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[摘 要]本文着眼于电气节能设计应遵循的原则，从机场供配电系统设计、照明系统设计、电气节能新技术等几个方面探讨电气节能的技术措施及其在民用机场中的应用。
[关键词]民用机场，电气节能，原则，应用
中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0133-01
引言
为了贯彻落实国家节能减排工作的精神和部署，民航业提出了打造绿色民航、建设绿色机场的理念。因此，民用机场的电气设计不仅要保证安全性以及可靠性，还必须要充分考虑到电气设计的节能性。如何合理、科学的应用电气节能技术，提高机场电能有效利用率，节约能耗，是每一位电气设计人员应该考虑的问题。
1 电气节能设计应遵循的原则
1.1 满足功能原则
在进行建筑的电气节能设计时，应该在满足建筑基本功能的基础上，来进一步采取措施实现建筑的电气节能。如满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求；满足舒适性空调所需要的温度及新风量；满足特殊工艺要求，如航站楼、航管楼、供水站、锅炉房等一些必需的电气设施用电等。
1.2 经济合理原则
节能应结合项目特点及实际经济效益，不能因为追求节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而应在该通过比较分析，合理选用节能设备及材料，使在节能方面增加的投资，能在机场投入运行后的一定时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
1.3 因地制宜原则
民用机场的电气节能设计并不是一个通用统一的方式，它必须建立在其所处的当地环境的基础上。如当地的基本温度、日照情况以及周边的其他环境设施等，同时还需要兼顾到当地人民的基本生活水平和对一些电气节能设施的接受程度。
2 机场供配电系统设计中的节能措施
2.1 合理设置变配电所、箱式变电站位置
民用机场中的用电负荷有以下两个特点：（1）一级负荷所占比重较大，如航站楼、机场宾馆及旅客过夜用房、站坪照明及机务用电等均为一级负荷；而航空管制、导航、通信、气象、助航灯光系统等为一级负荷中特别重要的负荷。（2）远距离供电负荷较多。如机场飞行区内的航向台、下滑台、全向信标台等导航台站距机场主要用电集中区距离较远（约3～6km）。因此，在对变配电所、箱式变电站的位置进行设置时，应尽量靠近负荷中心以缩短配电半径并减少线路损耗。
2.2 合理设置变压器容量与台数
以西北某支线机场为例，考虑到该机场航空业务量较小，航班安排较为集中，因此，在机场航站区内的中心变电所共设置了四台变压器，其中两台作为航站区供电使用，变压器安装容量为2×1250kVA，另外两台作为助航灯光系统供电使用，变压器安装容量为2×315kVA。这样设置的好处是助航灯光系统采用独立的电气系统，在无航班安排时可以退出主供电系统，以免造成变电站主变负载率过低，减少机场运行维护费用。
2.3 提高系统的功率因数
设定输电线路导线每相电阻为R（Ω），则三相输电线路的功率损耗为：式中——三相输电线路的功率损耗，kW；——电力线路输送的有功功率，kW；——线电压，V；——线电流，A；——电力线路输送负荷的功率因素。由上式可以看出，在系统有功功率一定的情况下，越高（即减少系统无功功率），功率损耗将越小。所以，提高系统功率因数、减少无功功率在线路上传输，可减少线路损耗，达到节能的目的。具体可以采取以下措施：（1）通过正确设计和选用变流装置、限制电动机空载运转、合理选择设备等措施减小用电设备无功消耗，提高自然功率因数。（2）根据实际情况合理设计无功补偿方案。变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿，其余按经济合理原则对高、低压电容器容量进行分配；对最小运行方式下的无功功率進行固定补偿，经常变动的负荷采用自动补偿；对无功容量大、距供电点较远设备采用就地补偿，对用电设备集中场所采用集中补偿。
2.4 谐波治理
在机场的供配电系统中，不间断电源UPS、应急电源EPS、恒流调光器、荧光灯、空调等非线性负荷在使用中都会产生大量谐波。为防止无功补偿电容器组与系统发生并联谐振，引起谐波放大，在机场电气设计中尽量采用带消谐功能的无功补偿装置，或者在并联的电容器组中串联电抗器，以抑制谐波放大。
3 机场照明系统设计中的节能措施
3.1 选用高效、节能的照明光源和灯具
人工照明的实现载体是灯具，在设计时应合理选择光源、配光曲线和电器，采用优质、高利用系数、高光效光源和高效率的节能灯具。对于一般室内场所照明，优先采用荧光灯或小功率高压钠灯等高效光源，推荐采用T5细管、U型管节能荧光灯，以满足《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）对照明功率密度（LPD）的限值要求。对于高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯，并采用耗能低的镇流器。荧光灯和气体放电灯，必须安装电容器，补偿无功损耗。
3.2 根据工程具体情况合理设计照明方案及控制方式
以航站楼照明设计为例，可根据各区域的功能和特点，灵活采取各种节能措施，主要体现在：（1）自然采光良好的场所，要充分利用自然光。灯具布置应根据照明使用的特点和时段采取分区布置，针对各主要公共空间，可根据日光分析制定日光与人工照明相结合的控制方式，结合亮度传感器设置，控制灯具的点亮时间。（2）根据航班信息合理规划各公共区域点亮照明的时间和布光强度，卫生间等公共区域可采用人体移动传感器控制点亮照明。（3）办公区、后勤区适当增加照明开关点，尽量做到单灯单控，最大限度提高灯具利用效率。楼梯等人员短暂停留的共场所采用节能自熄开关。
4 电气节能新技术在机场中的应用探讨
4.1 光导照明系统
光导照明即利用室外自然光为室内提供照明，又称自然光照明。光导照明系统的原理是通过采光装置捕获室外的自然光线导入系统内部，再经过特殊制作的导光装置强化、分配与高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光线均匀导入到室内任何需要光线的地方，按正常照度要求合理分布在建筑内部。光导照明系统主要由采光罩、光导管和漫射器三部分组成。在机场的电气设计中，可在地下车库等采光不好或白天需要照明的场所适当考虑使用光导照明。
4.2 太阳能光伏发电系统
光伏发电系统是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏打效应。光伏发电系统的主要部件是太阳能电池板、蓄电池、控制器和逆变器等。光伏发电系统分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统，其中独立光伏发电系统不与电网连接，配备储存电能的蓄电池，所产生并储存电能直接供本建筑内用电设备使用。并网光伏发电系统将产生的电能通过适当处理直接并入市政电网。可考虑在机场的以下场所适当设计光伏发电系统：（1）太阳能照明系统，如航站区内的太阳能路灯，草坪灯、庭院灯等节能灯、LED灯的照明供电。（2）光伏建筑一体化。机场占地面积大，单体种类多，可结合场地及建筑物性质合理布置光伏电池板，在保证航行安全、建筑美观的前提下，充分利用空间。
5 结语
民用机场有其区别于一般公共建筑的特殊性，在进行电气节能设计时应精心考虑各种可行的技术措施。同时，在选用节能的新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再合理选定节能设备，以真正达到有效节能的目的。
参考文献
[1] 中国建筑东北设计研究院，主编.JGJ16-2008民用建筑電气设计规范[S].中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国建筑科学研究院，主编.GB50034-2013建筑照明设计标准[S].中国建筑工业出版社，2013.
[3] 樊管民.关于电气节能在民用建筑工程中的运用[J].山西建筑，2014.
[关键词]民用机场，电气节能，原则，应用
中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0133-01
引言
为了贯彻落实国家节能减排工作的精神和部署，民航业提出了打造绿色民航、建设绿色机场的理念。因此，民用机场的电气设计不仅要保证安全性以及可靠性，还必须要充分考虑到电气设计的节能性。如何合理、科学的应用电气节能技术，提高机场电能有效利用率，节约能耗，是每一位电气设计人员应该考虑的问题。
1 电气节能设计应遵循的原则
1.1 满足功能原则
在进行建筑的电气节能设计时，应该在满足建筑基本功能的基础上，来进一步采取措施实现建筑的电气节能。如满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求；满足舒适性空调所需要的温度及新风量；满足特殊工艺要求，如航站楼、航管楼、供水站、锅炉房等一些必需的电气设施用电等。
1.2 经济合理原则
节能应结合项目特点及实际经济效益，不能因为追求节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而应在该通过比较分析，合理选用节能设备及材料，使在节能方面增加的投资，能在机场投入运行后的一定时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
1.3 因地制宜原则
民用机场的电气节能设计并不是一个通用统一的方式，它必须建立在其所处的当地环境的基础上。如当地的基本温度、日照情况以及周边的其他环境设施等，同时还需要兼顾到当地人民的基本生活水平和对一些电气节能设施的接受程度。
2 机场供配电系统设计中的节能措施
2.1 合理设置变配电所、箱式变电站位置
民用机场中的用电负荷有以下两个特点：（1）一级负荷所占比重较大，如航站楼、机场宾馆及旅客过夜用房、站坪照明及机务用电等均为一级负荷；而航空管制、导航、通信、气象、助航灯光系统等为一级负荷中特别重要的负荷。（2）远距离供电负荷较多。如机场飞行区内的航向台、下滑台、全向信标台等导航台站距机场主要用电集中区距离较远（约3～6km）。因此，在对变配电所、箱式变电站的位置进行设置时，应尽量靠近负荷中心以缩短配电半径并减少线路损耗。
2.2 合理设置变压器容量与台数
以西北某支线机场为例，考虑到该机场航空业务量较小，航班安排较为集中，因此，在机场航站区内的中心变电所共设置了四台变压器，其中两台作为航站区供电使用，变压器安装容量为2×1250kVA，另外两台作为助航灯光系统供电使用，变压器安装容量为2×315kVA。这样设置的好处是助航灯光系统采用独立的电气系统，在无航班安排时可以退出主供电系统，以免造成变电站主变负载率过低，减少机场运行维护费用。
2.3 提高系统的功率因数
设定输电线路导线每相电阻为R（Ω），则三相输电线路的功率损耗为：式中——三相输电线路的功率损耗，kW；——电力线路输送的有功功率，kW；——线电压，V；——线电流，A；——电力线路输送负荷的功率因素。由上式可以看出，在系统有功功率一定的情况下，越高（即减少系统无功功率），功率损耗将越小。所以，提高系统功率因数、减少无功功率在线路上传输，可减少线路损耗，达到节能的目的。具体可以采取以下措施：（1）通过正确设计和选用变流装置、限制电动机空载运转、合理选择设备等措施减小用电设备无功消耗，提高自然功率因数。（2）根据实际情况合理设计无功补偿方案。变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿，其余按经济合理原则对高、低压电容器容量进行分配；对最小运行方式下的无功功率進行固定补偿，经常变动的负荷采用自动补偿；对无功容量大、距供电点较远设备采用就地补偿，对用电设备集中场所采用集中补偿。
2.4 谐波治理
在机场的供配电系统中，不间断电源UPS、应急电源EPS、恒流调光器、荧光灯、空调等非线性负荷在使用中都会产生大量谐波。为防止无功补偿电容器组与系统发生并联谐振，引起谐波放大，在机场电气设计中尽量采用带消谐功能的无功补偿装置，或者在并联的电容器组中串联电抗器，以抑制谐波放大。
3 机场照明系统设计中的节能措施
3.1 选用高效、节能的照明光源和灯具
人工照明的实现载体是灯具，在设计时应合理选择光源、配光曲线和电器，采用优质、高利用系数、高光效光源和高效率的节能灯具。对于一般室内场所照明，优先采用荧光灯或小功率高压钠灯等高效光源，推荐采用T5细管、U型管节能荧光灯，以满足《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）对照明功率密度（LPD）的限值要求。对于高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯，并采用耗能低的镇流器。荧光灯和气体放电灯，必须安装电容器，补偿无功损耗。
3.2 根据工程具体情况合理设计照明方案及控制方式
以航站楼照明设计为例，可根据各区域的功能和特点，灵活采取各种节能措施，主要体现在：（1）自然采光良好的场所，要充分利用自然光。灯具布置应根据照明使用的特点和时段采取分区布置，针对各主要公共空间，可根据日光分析制定日光与人工照明相结合的控制方式，结合亮度传感器设置，控制灯具的点亮时间。（2）根据航班信息合理规划各公共区域点亮照明的时间和布光强度，卫生间等公共区域可采用人体移动传感器控制点亮照明。（3）办公区、后勤区适当增加照明开关点，尽量做到单灯单控，最大限度提高灯具利用效率。楼梯等人员短暂停留的共场所采用节能自熄开关。
4 电气节能新技术在机场中的应用探讨
4.1 光导照明系统
光导照明即利用室外自然光为室内提供照明，又称自然光照明。光导照明系统的原理是通过采光装置捕获室外的自然光线导入系统内部，再经过特殊制作的导光装置强化、分配与高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光线均匀导入到室内任何需要光线的地方，按正常照度要求合理分布在建筑内部。光导照明系统主要由采光罩、光导管和漫射器三部分组成。在机场的电气设计中，可在地下车库等采光不好或白天需要照明的场所适当考虑使用光导照明。
4.2 太阳能光伏发电系统
光伏发电系统是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏打效应。光伏发电系统的主要部件是太阳能电池板、蓄电池、控制器和逆变器等。光伏发电系统分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统，其中独立光伏发电系统不与电网连接，配备储存电能的蓄电池，所产生并储存电能直接供本建筑内用电设备使用。并网光伏发电系统将产生的电能通过适当处理直接并入市政电网。可考虑在机场的以下场所适当设计光伏发电系统：（1）太阳能照明系统，如航站区内的太阳能路灯，草坪灯、庭院灯等节能灯、LED灯的照明供电。（2）光伏建筑一体化。机场占地面积大，单体种类多，可结合场地及建筑物性质合理布置光伏电池板，在保证航行安全、建筑美观的前提下，充分利用空间。
5 结语
民用机场有其区别于一般公共建筑的特殊性，在进行电气节能设计时应精心考虑各种可行的技术措施。同时，在选用节能的新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再合理选定节能设备，以真正达到有效节能的目的。
参考文献
[1] 中国建筑东北设计研究院，主编.JGJ16-2008民用建筑電气设计规范[S].中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国建筑科学研究院，主编.GB50034-2013建筑照明设计标准[S].中国建筑工业出版社，2013.
[3] 樊管民.关于电气节能在民用建筑工程中的运用[J].山西建筑，2014.