰谷变化趋势基本一致，但6#甲变压器负载率一直稍微大于6#乙变压器;经核对实际运行数据，6#乙变压器所带的机坪工艺负载此时间段一直没有投入使用。

5.4 调研实际运行数据的结论

从大型国际机场航站楼的运行数据分析得到，航站楼的变压器在实际运行过程中，一些变压器的负载率在个别月份或者某一时间段内会达到50%～60%。变压器承担的负载类型、时间、变压器位置等因素都会影响到负载率的高低，这就使得电气设计师在设计时需要把变压器负载率攀升至较高水平的可能性考虑进去，而不能因为变压器在一定时间内负载率不高，就盲目降低单台变压器容量。

同时调研数据显示，对变压器负载率的影响较大的负载类型，第一位是空调类的用电负荷，其所占比例较高的变压器的负载率基本都高于其他变压器;第二位是机坪工艺用电，但这类用电比较受使用频率影响，使用频率高的情况下能明显提升变压器负载率;第三位是商业、厨房和照明插座用电，人员密度高的区域，这几类用电

当进出港航班数量多，过往旅客集中期间，相应的变压器负载率也会较高。

6 某新建航站楼用电负荷

6.1 变压器安装容量密度

就某国际机场新建航站楼而言，根据航站楼用电设备种类，按照照明、应急照明、空调通风、水泵动力、机坪工艺用电、弱电机房用电、消防用电、厨房餐饮和UPS电源等进行分组，确定每组的需要系数Kx，采用需要系数法确定计算负荷［4］。计算负荷之和再乘以同时系数KΣp和KΣq，并进行就地无功补偿，最终确定每个变电站内的变压器台数和容量。某新建航站楼共计11个变电站，分布在南北中指廊和主楼。某新建航站楼的变压器安装容量密度如表6所示。

6.2 负载率较高的变压器所带负载类型分布

某新建航站楼目前尚处于设计施工配合阶段，变压器实际运行的负载率目前不能调阅，本文结合被调研的航站楼的负载率相对较高的变压器的分布情况，并结合电力负荷计算数据，推导出某新建航站楼负载率较高的变压器有：1T3、2T1、772、8T2、9T2和10T2。某新建航站楼预计负载率较高的变压器负载类型如图6所示。

从图6可知，某新建航站楼变压器的负载类型中，所占比例较高的有空调通风类、机坪工艺用电、照明插座、厨房商业。结合调研的机场航站楼负荷分析，可以基本预测这几类用电负荷对变压器负载率的影响较大，比例占比越高，实际运行中负载率也将越高。

7 结 语

本文中的某国际机场新建航站楼属于大型航空枢纽国际机场航站楼，三级负荷较少，主要有室外泛光照明、融雪除冰设备等。为保证供电的可靠性，以及应急处理的及时性、有效性和便捷性;结合负载类型及其占比对变压器负载率的影响幅度，考虑到变压器实际运行负载率控制约45%，可以进行100%全负荷备用操作，所以新建航站楼变压器安装容量密度与同类型已投运机场、在建机场比较，127 VA/m2在其合理区间之内。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑电气设计标准：GB 51348—2019［S］.北京：中国建筑工业出版社，2020.

［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.交通建筑电气设计规范：JGJ 243—2011［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［3］ 中国航空规划设计研究总院有限公司组.工业与民用供配电设计手册［M］.4版.北京：中国电力出版社，2016.

［4］ 钟世权，何海平，蒋南雁，等.大型国际机场航站楼用电负荷研究［J］.建筑电气，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