摘要：随着我国经济的高速发展，国内航空运输业也随之蒸蒸日上。在这样的背景下，不仅国内各大城市对干线机场进行各个方面的扩建、改建，各级支线城市也纷纷建设独立的民用机场。本文将以某4C类机场的飞行区设计为代表，浅谈自己对支线机场飞行区电气设计的一些学习心得、设计体会与思考。
关键词：助航灯光；配电；飞行区；飞机场
引言
民用机场通常由飞行区及航站区两个部分组成。其中飞行区就是指供飞机起飞、着陆、滑行和停放使用的场地，包括跑道、升降带跑道端安全区、滑行道、机坪以及机场周边对障碍物有限制要求的区域。下文所提到机场为典型的支线民用飞机场。该机场飞行区指标为4C，跑道长2600m，宽45m ，设有两条垂直联络道及一段平行滑行道。站坪尺寸为475m×109m，设11个C类机位。
一、灯光变电站
考虑到近期跑道长度为2600米，且支线机场人力资源有限。在跑道东西两端各设置一座灯光变电站，负责飞行区助航灯光及导航台站的供电。其中西灯光站单独设置。而出于减少维护人员及维护便利性的考虑，东灯光站则与与中心变电站合建，以减少维护及建设成本。
机场助航灯光系统及导航台站的用电负荷属于一级负荷中的特别重要负荷，要求由两路独立的电源供电，且设置应急电源，以确保供电的可靠性。本次设计中东、西灯光站的两路电源分别来自机中心变电所，电压等级均为10kV，灯光站的两路电源均要求从中心变电所的10kV不同母线段上引出，两路电源同时运行，互为备用。另外每个灯光站内设置1台常载功率为300kW的柴油发电机组，市电与油机之间作好电气联锁。此外，为保证灯光监控系统和弱电系统的可靠运行，两个灯光站内各设置一台不间断电源UPS，应急时间为30分钟，以保证上述系统的可靠运行。每个灯光站内均设置两台干式变压器，每台变压器能带全部负荷。单台变压器负荷不应大于50%。
灯光变电站的高压系统为单母线分段运行，母联手动投入。Ⅰ段为1#变压器提供电源，Ⅱ段为2#变压器提供电源和向全向信标台变压器提供10kV电源。两段母排之间设有母联开关，为手动合闸方式。正常情况下两段母排均投入运行，母联断开；当一路供电电源故障时，断开该路进线，手动合上母联，由另一路电源对全部负荷供电。当一路市电恢复后，联络开关手动分闸。
两个灯光变电站的低压系统为单母线分段运行，母联自投不自复，低压系统也分为两段母排，分别由1#及2#变压器（对应低压Ⅰ段和Ⅱ段母排）提供电源，低压Ⅰ段和Ⅱ段母排之间设有母联开关，如因故一台变压器退出工作，母联开关自动合闸，由另一台变压器带全部负荷，当一路市电恢复后，联络开关手动分闸。如两路电源均失电，柴油发电机组自动启动，并自动投入，由柴油机向所有负荷供电，市电与油机之间作好电气联锁。
柴油发电机组具有自起动功能，并能手动和自动投入运行，起动至满载时间不大于8秒。
灯光站设置调光器组。调光器均采用一体机，并在助航灯光负荷处设置主备机切换系统。除风向指示灯不调光，顺序闪光灯为三级调光外，其余灯光均为五级调光。
由于灯光站内的负荷大多数为灯光调光器负载，其负载特点是属于非线性负载，因此产生大量的谐波分量，经过现场的专业检测，谐波主要表现为3、5、7、9、11次，谐波污染非常严重并且功率因数很低，为了进一步改善电源的供电质量，设置 2台有源滤波柜，并要求功率因数达到0.9以上。通过谐波治理不仅可以消除系统谐波，而且还可同时提高功率因数和改善系统三相不平衡等电能质量问题，使低压配电系统更加可靠和完善。
灯光站内设专用照明配电箱，并在设备房间设置应急照明，采用在原灯具基础上加装蓄电池的的应急照明灯具，选用能直接起动的荧光灯等光源，照度为正常照度的100％，应急时间为180分钟。
灯光变电站采用联合接地方式，即保护接地、工作接地、防雷接地共用一个接地体，接地电阻小于1欧姆。低压配电系统接地形式采用TN－S系统。在变电站低压进线柜输入端，设雷电浪涌保护装置。
在灯光站内设消防报警控制器，放置火灾报警及消防联动控制系统，并设有消防专用电话。房间和走廊的探测器以烟感为主，走廊设手动按钮和扬声器。走廊感烟探测器间距小于10m，手动报警按钮和扬声器间距小于30m，此外，电缆桥架内设缆式感温探测器。系统全部采用智能型地址式探测器。
在灯光站内设置一套电力监控系统，该系统能对灯光站内的电力参数实施监控和管理，从而实现对高、低压配电系统、变压器等设备的运行状态和故障情况进行实时监控。
为响应国家节能减排、绿色环保政策，本工程中的变压器采用低能耗，低噪音，过载能力强的干式变压器，减少变压器的损耗。变压器低压侧设置移相式电容补偿器，对功率因数进行自动补偿，补偿后要求功率因数达到0.9 以上。灯光站的照明采用高效节能型荧光灯，并配有电子镇流器，以降低能耗。
二、助航灯光
根据飞行程序，跑道两端均设置一套I类仪表着陆系统，因此机场两端跑道灯光、滑行道灯光系统按I类标准设置。主要灯光配置如下：
1、进近灯光系统
跑道东西两端各设置一套I类精密进近灯光系统，进近灯光系统全长900m，中线短排灯间距30m，共30排灯，发白色光；在距入口300m处设一排横排灯，发白色光。此外，两端进近灯光系统各设一套顺序闪光灯，每套共30盏，每秒闪光两次，从最外端的灯逐个向跑道入口方向顺序闪光。进近灯分别由东西灯光站各送二路电源隔排供电，300m横排灯为隔灯供电。闪光灯系统由东西灯光站各送一路电源供电。根据《民用机场飞行区技术标准》立式进近灯具均应采用易折件。
2、跑道入口灯/末端灯系统、入口翼排灯系统
跑道东西两端各设置16个高光强嵌入式入口灯，朝进近方向发绿色光。跑道两端各设置6个嵌入式末端灯，朝跑道方向发红色光。跑道两端各由10个立式灯具构成跑道入口翼排灯系统，翼排灯与入口灯在同一直线上，翼排灯朝进近方向发绿光，灯具易折。跑道入口灯、入口翼排灯分别由东西灯光站各送两个回路隔灯供电，跑道末端灯串入跑道边灯回路隔灯供电。
3、跑道边灯系统
跑道边灯在距跑道边外1m处沿跑道全长均匀布置，间距不大于60m，与滑行道相交处的跑道边灯采用嵌入式灯具及进口光源，其余跑道边灯采用立式灯具，须易折，跑道东西两端600m范围内采用半黄半白灯具，其余均发白色光，由东西灯光站各送一个回路隔灯供电。
4、跑道中线灯系统
跑道中线灯沿跑道中心线全长均匀布置，间距30m，采用8英寸高光强嵌入式灯具。在距跑道端300m的范围内，灯具采用半红半白灯具，朝进近方向发白色光，朝跑道方向发红色光，在300m至900m范围内，采用红白相间的灯具布置，其余跑道中线灯均发白色光。由南北灯光变电站各送一个回路隔灯供电，在300m至900m的范围内采用隔组供电。
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5、滑行道边灯系统
滑行道边灯采用立式灯具，在滑行道边外1m处沿滑行道边均匀布置，直线段间距不大于60m，转弯处的滑行道边灯间距适当减小，滑行道边灯采用立式灯具，LED光源，全部发蓝色光。由东西灯光站各送1个回路就近供电。
6、坡度灯系统
在跑道东西两端各设置一套目视进近坡度指示系统（PAPI），根据最大机型的眼轮高度及跑道入口标高计算出坡度灯的位置。每套坡度灯由四组灯组成，朝进近方向发红/白光。由东西灯光变电站各送一路电源供电。
7、跑道警戒灯
在每个跑道与联络道相交处设置跑道警戒灯，对称设置在联络道两侧，每侧有一组灯具，每组由一对背离跑道方向发单向黄色光的闪光灯组成，每对中的两个灯以每分钟30至60闪的频率交替闪光。跑道警戒灯由一路单独电源供电，从东灯光站引出。
8、风向指示灯
在跑道两端分别设一座风向指示灯，分别由东西灯光站单独回路供电。
9、滑行引导标记牌系统
在飞行区内，根据跑道、滑行道编号的规划设置滑行引导标记牌，标记牌必须全部易折，具有内部照明和外部反光功能，由东灯光站送1路电源供电。
10、电缆系统
并联回路及导航台的供电电缆采用阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套内钢带铠装电力电缆，串联回路采用5kV灯光电缆。为了便于电缆敷设和今后维修、扩建，从东灯光站到飞行区采用穿保护管的敷设方式，并设置电缆井。飞行区内灯箱之间的电缆采用直埋敷设方式，埋设深度不小于0.8m。
11、灯光监控系统
鉴于支线机场普遍存在人员管理短缺的问题，为节约助航灯光维护的人力成本，本次设计设置了一套助航灯光计算机监控系统，主机设在东灯光变电站内，助航灯光监控系统主要应具备以下各种功能：故障保险功能；防止误操作功能；单个或成组控制灯光回路，并选择其亮度等级等功能；各主备用计算机、主备用通讯电缆自动切换功能；各项故障报警功能；各种电源运行状态的监视功能等。
监控系统采用先进的分布式系统结构，以保证系统的灵活性、模块性和安全性，系统中每一个控制对象（如调光器、回路选择开关等）均应有其自己的系统接口单元，与监控系统在灯光站的局域通信网络相连。系统还具有故障保险系统，无论控制系统的所有或部分控制器出现故障，监控系统内的故障保险子系统可确保所有助航设备不间断地继续工作，并保持故障出现前所要求的状态或预先设置的状态。塔台的控制指令和数据通过两个以太通讯网络传输到灯光站，灯光站计算机将接收到的塔台控制指令，通过灯光站内冗余通讯网络传送到各调光器和其他控制对象。灯光站通讯网络由两个独立的工业级通讯网络组成。
同时考虑到某些灯光的重要性，本次设计对跑道入口灯、跑道入口翼排灯、跑道末端灯、跑道中线灯等设置故障定位装置，并接入助航灯光计算机监控系统。
三、机坪照明及机务用电
民用机场的站坪设计内容主要如下：高杆灯照明、机位标记牌、登机桥号码牌、400Hz电源、机务用电及供电管线等。
1、高杆灯及高杆灯控制系统
根据本次站坪平面规划，新建航站楼空侧布置5个近机位和1个远机位。在每个机位旁设1基升降式高杆灯，高度25m，光源采用高压钠灯，要求机位上平均照度不低于20Lx，服务车道上平均照度不低于15Lx，均匀比不大于4比1，在高出机坪2m处的垂直照度不低于20勒克斯。每基高杆灯中12盏1000W的灯具向机坪照明，2盏400W的灯具向服务车道照明，每基高杆灯容量12.8kW。每基高杆灯分2个回路供电，可开全夜灯和半夜灯，昼夜分开控制，以便节能。每基高杆灯均设有障碍灯，其供电采用单独回路，昼夜常明。上述配电电源由与其相对应的机务用电电亭引出。另外，高杆灯均设置防雷接地装置，接地电阻不大于4欧姆。
为了更好地达到照明控制、方便管理的目的，本次设计中，专门设置了1套高杆灯照明控制系统，该照明控制系统具有很强的照明控制和管理功能，是一种分布控制、集中管理的集散型照明控制系统。主要功能有：
（1）自动开关功能（含定时开关及根据照度自动开关）；
（2）手动控制功能；
（3）面板控制功能；
（4）与楼宇控制系统（BA）的集成；
（5）远程控制功能等。该系统的控制主机设在航站楼内。
2、机位标记牌及登机桥号码牌
在每个机位的延长线正前方设1块机位标记牌，近机位设在航站楼外墙上，采用壁挂式；远机位采用立式标记牌。另外，近机位每个登机桥固定端上方安装两块成一定夹角、显示与登机桥编号相同的登机桥号码牌。机位标记牌和登机桥号码牌要求具有内部照明和牌面反光的功能，机位标记牌还要求有光控和时控功能。上述设备均由航站楼内配电系统供电。
3、机务用电及400Hz中频电源
在每基高杆灯旁设置1座电亭，共6座，每座电亭的容量为32.8kW，每个登机桥高杆灯用电（12.8kW）由此引出。在除冰坪外的安全区域设1座电亭，专供除冰设备用电，容量为20kW。每座电亭单独回路供电，电源由航站楼内变电站引出。
在近机位每个登机桥桥口下端设400Hz中频电源，供C类飞机使用的中频电源选用90kVA，共5台，每个中频电源由单独回路供电，电源从航站楼变电站引出。
4、供电电源及供电管线
机坪设备的电源均由航站楼变电站提供，电压等级380V。电缆采用穿保护管敷设的方式。在离服务车道边外最小2m处设置电力排管，电缆排管在转弯处及每个电亭附近的位置设置电缆井，且与航站楼变电站及总的供电管网连接。排管敷设深度不小于0.8m。高杆灯用电均由相对应的电亭供电。从电缆井到高杆灯的电缆采用穿镀锌钢管保护。
结语
综上所述，支线机场的飞行区灯光及配电设计具有一定的规律性，大部分支线机场因为投资以及旅客流量预估的原因，飞行区指标基本保持在4C级，因此上述提到的设计内容具有一定的普适性。希望能给从事机场设计的同行们提供一定的参考价值。
参考文献：
[1]MH5001-2013,中国民用航空局，民用机场飞行区技术标准［S］
[2]国际民用航空组织，国际民用航空公约 附件14 机场 第I卷 机场设计和运行[M]ISBN 978-92-9249-281-6
[3]工业与民用配电设计手册[M]ISBN978-7-5083-3034-1
论文作者:童立钦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
标签：跑道论文; 灯光论文; 系统论文; 机位论文; 滑行道论文; 电源论文; 回路论文; 《基层建设》2018年第19期论文;