王　瀅（上海民航新時代機場設計研究院有限公司廣州分公司，廣東　廣州　510000）

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淺談民用航空管制樓工藝設備供電系統(tǒng)設計

王瀅（上海民航新時代機場設計研究院有限公司廣州分公司，廣東廣州510000）

民用航空管制樓工藝設備供電系統(tǒng)設計心得，推薦主要接線方式及供電系統(tǒng)構成。航管設備防雷接地系統(tǒng)設計、典型管制樓設備用電負荷表。

管制樓供配電；方案選擇；設計

眾所周知航管的設備機房是空中交通管制的核心地帶，而機房的電氣系統(tǒng)就應該就是心臟和血脈。只有安全可靠的供配電系統(tǒng)才能保證機房中的設備可靠安全運行。

隨著民航事業(yè)發(fā)展及新型設備的投入使用，民用建筑在設計規(guī)范及民航系統(tǒng)設計規(guī)范及標準上也同步地做了修正，為適應今后設計的需要，在此淺談個人的設計心得。

1　應該遵循的設計規(guī)范

除了現(xiàn)行國家相關規(guī)范外，還需要依據(jù)民航局的相關規(guī)范和標準。

（1）《民航空管雷達站、導航臺及甚高頻遙控臺配套設施配置要求》；

（2）《民用航空通信導航監(jiān)視設施防雷技術規(guī)范》；

（3）《空管系統(tǒng)建設項目配置標準》（內(nèi)部資料）。

2　航管設備用電電源系統(tǒng)設置

航管設備用電是特別重要負荷，設備重要負荷供電配置應當是：

2.1系統(tǒng)構成

設備供電采用三相五線制及單相三線制。在設計配電線路中，應設置過流、過載兩段保護，配電系統(tǒng)各級之間有選擇性地配合。

（1）航管設備用電低壓系統(tǒng)，采用單母線分段供電方式。

（2）航管設備用電應采用雙電源供電，在末端配電裝置處自動切換。

（3）航管設備用電中不得接入與航管設備無關的其他負荷，不能接入其他級別的負荷，例如在設備機房內(nèi)的直流電源系統(tǒng)用電。

（4）航管設備用電低壓系統(tǒng)，應簡單可靠，盡量減少配電級數(shù)，配電級數(shù)不應超過三級。這一條規(guī)定設計中要盡量做到，見圖1。

圖1　低壓配電系統(tǒng)圖

2.2航管設備的供電設施設置

（1）設備用電，在一路電源檢修或故障時，另一電源不能因電源發(fā)生故障而斷電。一般設置兩路市電供電和至少一臺備用發(fā)電機組，保證設備用電是兩路市電和一臺備用發(fā)電成的三電源系統(tǒng)。

（2）對于設備數(shù)量較多的管制樓，用電負荷較重（超過400kVA）則需要設置2臺專用變壓器，使樓宇的建筑用電和航管設備用電分開，互不干擾。

（3）采用三電源保證供電外，還應在設備用電的前端設置專用在線式UPS，保證設備用電不中斷。目前中國民用航空空中交通管制系中的航管設備供電，基本采用2組UPS-（1+1）并機系統(tǒng)。接線方式見圖2。

圖2　

通常在管制樓或航管樓內(nèi)，設置圖2UPS并機組兩套，形成2組1+1并機系統(tǒng)。這種接線保證4臺UPS中在極端情況下至少有1臺可以帶全部負荷運行。

在接線上，推薦某管制樓的接線方式，也是我近年來在中南地區(qū)的管制樓設計中的典型接線豎向圖。

圖3　

在設計中電氣專業(yè)應與其他專業(yè)共同協(xié)商，充分考慮設備運行、供電路由、消防報警、獨立分區(qū)等因素，我的設計基本會把UPS間放在設備機房的下方，UPS間有一面是外墻。這種布置的好處：①通過封閉式母線槽，直接把電送上設備機房和管制大廳。這樣可以使供電纜線走最短最直接的路由；選用封閉式母線槽作為樓層中的供電主干線，減少了以往繁多的電纜線敷設和電纜間，節(jié)省了材料費用和房屋的使用面積；②UPS機房會使用各自獨立精密空調(diào)，這種布局滿足廢氣和電池散熱問題；③UPS間放在建筑物的首層，有利于動力站的電源進出和今后設備及電池的維護；另外接線中要求在每組2 臺UPS前端設置雙旁路可抽出式的ATS雙電源切換柜，保證了UPS前端任何一個環(huán)節(jié)，包括ATS故障或檢修，都可以有至少1臺UPS可以給設備供電。

在航管設備用電中，有不少設備需要直流電源。通常直接從動力站給電，或者從UPS輸出柜給電。

從圖3中可以看到，設備機房設置了多組容量大的三相STS（無縫雙電源切換開關）作為每一組機柜供電的末端處雙電源切換裝置（大約可供10～30臺機柜），三相STS開關柜旁附屬了一臺精密配電柜最多可以有54路單相輸出，特點是做到每個輸出開關在需要時可以調(diào)相（在開關里有三個卡位，可以根據(jù)負荷分配情況隨時調(diào)整相序）。配電柜的供電輸出數(shù)量做到滿足現(xiàn)有設備的使用并考慮設備擴容。

在精密配電柜中設有液晶多功能數(shù)字化儀表，可檢測供給各設備機柜或席位的電源電壓，及時自動報送三相電壓的不平衡情況；多功能表還能檢查供給機柜的電源電流，隨時檢查三相電流的不平衡情況；在各路電源設有指示燈，指示通斷情況；裝有報警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)過電流報警、接地電阻報警、漏電流報警、頻率報警等。這些數(shù)據(jù)都傳送到管制樓的電力監(jiān)控室。

在管制席位上，每個席位都設置了單相的STS雙電源開關盒，做到每個席位有兩個電源。

從配電柜到每個機柜或席位的配電采用耐火電纜，可采用電纜橋架上走線或線槽下走線方式。

據(jù)了解，目前在國內(nèi)有幾個管制樓的供電，采用了封閉式母線下走線（靜電地板下走線）的方式，本人認為不可行。在《民用建筑電氣設計規(guī)范》（JGJ16-2008）第8.11.2明確規(guī)定封閉式母線槽水平敷設時底邊距離地面的距離不應小于2.2m。

另外在設計中不能遺漏了機柜也需要用市電。因此在機柜和管制席位附近應設置有市電用電插座。

建議設計中在每一級配電柜的出線開關上設置故障報警和顯示裝置，當發(fā)生線路漏電時將及時報警，當某回路有漏電現(xiàn)象時，僅切斷有漏電的回路，并跳轉(zhuǎn)至備用機柜工作。

3　航管設備用電纜線敷設設計

航管設備供電纜線敷設方式主要采用橋架和線槽兩種方式。

（1）供電的封閉式母線槽基本是采用水平吊架或沿墻線槽固定敷設。因為母線槽是供電的主干線，設計時要按規(guī)范充分考慮機房內(nèi)空調(diào)，氣體消防、工藝管線等的干擾，應與各專業(yè)充分協(xié)調(diào)，選擇最優(yōu)敷設路由。

（2）機柜供電的電纜需采用優(yōu)質(zhì)高等級耐火電纜，這是因為在發(fā)生火災時，設備依然需要工作完成最后的空中交通指揮和數(shù)據(jù)存儲。機柜的電纜較多時應敷設在橋架內(nèi)。金屬橋架通常是用1.5mm厚的整塊鋼板彎制，且具有一定的深度和封閉性。橋架的尺寸選擇原則是：載流導體不超過30根，線槽中電纜的總截面不超過線槽總截面的40%，要考慮散熱問題。當橋架在機柜上敷設時，建議采用沖孔或網(wǎng)式橋架，地面下敷設時建議采用封閉式橋架。設計中應說明支吊架的間隔尺寸。橋架的拐彎半徑比較大，通常不能設計成直角。在設計時也應當考慮附近的管線，保證橋架能正常安裝。

4　接地防雷系統(tǒng)的設計

航管樓宇的防雷主要由建筑電氣完成，航管工藝的防雷主要包括：雷電反擊、線路防雷、地極保護。

接閃器在接閃雷電時，強大雷電流引下地網(wǎng)泄放瞬間，會引起建筑物附近地電位急劇變化，對設備造成反擊。這種情況對設備損壞最為嚴重。因此需要在航管樓宇周邊外做一個比較大的環(huán)型接地網(wǎng)，減少電位差。

線路防雷的做法：

在動力中心總配電盤里安裝并聯(lián)式專用避雷器作為第一級衰減。

在設備用電配電柜進線處安裝并聯(lián)式電源避雷器構成第二級衰減。

特別提醒，在機房布線設計是不能沿延建筑物外墻敷設纜線。這種做法會因雷擊時墻（柱）內(nèi)鋼筋瞬間傳導雷電流，瞬變磁場使機房內(nèi)的線路感應出瞬間的高脈沖浪涌電壓把設備擊壞。不少機房都設有法拉第籠屏蔽，盡量不要緊貼外墻內(nèi)側(cè)安裝敷設電纜線槽、橋架或配電箱。

接地保護器的設計：

航管樓宇防雷接地系統(tǒng)與航管設備直流接地系統(tǒng)是彼此獨立的兩個接地系統(tǒng)。當有雷電流引入大地時，由于防雷接地電阻的存在會造成一個高電位，且快速上升到一個很高的電位，此時直流接地仍是大地電位，機房內(nèi)將會因兩接地系統(tǒng)電壓差過高而毀壞設備。在機房入口處的直流接地和防雷接地間需要安裝了一套獨立地極保護器，使兩個接地系統(tǒng)在雷電期間兩個接地系統(tǒng)電壓差為零。而非雷電期間，兩個接地系統(tǒng)獨立運行，確保直流接地不受干擾。

航管機房有四種接地包括：專用直流接地、配電系統(tǒng)工作接地、安全保護接地、防雷保護接地。

按照《民用航空通信導航監(jiān)視設施防雷技術規(guī)范》（MHT-4020-2006）規(guī)定，為避免電磁干擾航管設備正常運行，建議采用多種接地的接地線分別接到各接地母線上，用一根接地母線與接地體單點接地。航管設備的接地連接線應采用多股編織銅線，且尋找最短的連接點連接，或采取格柵方法使各接地點處于等電位。

航管設備機房接地設計需要盡量做到良好的抗干擾的效果。設計方案要統(tǒng)一個基準電位：將航管設備的接地線接到機房內(nèi)的活動地板下的地網(wǎng)上，再將地網(wǎng)單點與樓層的總等電位箱或局部等電位箱連接成點接地系統(tǒng)。其特點是減少相互干擾、泄漏靜電荷，這是規(guī)范推薦一點接地系統(tǒng)。

接地電阻值的設定：航管設備的直流接地電阻值的大小、以及與其他接地之間的關系應依不同系統(tǒng)要求而定，一般要電阻不應大于1Ω。以前的規(guī)范還有要求，如交流工作地的接地電阻不應大于4Ω、安全保護地的接地電阻不應大于4Ω、防雷保護地的接地電阻不應大于10Ω，對于航管樓宇，在戶外這些接地都合并在一個接地網(wǎng)上，所以要求電阻不應大于1Ω。且接地電阻是越低越好。

5　典型管制樓設備用電負荷表（表1）

表1　

表1為近年典型管制樓航管設備用電負荷統(tǒng)計表，供同行設計參考。

工程設計指導著整個項目的實施，以上內(nèi)容是本人設計心得，不求標新立異，只求千慮一得。錯漏之處在所難免，祈請教正。

［1］《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052-2009）.

［2］《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-2011）.

［3］《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-2010）.

［4］《民用建筑電氣設計規(guī)范》（JGJ16-2008）.

王 瀅（1962-），工程師，一直從事民用航空機場設計工作三十多年，曾參與百多個民用航空機場的飛行區(qū)供配電設計、空管工程供配電設計及民用機場航站區(qū)、航站樓及附屬工程的供配電設計項目，曾擔任多個項目的設計負責人。

TU88

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2095-2066（2016）11-0070-03

2016-3-8