民航航管楼供电改造项目案例探讨范文

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【摘要】为了优化机场航管楼供电结构，提升供电系统冗余能力，提高供电可靠性，论文以民航新疆空管局航管楼供电改造工程为例，针对实际供电保障中存在的问题提出解决办法。

【关键词】供电系统；柴油发电机；UPS

1项目背景

乌鲁木齐机场航管楼位于新疆乌鲁木齐国际机场内，承担着新疆区域内区域管制以及乌鲁木齐机场本场航班的管制指挥工作，是中国民用航空新疆空中交通管理局的运行核心。空中交通管制是利用通信、导航技术和监控手段对飞机飞行活动进行监视和控制，从而保证飞行安全和有序飞行。因此，乌鲁木齐机场航管楼空管系统的正常运行关系着航空旅客的生命和财产安全，安全可靠性至关重要。近年来，随着空管业务量的急速增长，空管保障设备不断增加，航管楼现有供配电系统已不能适应空管设备安全保障的需要。

2供电现状

乌鲁木齐机场航管楼现行配电系统于2007年底投入运行，在航管楼内设有1个10kV变电所。变电所2路10kV电源引自乌鲁木齐机场中心变电站不同的10kV母线段，高压侧采用单母分段运行方式，当1路市电出现故障时，母联断路器闭合，由另1路市电承担航管楼供电。航管楼变电站内设置2台630kV•A的干式变压器，互为备用，当1台变压器故障时，另1台变压器可以承担全部负荷。此外，从机场中心变电站市电母线引来1路低压备用电源。航管楼变电所内现有10面高压柜、13面低压配电柜，2套550kV•A的柴油发电机组。航管楼内自动化机房、通讯机房、气象预报室、气象自观室、管制大厅、雷达机房内的通信、导航、航行管制、气象、监视等重要的工艺设备均由UPS系统供电。工艺负荷的负荷量约为110kV•A。现UPS系统含有1面双市电输入柜，1面UPS旁路输出柜，2台200kV•AUPS，1面并机柜和3面低压柜。2台UPS的输出并接在一起，共同给工艺负载供电。任意1台UPS故障，剩下1台UPS可以带全部负载。正常情况下，2台UPS均分负载。目前，油机在使用过程中，经常发生报警停机现象。2010年11月4日，在柴油发电机组的试机过程中，还发生了UPS1号机继电器烧坏的故障。因此，柴油发电机目前并没有接入低压供电系统。

3存在的问题

目前，航管楼的配电系统主要存在以下问题。1）航管楼高压侧有2路10kV市电，另从机场中心变电站引来一路低压电源，但该低压回路不是从机场油机母线引来的，而是从一段低压市电母线引入。应急电源是独立于正常电源的发电机组或供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路[1]。因此，如果机场中心变电站市电断电，航管楼从机场变电站引入的2路高压市电和1路低压市电也会从而中断，该低压回路达不到应急电源的要求。2）考虑航管楼目前没有独立于市电的应急电源，配备了2台550kV•A的柴油发电机组，互为备用。当市电出现故障时，2台油机同时启动，较早启动并达到稳定输出电压的油机投入系统，给UPS提供电源，另1台油机延时后退出。如果1台柴油发电机组发生故障，则启动另1台作为备用。现有供电系统UPS为工频机，采用的整流滤波组件为单相整流技术，属于非线性负载；UPS作为柴油发电机组的负载，既要为终端设备供电，也要为电池进行充电，会对柴油发电机组反射大量的高次谐波，影响柴油机的正常工作。因此，现有柴油机在市电中断时不能满足UPS系统供电要求。3）现有2台UPS采用并联热备份的工作方式，通过并机柜把输出端并联起来，2台UPS均分负载功率。正常工作时，各承担1/2的负载，当1台故障时另1台承担全部负载。2台都出现故障时，系统将转至交流旁路给负载供电。但在实际运行过程中，功率负载均分调试困难，输入输出端的线长、线径都会影响功率均分。

4改造方案

为解决乌鲁木齐航管楼现有UPS系统输入端和输出端的单点瓶颈故障（如配电柜故障、空气开关故障、蓄电池失效以及传输电缆故障等），提高UPS并机系统的可靠性、容错性和可用性，本次改造采用双总线冗余热备份的工作方式，即：双总线冗余输入、UPS冗余并机、双总线冗余输出和负载自动切换开关的供电结构。根据航管楼供电存在的问题，新增2台IGBT整流型UPS做冗余备份。现有供电系统中UPS是工频机（整流器是工频整流，整流调制频率为50Hz）采用晶闸管进行全控桥整流，在使用中会产生较大的谐波污染，与油机配合使用中发电机较高的内阻又会增加谐波的副作用，使油机常发生电压、电流振荡、频率漂移等现象，影响UPS负载能力。而IGBT型UPS采用高频开关整流，具有功率因数校正的功能，能更好地与柴油发电机组配合使用。根据目前UPS的发展趋势以及与UPS厂家进行的技术交流，航管楼现有的550kV•A柴油发电机组可以承载更换后的200kV•A整流型UPS“1+1”并机系统。改造后航管楼2段低压母线市电出线分别与现有1台柴油发电机组切换后各带2台200kV•AUPS，形成2套独立运行的“1+1”并机冗余电源系统。正常工作时，4台UPS平均分担负载功率，当其中任1台UPS发生故障时，在并机控制信号的调控下，在将有故障的UPS自动脱机的同时，由该段母线上另外1台UPS继续安全供电；当一段母线上2台UPS并机系统全部故障时可由另一段母线中的2台UPS并机系统安全供电；2段母线中任一母线失电时，剩余一条正常母线仍能继续安全为负载供电，从而保证所有负载始终得到高质量的电源。

5优缺点分析

改造后的供电系统有如下优点：（1）项目改造完成后，航管楼配电系统达到了“容错型”供电系统的要求；（2）项目采用新型整流型UPS，可以与现有柴油发电机容量匹配，每台油机分别作为1套UPS并机系统的应急电源，可靠性更高。缺点：（1）改造中，没有充分利用现有UPS系统，造成现有设备的空置与浪费；（2）完全更换现有UPS系统，空管类负荷不断电施工压力较大，改造过程中存在一定的断电风险。

6结语

为保障新疆地区民航飞行安全，满足乌鲁木齐国际机场快速增长的航空业务量对空管业务提出的更高要求。本文通过对现有航管楼设备状况分析，在满足经济效益的前提下，提出解决方案，消除了乌鲁木齐机场航管楼现有供电系统的安全隐患。

【参考文献】

【1】IB-TM-2015-005.民航空管通信导航监视设施设备供配电配置指导材料[Z].

作者：乔博 单位：中国民用航空新疆空中交通管理局