杨勇
中国中元国际工程有限公司 北京 100089
摘要：本文对某机场空中管制综合楼变配电系统进行分析，主要从备用电源的选型、变配电室，柴油发电机房的设置等几个方面给出了具体的配电设计方案。
关键词：变配电；柴发
引言：本工程为空管工程项目，空管工作区总建筑面积23950㎡，其中地上22630㎡，地下1320㎡，空管工作区分为四个单体，包括：动力能源站地上1层，建筑物总高8.5m（女儿墙顶）；空管门卫室两座，地上一层，建筑物总高3.8m（女儿墙顶）；管制综合楼地下1层，地上3层，建筑物总高23.8m（玻璃屋面最高点）。其中管制综合楼分为：管制综合楼A、B区地下1层，地上3层，建筑物总高23.8m（玻璃屋面最高点）；管制综合楼C区地上2层，建筑物总高8.4m（女儿墙顶）。管制综合楼A区主要包含管制用房、空管设备用房、业务用房等。首层为各类机房及值班室，二层为管制大厅以及附属业务用房，三层为业务用房。管制综合楼B区首层为技术用房，二层为运控大厅，二层、三层分布飞服用房、运管用房、气象用房等业务用房。管制综合楼C区位于A、B区北侧，主要为食堂以及夜间值班室。食堂屋面通过连廊与管制综合楼A区、B区二层相连接。用地西侧布置动力能源站，包含各类机电设备机房。地下车库等设置在管制综合楼B区地下一层。
1 10/0.4kV变\配电系统
1.1负荷分级
一级负荷：空管工作区的设备机房用电（按A级机房供电）、航空管制、导航、气象、通信等相关的工艺设备的用电，配套工艺用房内的动力、照明负荷用电、消防用电设备用电（如：消防控制室，消防水泵，消防电梯，防烟排烟设施，火灾自动报警系统，电气火灾报警系统，消防电源监控系统，自动灭火系统，应急照明，疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门、挡烟垂壁等）、主要工艺机房的照明用电、生活水泵、主要客梯用电，安防系统用电、楼宇及设备控制等弱电系统主机用电。其中空管工作区的设备机房用电、航空管制、导航、气象、通信等相关的工艺设备的用电为一级负荷中的特别重要负荷。
二级负荷：空管工作区的办公用电。三级负荷：地下车库用电、管制综合楼C用电以及不属于一、二级负荷的其余负荷用电。
1.2供电电源
本工程高压电压为10kV, 低压动力设备及照明电压为220/400V。
市政电源引自机场区域110kV电站，空管工作区从上级110kV电站引入2路独立的10kV电源，每组的2路电源需引自上级电站的不同母线段。
供电原需满足：一级负荷由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏；正常电源与应急电源之间设置防止并列运行的措施;
1.3备用电源
空管工作区选用2台柴油发电机组，每台功率为1600kW(COP 持续运行功率)作为备用电源，每个机房的两台机组同时工作互为备用，按照2N系统进行配置，当一台机组故障另一台机
组可承担全部的重要负荷供电。
当两路10kV市电停电,缺相,电压或频率超出范围，或同一变配电室内互为备用的两台变压器同时故障时，变配电室的自动互投开关ATSE处取柴油发电机的延时启动信号，采用NHKVV-7x2.5电缆引至柴油发电机房，信号延时0~10s（可调）自动启动柴油发电机组，柴油发电机组15s内达到额定转速,电压,频率后，投入额定负载运行。当市电恢复30~60s（可调）后，由ATSE自动恢复市电供电，柴油发电机经冷却延时后，自动停机。
2变\配电系统设置
2.1高低压系统设置
高压系统为单母线分段运行方式，中间设置联络开关，平时两路电源同时分列运行互为备用，当一路电源故障或检修时，通过手/自动操作联络开关（具体以当地工地部门要求为准），由另一路电源负担全部一级,二级负荷。高压主进开关与联络开关之间设电气联锁，任何情况下3个开关不得都闭合。低压系统母线为单母线分段运行，一台变压器给一段220/380V低压母线供电。每组变压器两两互为备用，每台变压器可带2台变压器的全部一/二级负荷，两段间设联络，并与主进开关联锁。联络开关设有自投自复/自投不自复/手动三种工作方式可供选择，当母联开关自投时有0～4S延时，当低压侧主开关因过载及短路跳闸时，不允许自动关合母联开关。
2.2变配电室，柴油发电机房设置
管制综合楼的设备机房按照A级标准进行设计，变配电室采用物理隔离，变配电室的高低压柜下设电缆沟，沟深1m;空管工作区动力能源站首层设置一座柴油发电机房，与变配电室贴临，发电机房设置储油间，应设挡油门槛，其高度应使100％的事故漏油不得外泄，发电机房内设置储油间，可储存1立方的储油罐，经与机场建设方沟通，因该项目在机场场区内，有良好的供油条件，无需设置室外储油罐，在室外设置柴油接驳井，以满足连续12小时的供油条件。
2.3 10kV配电系统继电保护
10kV配电系统采用微机综合保护。进线断路器设三相定时限过电流保护，电流速断保护，单相接地保护(报警)；出线断路器（供变压器）设三相定时限过流保护，电流速断保护，单相接地保护；干式变压器设高温报警信号，超高温跳闸保护以及供电部门要求设置的其他保护。
2.4 10kV高压柜及操作电源
10kV配电设备采用金属铠装中置式开关柜。高压断路器采用真空断路器（12kV\25kA），真空断路器选用弹簧储能操作机构，操作电源采用DC110V免维护铅酸电池柜,65Ah 作为直流操作，继电保护及信号电源。
2.5低压断路器运行分断能力
800kVA的干式变压器，Uk=6%，断路器运行分断能力25kA及以上；1250kVA的干式变压器，Uk=6%，断路器运行分断能力35kA及以上；1600kVA干式变压器，Uk=6%，断路器 运行分断能力50kA及以上；
2.6低压配电系统保护装置
低压主进\联络断路器设过载长延时及短路短延时保护脱扣器，给树干式负载供电的低压断路器设过载长延时\短路短延时及短路瞬时 保护脱扣器。
其他低压断路器设过载长延时及短路瞬时保护脱扣器。当电源自动互投时，通过智能配电系统分励脱扣，卸掉部分非重要 负荷，以防止变压器过载.消防负荷配电回路断路器过载时只报警不跳闸。
2.7计量
本工程高压采用集中计量，在空管工作区的10kV高压总配电室2路10kV进线处设置供电局专用计量装置，内设有功和无 功电度表以及供电部门要求装设的其它表计；10kV电源出线柜内设有功电度表。
在低压侧对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗应进行独立分项计量。
2.8功率因数补偿
在各变配电室低压侧设功率因数集中补偿装置，电容器组采用自动循环投切方式，补偿后的功率因数不小于0.9。并要求荧光灯,气 体放电灯单灯就地补偿，使其功率因数不小于0.90。
2.9变配电室监控系统
空管工作区变配电室内设智能配电监控系统，监控主机设在值班室内。该系统监视10kV系统的所有电气参数（如： 进线处电流,电压,频率,功率因数,分时的有功和无功功率;出线回路电流,电压,有功电度等）以及所有开关的状态及故障信号；低压系 统的电气参数（如：进线处电流,电压,功率因数,分时的有功功率,重要出线回路电流,电压,有功电度等）以及主进柜,母联柜及出线回 路开关状态，故障信号；柴油发电机进线柜及出线柜的电气参数（电流,电压,频率,功率因数等）及其开关状态及故障信号。
结语：各个智能 型微机保护与控制装置采用分散式安装，并通过数据通讯接口、数据总线进行数据通讯，实现供电系统的预警、报警、遥控、电能计量、 系统操作、用电负荷曲线自动生成等功能。系统将低压各级保护开关通信联网，实现对低压配电系统全方位管控，各级回路的状态可实 时查询，功能从配电到用电、管电的一切常见操作，以专业的数据分析和故障诊断手段来帮助使用者达到提高运维效率，减少设备故障， 降低运行成本，使用安全可靠的最终目的。
参考文献：
[1]《供配电系统设计规范》GB50052-2009；
[2]《低压配电设计规范》GB50054-2011；
[3]《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013；
[4]《电力工程电缆设计规范》GB50217-2018；
[5]《通用机场建设规范》MH/T 5026-2012；
酸电池柜,65Ah 作为直流操作，继电保护及信号电源。
2.5低压断路器运行分断能力
800kVA的干式变压器，Uk=6%，断路器运行分断能力25kA及以上；1250kVA的干式变压器，Uk=6%，断路器运行分断能力35kA及以上；1600kVA干式变压器，Uk=6%，断路器 运行分断能力50kA及以上；
2.6低压配电系统保护装置
低压主进\联络断路器设过载长延时及短路短延时保护脱扣器，给树干式负载供电的低压断路器设过载长延时\短路短延时及短路瞬时 保护脱扣器。其他低压断路器设过载长延时及短路瞬时保护脱扣器。当电源自动互投时，通过智能配电系统分励脱扣，卸掉部分非重要 负荷，以防止变压器过载.消防负荷配电回路断路器过载时只报警不跳闸。
2.7计量
本工程高压采用集中计量，在空管工作区的10kV高压总配电室2路10kV进线处设置供电局专用计量装置，内设有功和无 功电度表以及供电部门要求装设的其它表计；10kV电源出线柜内设有功电度表。
在低压侧对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗应进行独立分项计量。
2.8功率因数补偿
在各变配电室低压侧设功率因数集中补偿装置，电容器组采用自动循环投切方式，补偿后的功率因数不小于0.9。并要求荧光灯,气 体放电灯单灯就地补偿，使其功率因数不小于0.90。
2.9变配电室监控系统
空管工作区变配电室内设智能配电监控系统，监控主机设在值班室内。该系统监视10kV系统的所有电气参数（如： 进线处电流,电压,频率,功率因数,分时的有功和无功功率;出线回路电流,电压,有功电度等）以及所有开关的状态及故障信号；低压系 统的电气参数（如：进线处电流,电压,功率因数,分时的有功功率,重要出线回路电流,电压,有功电度等）以及主进柜,母联柜及出线回 路开关状态，故障信号；柴油发电机进线柜及出线柜的电气参数（电流,电压,频率,功率因数等）及其开关状态及故障信号。
结语：各个智能 型微机保护与控制装置采用分散式安装，并通过数据通讯接口、数据总线进行数据通讯，实现供电系统的预警、报警、遥控、电能计量、 系统操作、用电负荷曲线自动生成等功能。系统将低压各级保护开关通信联网，实现对低压配电系统全方位管控，各级回路的状态可实 时查询，功能从配电到用电、管电的一切常见操作，以专业的数据分析和故障诊断手段来帮助使用者达到提高运维效率，减少设备故障， 降低运行成本，使用安全可靠的最终目的。
参考文献：
[1]《供配电系统设计规范》GB50052-2009；
[2]《低压配电设计规范》GB50054-2011；
[3]《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013；
[4]《电力工程电缆设计规范》GB50217-2018；
[5]《通用机场建设规范》MH/T 5026-2012；