在高層建筑中,電壓降對隨行電纜的影響顯著,主要體現(xiàn)在供電距離、電纜選型、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略四個(gè)方面,具體分析如下:
一、供電距離:超高層建筑的“天然劣勢”
高層建筑(尤其是超高層)的供電距離較長,低壓線路從地下室或首層變配電所延伸至頂層設(shè)備,線路長度可能達(dá)數(shù)百米。根據(jù)電壓降公式(ΔU=I×R,R=ρ×L/S),線路長度(L)與電阻(R)成正比,因此供電距離過長會導(dǎo)致電壓降顯著增加。例如:
案例:某55KVA變壓器為200米外的低壓柜供電,若要求末端電壓不低于390V(變壓器輸出400V),需選用70mm2銅電纜;若允許電壓降至380V,則可用35mm2銅電纜。這表明供電距離每增加,電纜截面積需大幅升級以控制壓降。
二、電纜選型:截面積與材料的“平衡術(shù)”
為控制電壓降,高層建筑需選用更大截面積的電纜或低電阻材料(如銅芯):
截面積選擇:
根據(jù)公式,電纜截面積(S)與電阻(R)成反比。例如,50kW負(fù)載、300米距離時(shí),25mm2銅芯電纜壓降為18V(末端電壓362V),而35mm2銅芯電纜壓降降至14V(末端電壓386V)。因此,高層建筑中需根據(jù)負(fù)載電流和供電距離精確計(jì)算截面積,避免因壓降過大導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。
材料選擇:
銅芯電纜電阻率(0.0172Ω·mm2/m)低于鋁芯(0.0283Ω·mm2/m),在相同截面積下壓降更小。高層建筑中,關(guān)鍵負(fù)載(如消防電梯、應(yīng)急照明)通常優(yōu)先選用銅芯電纜以確保供電可靠性。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu):變配電所位置的“關(guān)鍵決策”
高層建筑供配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響電壓降:
變配電所靠近負(fù)荷中心:
超高層建筑通常在低、中、高層設(shè)置多個(gè)變配電所,使供電線路縮短至合理范圍。例如,大連期貨廣場B座采用樹干式與放射式結(jié)合的接線方式,對重要設(shè)備直接放射式供電,對樓層照明和通風(fēng)系統(tǒng)采用樹干式供電,既減少線路長度,又降低有色金屬消耗。
分布式電源布局:
通過在樓層中部或頂部設(shè)置分布式電源(如24V直流電源),可縮短供電距離,進(jìn)一步控制壓降。但需注意,交流側(cè)需按消防電源配電,直流電源監(jiān)控需納入火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。
四、控制策略:錯(cuò)時(shí)執(zhí)行與負(fù)載管理的“軟優(yōu)化”
在硬件優(yōu)化基礎(chǔ)上,通過控制策略降低同時(shí)工作的負(fù)載,可間接減少電壓降:
錯(cuò)時(shí)執(zhí)行:
對短時(shí)用電設(shè)備(如電動閥門、排煙風(fēng)機(jī))按順序延時(shí)啟動,避免大電流疊加導(dǎo)致壓降突增。例如,某高層建筑通過順序延時(shí)控制,將同時(shí)啟動的10臺風(fēng)機(jī)分為3組,每組間隔2秒啟動,使壓降峰值降低40%。
負(fù)載管理:
對非關(guān)鍵負(fù)載(如空調(diào)、照明)進(jìn)行分級控制,在用電高峰期優(yōu)先保障關(guān)鍵設(shè)備供電。例如,某超高層建筑在消防模式下自動切斷非消防電梯電源,確保消防設(shè)備電壓穩(wěn)定。
五、壓降過大的危害與應(yīng)對措施
若電壓降控制不當(dāng),可能導(dǎo)致以下問題:
設(shè)備損壞:
電壓低于設(shè)備額定值時(shí),電機(jī)可能過熱燒毀,電子設(shè)備可能重啟或數(shù)據(jù)丟失。例如,某高層建筑因壓降過大導(dǎo)致消防電梯頻繁停機(jī),險(xiǎn)些引發(fā)安全事故。
系統(tǒng)穩(wěn)定性下降:
壓降過大可能導(dǎo)致電壓波動,影響整個(gè)電網(wǎng)的可靠性。例如,某超高層建筑在用電高峰期出現(xiàn)電壓波動,導(dǎo)致部分樓層照明閃爍、電梯運(yùn)行不穩(wěn)。
應(yīng)對措施:
增大電源容量:提升變壓器容量或增設(shè)分布式電源。
優(yōu)化電纜選型:選用更大截面積或低電阻電纜。
縮短供電距離:通過變配電所分置或分布式電源布局實(shí)現(xiàn)。
采用合理控制策略:如錯(cuò)時(shí)執(zhí)行、負(fù)載分級管理等。
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