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某国际机场航站楼的智能供配电设计

发布时间：2014-09-26 浏览次数：177 返回列表

张林锋

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

1 工程现状及配电站布局

该国际机场由当地220kV变电站供电，共有三路独立35kV电源，引入机场的1#、2#总降压站，降压成10kV后，分配给机场内各个配电站。机场航站楼的登机长廊长1370m，候机大厅及登机长廊每层建筑面积超过5万m²。为了使供电电源深入负荷中心，减少电能损耗，提高供电质量，节约投资费用，经综合考虑，配电站采取如下布局：在候机大厅地下机房层内设置两个独立的配电站，主要供电给全部候机大厅的用电负荷；在登机长廊底层共设5个配电站，给登机长廊及候机大厅的连接廊提供电源。

航站楼内7个配电站的负荷、容量见表1。航站楼内用电计算负荷总计约34679kVA，其中有功计算容量为26703kVA。从表1可知，七个配电站共用变压器18台，其中2500kVA的6台，2000kVA的8台，1600kVA的4台。

航站楼各变配电站负荷容量表表1

变电站	计算容量 kVA	变压器 kVA	负荷率 %	计算容量kVA	变压器kVA	负荷率%	应急负荷率%
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

配电站中，每两台变压器的380V/220V低压侧均设置手动/自动母联开关。当其中一台变压器故障后，另一台变压器将会在启动强风冷却后，长期承担变压器额定容量的133%负荷，以减少由于变压器故障而带来的停电事故。

2 变配电系统设计

航站楼每个配电站均由机场总降压站中引出的两路独立的10kV电源供电，两路电源平时同时供电，故障时互为备用。供电系统10kV高压侧采用单母线分段，中间设手动/自动母联开关。当两路供电电源中有一路故障时，另一路将供站内所有配电变压器负荷，10kV侧备用率为100%。七个配电站的系统接线原则上是一样的，不同点仅为变压器的数量、容量及出线回路。候机大厅内的两个配电站中每个站设置四台变压器，容量相同，平时各由一路10kV电源给两个变压器供电，当其中一路10kV电源故障后，另一路10kV电源承担全部四台变压器容量负荷。10kV配电系统图如图1。

2.1 10kV配电柜

10kV配电柜采用可抽出式、全封闭型、中置滑架式结构，柜体具有可靠的防止无操作的“五防”装置，10kV断路器采用真空式。

进线柜安装安科瑞公司的微机线路保护装置，采用过电流速断保护；变压器出线柜安装安科瑞公司的微机变压器保护装置，采用过电流及速断保护、接地保护、变压器非电量保护（高温告警、超温跳闸保护）等；电压互感器柜安装安科瑞公司的微机PT监测装置，实时监测PT电压，并对PT进行过电压、欠电压等保护；电机出线柜安装安科瑞公司的微机电动机保护装置，采用过电流及速断保护、接地保护、负序电流保护等。

图1 航站楼变电站典型高压配电系统图

10kV配电柜上配置的二次设备清单见表2。

10kV配电柜二次设备清单表2

配电柜类型	设备名称	型号	主要功能	备注
进线柜	微机线路保护装置	AM5-F	过流速断保护、过电流保护、三相一次重合闸	安科瑞电气
变压器出线柜	微机厂用变保护装置	AM4-I	过流速断保护、过电流保护、高温告警、超温跳闸	安科瑞电气
风机出线柜	微机电动机保护装置	AM5-M	过电流及速断保护、接地保护、负序电流保护	安科瑞电气
PT柜	微机PT监测装置	AM5-U	过电压、欠电压等保护	安科瑞电气
进线柜	谐波监测仪表	ACR330ELH	监测和计量三相电流、电压、有功功率、有功电能、最大需量、总谐波含量	安科瑞电气
各出线柜	多功能表	ACR220EL	监测三相电流及有功功率和计量三相有功电度	安科瑞电气

2.2 变压器

各配电站中采用的10/0.4kV变压器均为三相环氧树脂浇注干式变压器，容量为1600-2500kVA。变压器带有内置式辐流风机，保证启动风冷后变压器容量增大50%。风机由温控箱自动控制，变压器低压绕组内埋有热敏电阻。温度大于110℃就自动启动风机，降到90℃时自动关闭。变压器出线柜上配有微机厂用变保护装置，当超过155℃时发出声光警报，当超高温时，启动断路器跳闸。

2.3 低压配电系统及配电柜

七个配电站均设置在地下层级底层。各低压配电柜全部采用全金属铠装抽出式开关柜、柜体设计和结构符合国际和国内标准，柜内受点主开关及母联开关采用空气断路器，出线开关以塑壳断路器为主。

航站楼各配电站内的380V低压配电系统如图2设计，10kV/0.4kV变压器降压后进入低压进线柜，再经无功补偿柜，柜内装设安科瑞公司的ARC-12/J的无功补偿控制器，其是带微处理器的自动功率因数调节器，电容器为干式。各低压出线柜上均装设ACR系列网络电力仪表，可对低压线路进行三相电压、电流、有功功率及电度测量。

低压配电柜上各电气设备的选型参考表3。

图2 航站楼380V低压配电系统图

0.4kV低压配电柜电气设备清单表3

配电柜类型	设备名称	型号	主要功能	备注
0.4kV 进线柜	谐波监测仪表	ACR330ELH	三相电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数测量；2-31次谐波分量测量；CF、THFF、KF、不平衡电压、不平衡电流计算；四象限电能计量、最大需量计算等	安科瑞电气
无功补偿柜	功率因数自动补偿控制器	ARC-12	测量电流、电压、频率、功率因数、具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能，可控制12组电容器的投切	安科瑞电气
三相出线柜	网络多功能表	ACR220EL	三相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、频率、功率因数测量、四象限电能计量	安科瑞电气
单相出线柜	网络多功能表	ACR10EL	单相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、频率、功率因数测量、LCD显示	安科瑞电气
电动机出线柜	电动机保护器	ARD2F	能对额定电流范围内的电动机进行起动超时、过载、堵转、欠载、不平衡、断相等保护	安科瑞电气

3 航站楼智能配电监控系统与能耗分析数据管理系统

3.1 航站楼智能配电监控系统

本航站楼采用安科瑞公司的Acrel-2000智能配电监控系统，楼内所有配电站（10/0.4kV）、UPS装置及应急柴油发电机组等设备均被归纳于智能配电监控系统中。整个监测系统由三个部分组成：现场设备及数据采集模块、系统监测站和电力监测管理中心，是一个分布式的综合电力监测系统。

监控系统的主要功能有：显示区域平面系统图或主菜单；实时显示主接线图、断路器、手车、接地刀闸的变为情况及母线受电情况；实时显示自动装置运行状况图、电力变压器非电量回路图等。在微机保护装置发生动作时自动发出警报并产生事件记录、事故追忆、故障录波等。

3.2 航站楼能耗分析数据管理系统

航站楼内Acrel-2000智能配电监控系统与Acrel-5000能效数据分析管理系统的组网示意图如下：

图 3 航站楼智能配电监控与能耗监测组网示意图

3.3 航站楼Acrel-2000智能配电监控系统界面

Acrel-2000智能配电监控监控系统通过系统数据和规约库模板配置将微机保护装置和多功能电力仪表以及各种传感器连接起来，把供电系统的各回路电参量、开关状态量、电能消耗等通过通讯网络实时的仿真到计算机画面，供电运行维护人员可以通过监控计算机来实时了解供电系统的每个环节。在发生可能导致事故的异常状况时可自动告警；在发生事故时可产生事件记录、记录故障前后波形，甚至可在事故发生后重演事故过程，并提供各种曲线、柱状图等分析图形和报表，使配电系统自动化运行。

图4 Acrel-2000智能配电系统主接线图

图5 Acrel-2000智能配电系统实时监测画面及报表

图6 事故追忆画面及监测数据报表

3.4 航站楼Acrel-5000能耗数据分析管理系统界面

航站楼内的Acrel-5000能耗数据分析管理系统在系统监测站定时采集各监控点的仪表参数并上传至本地能耗分析管理系统数据库，用户可用于当地实时查询能耗监测情况，如图7所示。系统可统计航站楼内耗电量的时用量、日用量和年用量，以曲线图或柱状图等方式显示，支持报表输出，图8所示。系统还可提前各分项耗电量数据进行同、环比分析，如图9所示，确立标杆值并对各监控点的耗电量情况进行耗电水平判定，对用电改善提出一套完整的诊断流程，并给出耗电分析报告。