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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
1 工程現狀及配電站布局
該國際機場由當地220kV變電站供電，共有三路獨立35kV電源，引入機場的1#、2#總降壓站，降壓成10kV後，分配給機場內各個配電站。機場航站樓的登機長廊長1370m，候機大廳及登機長廊每層建築麵積超過5萬m2。為了使供電電源深入負荷中心，減少電能損耗，提高供電質量，節約投資費用，經綜合考慮，配電站采取如下布局：在候機大廳地下機房層內設置兩個獨立的配電站，主要供電給全部候機大廳的用電負荷；在登機長廊底層共設5個配電站，給登機長廊及候機大廳的連接廊提供電源。
航站樓內7個配電站的負荷、容量見表1。航站樓內用電計算負荷總計約34679kVA，其中有功計算容量為26703kVA。從表1可知，七個配電站共用變壓器18台，其中2500kVA的6台，2000kVA的8台，1600kVA的4台。
航站樓各變配電站負荷容量表 表1
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變電站
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計算容量
kVA
|
變壓器
kVA
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負荷率
%
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計算容量kVA
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變壓器kVA
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負荷率%
|
應急負荷率%
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1#
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1838
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2500
|
74
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1550
|
2500
|
52
|
136
|
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2#
|
1041
|
1600
|
65
|
924
|
1600
|
58
|
123
|
|
3#
|
1905
|
2500
|
76
|
1870
|
2500
|
75
|
151
|
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4#
|
1227
|
1600
|
77
|
1139
|
1600
|
71
|
148
|
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5#
|
1645
|
2500
|
66
|
1683
|
2500
|
67
|
133
|
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6#
|
1596
|
2000
|
80
|
1394
|
2000
|
70
|
150
|
|
|
1592
|
2000
|
80
|
1459
|
2000
|
73
|
153
|
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7#
|
1655
|
2000
|
80.6
|
1249
|
2000
|
62
|
142.6
|
|
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1553
|
2000
|
77
|
1385
|
2000
|
69
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146
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配電站中，每兩台變壓器的380V/220V低壓側均設置手動/自動母聯開關。當其中一台變壓器故障後，另一台變壓器將會在啟動強風冷卻後，長期承擔變壓器額定容量的133%負荷，以減少由於變壓器故障而帶來的停電事故。
2 變配電係統設計
航站樓每個配電站均由機場總降壓站中引出的兩路獨立的10kV電源供電，兩路電源平時同時供電，故障時互為備用。供電係統10kV高壓側采用單母線分段，中間設手動/自動母聯開關。當兩路供電電源中有一路故障時，另一路將供站內所有配電變壓器負荷，10kV側備用率為100%。七個配電站的係統接線原則上是一樣的，不同點僅為變壓器的數量、容量及出線回路。候機大廳內的兩個配電站中每個站設置四台變壓器，容量相同，平時各由一路10kV電源給兩個變壓器供電，當其中一路10kV電源故障後，另一路10kV電源承擔全部四台變壓器容量負荷。10kV配電係統圖如圖1。
2.1 10kV配電櫃
10kV配電櫃采用可抽出式、全封閉型、中置滑架式結構，櫃體具有可靠的防止無操作的“五防”裝置，10kV斷路器采用真空式。
進線櫃安裝安科瑞公司的微機線路保護裝置，采用過電流速斷保護；變壓器出線櫃安裝安科瑞公司的微機變壓器保護裝置，采用過電流及速斷保護、接地保護、變壓器非電量保護（高溫告警、超溫跳閘保護）等；電壓互感器櫃安裝安科瑞公司的微機PT監測裝置，實時監測PT電壓，並對PT進行過電壓、欠電壓等保護；電機出線櫃安裝安科瑞公司的微機電動機保護裝置，采用過電流及速斷保護、接地保護、負序電流保護等。
圖1 航站樓變電站典型高壓配電係統圖
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10kV配電櫃上配置的二次設備清單見表2。
10kV配電櫃二次設備清單 表2
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配電櫃類型
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設備名稱
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型號
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主要功能
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備注
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進線櫃
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微機線路保護裝置
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AM5-F
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過流速斷保護、過電流保護、三相一次重合閘
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安科瑞電氣
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變壓器出線櫃
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微機廠用變保護裝置
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AM4-I
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過流速斷保護、過電流保護、高溫告警、超溫跳閘
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安科瑞電氣
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風機
出線櫃
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微機電動機保護裝置
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AM5-M
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過電流及速斷保護、接地保護、負序電流保護
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安科瑞電氣
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PT櫃
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微機PT監測裝置
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AM5-U
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過電壓、欠電壓等保護
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安科瑞電氣
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進線櫃
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諧波監測儀表
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ACR330ELH
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監測和計量三相電流、電壓、有功功率、有功電能、最大需量、總諧波含量
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安科瑞電氣
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各出線櫃
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多功能表
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ACR220EL
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監測三相電流及有功功率和計量三相有功電度
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安科瑞電氣
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2.2 變壓器
各配電站中采用的10/0.4kV變壓器均為三相環氧樹脂澆注幹式變壓器，容量為1600-2500kVA。變壓器帶有內置式輻流風機，保證啟動風冷後變壓器容量增大50%。風機由溫控箱自動控製，變壓器低壓繞組內埋有熱敏電阻。溫度大於110℃就自動啟動風機，降到90℃時自動關閉。變壓器出線櫃上配有微機廠用變保護裝置，當超過155℃時發出聲光警報，當超高溫時，啟動斷路器跳閘。
2.3 低壓配電係統及配電櫃
七個配電站均設置在地下層級底層。各低壓配電櫃全部采用全金屬鎧裝抽出式開關櫃、櫃體設計和結構符合國際和國內標準，櫃內受點主開關及母聯開關采用空氣斷路器，出線開關以塑殼斷路器為主。
航站樓各配電站內的380V低壓配電係統如圖2設計，10kV/0.4kV變壓器降壓後進入低壓進線櫃，再經無功補償櫃，櫃內裝設安科瑞公司的ARC-12/J的無功補償控製器，其是帶微處理器的自動功率因數調節器，電容器為幹式。各低壓出線櫃上均裝設ACR係列網絡電力儀表，可對低壓線路進行三相電壓、電流、有功功率及電度測量。
低壓配電櫃上各電氣設備的選型參考表3。
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圖2 航站樓380V低壓配電係統圖
0.4kV低壓配電櫃電氣設備清單 表3
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配電櫃類型
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設備名稱
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型號
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主要功能
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備注
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0.4kV
進線櫃
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諧波監測儀表
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ACR330ELH
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三相電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數測量；2-31次諧波分量測量；CF、THFF、KF、不平衡電壓、不平衡電流計算；四象限電能計量、最大需量計算等
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安科瑞電氣
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無功
補償櫃
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功率因數自
動補償控製器
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ARC-12
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測量電流、電壓、頻率、功率因數、具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能，可控製12組電容器的投切
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安科瑞電氣
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三相
出線櫃
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網絡多功能表
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ACR220EL
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三相電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率、功率因數測量、四象限電能計量
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安科瑞電氣
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單相
出線櫃
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網絡多功能表
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ACR10EL
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單相電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、頻率、功率因數測量、LCD顯示
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安科瑞電氣
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電動機
出線櫃
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電動機保護器
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ARD2F
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能對額定電流範圍內的電動機進行起動超時、過載、堵轉、欠載、不平衡、斷相等保護
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安科瑞電氣
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3 航站樓智能配電監控係統與能耗分析數據管理係統
3.1 航站樓智能配電監控係統
本航站樓采用安科瑞公司的Acrel-2000智能配電監控係統，樓內所有配電站（10/0.4kV）、UPS裝置及應急柴油發電機組等設備均被歸納於智能配電監控係統中。整個監測係統由三個部分組成：現場設備及數據采集模塊、係統監測站和電力監測管理中心，是一個分布式的綜合電力監測係統。
現場設備及數據采集器主要是：智能化開關、各出線櫃上配備的ACR220EL網絡電力儀表、UPS、zibeifadianjizujiankongqishangdeshujutongxinjiekou。xianchangduanluqitongguoshujucaijimokuaiyuxitonglianjie。zhexiejiankongqihuomokuaijiudizhuangzhi，duliwanchengqibaohuhecelianggongnengerbuyilaitongxinwang，zhuyaofuzexianchangcanshuceliang、數據采集、處理及作為智能化開關設備與中央監控係統接口、將數據通訊上報紙係統。
係統監測站主要負責對數據采集模塊通過通訊網絡傳來的數據進行實時計算處理、保存、顯示和生成報表。每個變電站中有一個係統監測站，負責本站內的監測。
在登機長廊底層3#peidianzhanzhong，shezhileyigedianliujianceguanlizhongxin，jianglouneisuoyouxitongjiancezhandexinxitongguozhuanyongtongxinwangluojizhongdaoyiqiguanliyijingduigequxinxishujujinxingjizhongjiance、處理。監測主要內容有：各變配電站母線段電壓值、電流值；各回路電量的實時采集；線電壓、相電流；三相有功功率、無功功率、有功電能；頻率、功率因數；電壓不平衡度、電流不平衡度；各斷路器、手車狀態；變壓器溫度、運行狀態；自備發電機組的啟動及運行監測。
監控係統的主要功能有：顯示區域平麵係統圖或主菜單；實時顯示主接線圖、斷路器、手車、接地刀閘的變為情況及母線受電情況；實時顯示自動裝置運行狀況圖、電力變壓器非電量回路圖等。在微機保護裝置發生動作時自動發出警報並產生事件記錄、事故追憶、故障錄波等。
3.2 航站樓能耗分析數據管理係統
航站樓內Acrel-2000智能配電監控係統與Acrel-5000能效數據分析管理係統的組網示意圖如下：
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圖 3 航站樓智能配電監控與能耗監測組網示意圖
航站樓內的用電負荷有：普通電力、專用設備電力、各場所照明、插座、廣告燈箱、空調、通排風機控製、消防設施、安保、行李分揀、航班顯示、機坪燈光、各類垂直升降梯、自動扶梯、自動布道、弱點機房用電等。樓內所有消費設施包括消防水泵、噴淋泵、排煙、正壓風機、消防電梯、大樓消防、安保及設備監控中心、通訊、航班顯示係統、綜合布線係統、行李分揀、自動化及監控係統、安檢係統、當地網絡分配場所、辦票服務台以及安全疏散照明燈均作為一類重要負荷；其餘作為二類負荷。
由於航站樓內用電負荷較多、用電量大，因此需對樓內的電能消耗做分項能耗管理，采用安科瑞公司的Acrel-5000能效監控係統按用途劃分進行采集和統計能耗數據，如：普通照明用電、航班服務用電、消防用電、空調用電等。係統可通過曆史數據和預算數據分析，客觀確定節能改造性價比；改造前後能耗數據對比，實事求是的節能效果評價；節能措施的精細化管理，保障其效果的可持續性。
3.3 航站樓Acrel-2000智能配電監控係統界麵
Acrel-2000智(zhi)能(neng)配(pei)電(dian)監(jian)控(kong)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)數(shu)據(ju)和(he)規(gui)約(yue)庫(ku)模(mo)板(ban)配(pei)置(zhi)將(jiang)微(wei)機(ji)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)和(he)多(duo)功(gong)能(neng)電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)，把(ba)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)各(ge)回(hui)路(lu)電(dian)參(can)量(liang)、開關狀態量、電dian能neng消xiao耗hao等deng通tong過guo通tong訊xun網wang絡luo實shi時shi的de仿fang真zhen到dao計ji算suan機ji畫hua麵mian，供gong電dian運yun行xing維wei護hu人ren員yuan可ke以yi通tong過guo監jian控kong計ji算suan機ji來lai實shi時shi了le解jie供gong電dian係xi統tong的de每mei個ge環huan節jie。在zai發fa生sheng可ke能neng導dao致zhi事shi故gu的de異yi常chang狀zhuang況kuang時shi可ke自zi動dong告gao警jing；在發生事故時可產生事件記錄、記錄故障前後波形，甚至可在事故發生後重演事故過程，並提供各種曲線、柱狀圖等分析圖形和報表，使配電係統自動化運行。
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圖4 Acrel-2000智能配電係統主接線圖
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圖5 Acrel-2000智能配電係統實時監測畫麵及報表
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圖6 事故追憶畫麵及監測數據報表
3.4 航站樓Acrel-5000能耗數據分析管理係統界麵
航站樓內的Acrel-5000能neng耗hao數shu據ju分fen析xi管guan理li係xi統tong在zai係xi統tong監jian測ce站zhan定ding時shi采cai集ji各ge監jian控kong點dian的de儀yi表biao參can數shu並bing上shang傳chuan至zhi本ben地di能neng耗hao分fen析xi管guan理li係xi統tong數shu據ju庫ku，用yong戶hu可ke用yong於yu當dang地di實shi時shi查zha詢xun能neng耗hao監jian測ce情qing況kuang，如ru圖tu7所示。係統可統計航站樓內耗電量的時用量、日用量和年用量，以曲線圖或柱狀圖等方式顯示，支持報表輸出，圖8所示。係統還可提前各分項耗電量數據進行同、環比分析，如圖9所示，確立標杆值並對各監控點的耗電量情況進行耗電水平判定，對用電改善提出一套完整的診斷流程，並給出耗電分析報告。
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圖7 Acrel-5000係統監測站實時電量測量
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圖8 航站樓內用電量的時用量、日用量、年用量柱狀圖
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圖9 航站樓內 各用途用電量同、環比圖
4 航站樓緊急備用電源
4.1 柴油機組
航站樓內所有一類重要負荷，采用柴油發電機組及不間斷電源（UPS）裝(zhuang)置(zhi)作(zuo)緊(jin)急(ji)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)。根(gen)據(ju)國(guo)家(jia)電(dian)氣(qi)設(she)計(ji)規(gui)範(fan)，一(yi)類(lei)負(fu)荷(he)要(yao)求(qiu)有(you)兩(liang)路(lu)不(bu)同(tong)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)，而(er)提(ti)供(gong)航(hang)站(zhan)樓(lou)內(nei)每(mei)個(ge)配(pei)電(dian)站(zhan)的(de)電(dian)源(yuan)均(jun)為(wei)兩(liang)路(lu)。在(zai)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)中(zhong)，當(dang)一(yi)路(lu)電(dian)源(yuan)故(gu)障(zhang)時(shi)可(ke)能(neng)另(ling)一(yi)路(lu)也(ye)同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)，因(yin)此(ci)為(wei)確(que)保(bao)航(hang)站(zhan)樓(lou)供(gong)電(dian)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)、安全性，設置了後備電源。
根據一類重要負荷的分布，設計了4台柴油發電機組，分別設置在4個不同的機房內。發電機容量滿足一類重要負荷容量加上部分能保障航站樓運行的基本設備符合，見表4。
應急負荷及發電機容量 表4
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發電機房位置
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計算容量（kVA）
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機組容量（kVA）
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1#候機大廳
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830
|
1000
|
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2#候機大廳
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849
|
1000
|
|
3#登機長廊
|
819
|
1000
|
|
4#登機長廊
|
850
|
1000
|
4.2 不間斷供電裝置
航站樓對於特別重要的負荷還采用不間斷供電裝置（UPS）。這些負荷包括：行李分揀自動化監控、X射線安檢、辦票電腦工作台、應急照明燈等。根據航站樓內各重要用電位置、容量分步、設置了4處UPS裝置室，候機大廳的地下層設2處，登機長廊底層設2處，每個UPS室內均設有一組工藝用UPS及一組應急照明用UPS裝置。每套UPS裝置構成相同，隻是容量、供電時間長短不同，其主要性能：1、裝置由可控矽整流器、逆變器、交流靜態開關、蓄電機組及其他充電器和電腦控製電路組成；2、高效率、高可靠性，無故障工作時間大於20萬小時，故障平均修複時間15min，3、采用兩條供電之路並聯工作的全冗餘式供電係統，具有自動旁路性能和浪湧電流抑製保護功能；4、整流器具有軟啟動性能，帶平衡電抗器的12脈衝整流，逆變器采用三相鎖相同步技術，脈寬調製，使用1GBT功率元件；5、采用微處理器和先進的數字信號和測控技術來構成對UPS電源的實時監控，實現對UPS電源各項參數的智能化控製。
市電與後備電源的配電係統見圖10。
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圖10 兩路電源與自備電源的配電係統
5 結語
航站樓是中國機場的中心，建築麵積大，旅客吞吐量大，合理的設計供配電係統尤為重要。本航站樓內設計了Acrel-2000電力監測係統和Acrel-5000用電量數據分析管理係統，能實現航站樓內遙測、管理和無人、少人值班，從而到達優化電能管理，保證安全供電。
參考文獻
[1] 上海浦東國際機場航站樓的供配電設計.邵民傑.供用電.No.5 Serial No.18,2001.10.
[2] JGJ 16-2008 民用建築電氣設計規範[S].
[3] GB 50052-1995 供配電係統設計規範[S].
[4]安科瑞電氣股份有效公司.能效管理係統設計安裝圖冊.2013.11.1合訂本.
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能配電係統設計，技術交流：021-69158305 手機： 郵箱：
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