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【摘要】為了優化機場航管樓供電結構，提升供電系統冗余能力，提高供電可靠性，論文以民航新疆空管局航管樓供電改造工程為例，針對實際供電保障中存在的問題提出解決辦法。

【關鍵詞】供電系統；柴油發電機；UPS

1項目背景

烏魯木齊機場航管樓位于新疆烏魯木齊國際機場內，承擔著新疆區域內區域管制以及烏魯木齊機場本場航班的管制指揮工作，是中國民用航空新疆空中交通管理局的運行核心。空中交通管制是利用通信、導航技術和監控手段對飛機飛行活動進行監視和控制，從而保證飛行安全和有序飛行。因此，烏魯木齊機場航管樓空管系統的正常運行關系著航空旅客的生命和財產安全，安全可靠性至關重要。近年來，隨著空管業務量的急速增長，空管保障設備不斷增加，航管樓現有供配電系統已不能適應空管設備安全保障的需要。

2供電現狀

烏魯木齊機場航管樓現行配電系統于2007年底投入運行，在航管樓內設有1個10kV變電所。變電所2路10kV電源引自烏魯木齊機場中心變電站不同的10kV母線段，高壓側采用單母分段運行方式，當1路市電出現故障時，母聯斷路器閉合，由另1路市電承擔航管樓供電。航管樓變電站內設置2臺630kV•A的干式變壓器，互為備用，當1臺變壓器故障時，另1臺變壓器可以承擔全部負荷。此外，從機場中心變電站市電母線引來1路低壓備用電源。航管樓變電所內現有10面高壓柜、13面低壓配電柜，2套550kV•A的柴油發電機組。航管樓內自動化機房、通訊機房、氣象預報室、氣象自觀室、管制大廳、雷達機房內的通信、導航、航行管制、氣象、監視等重要的工藝設備均由UPS系統供電。工藝負荷的負荷量約為110kV•A。現UPS系統含有1面雙市電輸入柜，1面UPS旁路輸出柜，2臺200kV•AUPS，1面并機柜和3面低壓柜。2臺UPS的輸出并接在一起，共同給工藝負載供電。任意1臺UPS故障，剩下1臺UPS可以帶全部負載。正常情況下，2臺UPS均分負載。目前，油機在使用過程中，經常發生報警停機現象。2010年11月4日，在柴油發電機組的試機過程中，還發生了UPS1號機繼電器燒壞的故障。因此，柴油發電機目前并沒有接入低壓供電系統。

3存在的問題

目前，航管樓的配電系統主要存在以下問題。1）航管樓高壓側有2路10kV市電，另從機場中心變電站引來一路低壓電源，但該低壓回路不是從機場油機母線引來的，而是從一段低壓市電母線引入。應急電源是獨立于正常電源的發電機組或供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路[1]。因此，如果機場中心變電站市電斷電，航管樓從機場變電站引入的2路高壓市電和1路低壓市電也會從而中斷，該低壓回路達不到應急電源的要求。2）考慮航管樓目前沒有獨立于市電的應急電源，配備了2臺550kV•A的柴油發電機組，互為備用。當市電出現故障時，2臺油機同時啟動，較早啟動并達到穩定輸出電壓的油機投入系統，給UPS提供電源，另1臺油機延時后退出。如果1臺柴油發電機組發生故障，則啟動另1臺作為備用。現有供電系統UPS為工頻機，采用的整流濾波組件為單相整流技術，屬于非線性負載；UPS作為柴油發電機組的負載，既要為終端設備供電，也要為電池進行充電，會對柴油發電機組反射大量的高次諧波，影響柴油機的正常工作。因此，現有柴油機在市電中斷時不能滿足UPS系統供電要求。3）現有2臺UPS采用并聯熱備份的工作方式，通過并機柜把輸出端并聯起來，2臺UPS均分負載功率。正常工作時，各承擔1/2的負載，當1臺故障時另1臺承擔全部負載。2臺都出現故障時，系統將轉至交流旁路給負載供電。但在實際運行過程中，功率負載均分調試困難，輸入輸出端的線長、線徑都會影響功率均分。

4改造方案

為解決烏魯木齊航管樓現有UPS系統輸入端和輸出端的單點瓶頸故障（如配電柜故障、空氣開關故障、蓄電池失效以及傳輸電纜故障等），提高UPS并機系統的可靠性、容錯性和可用性，本次改造采用雙總線冗余熱備份的工作方式，即：雙總線冗余輸入、UPS冗余并機、雙總線冗余輸出和負載自動切換開關的供電結構。根據航管樓供電存在的問題，新增2臺IGBT整流型UPS做冗余備份。現有供電系統中UPS是工頻機（整流器是工頻整流，整流調制頻率為50Hz）采用晶閘管進行全控橋整流，在使用中會產生較大的諧波污染，與油機配合使用中發電機較高的內阻又會增加諧波的副作用，使油機常發生電壓、電流振蕩、頻率漂移等現象，影響UPS負載能力。而IGBT型UPS采用高頻開關整流，具有功率因數校正的功能，能更好地與柴油發電機組配合使用。根據目前UPS的發展趨勢以及與UPS廠家進行的技術交流，航管樓現有的550kV•A柴油發電機組可以承載更換后的200kV•A整流型UPS“1+1”并機系統。改造后航管樓2段低壓母線市電出線分別與現有1臺柴油發電機組切換后各帶2臺200kV•AUPS，形成2套獨立運行的“1+1”并機冗余電源系統。正常工作時，4臺UPS平均分擔負載功率，當其中任1臺UPS發生故障時，在并機控制信號的調控下，在將有故障的UPS自動脫機的同時，由該段母線上另外1臺UPS繼續安全供電；當一段母線上2臺UPS并機系統全部故障時可由另一段母線中的2臺UPS并機系統安全供電；2段母線中任一母線失電時，剩余一條正常母線仍能繼續安全為負載供電，從而保證所有負載始終得到高質量的電源。

5優缺點分析

改造后的供電系統有如下優點：（1）項目改造完成后，航管樓配電系統達到了“容錯型”供電系統的要求；（2）項目采用新型整流型UPS，可以與現有柴油發電機容量匹配，每臺油機分別作為1套UPS并機系統的應急電源，可靠性更高。缺點：（1）改造中，沒有充分利用現有UPS系統，造成現有設備的空置與浪費；（2）完全更換現有UPS系統，空管類負荷不斷電施工壓力較大，改造過程中存在一定的斷電風險。

6結語

為保障新疆地區民航飛行安全，滿足烏魯木齊國際機場快速增長的航空業務量對空管業務提出的更高要求。本文通過對現有航管樓設備狀況分析，在滿足經濟效益的前提下，提出解決方案，消除了烏魯木齊機場航管樓現有供電系統的安全隱患。

【參考文獻】

【1】IB-TM-2015-005.民航空管通信導航監視設施設備供配電配置指導材料[Z].

作者：喬博 單位：中國民用航空新疆空中交通管理局