新建住宅小区的用电负荷计算(洙)

新建住宅小区的用电负荷计算

  作者：毛洪山  来源：《电气&智能建筑》  

简介：摘 要 通过实际测量大型成片住宅小区实际用电负荷峰值，提出负荷计算需要系数Kx的合理取值范围。

关键词 住宅小区 用电负荷 需要系数　　随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃 ...

关键字：用电负荷 

　　

　　随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅小区越来越多。准确计算出住宅小区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。

　　新的住宅设计规范对各类住宅的设计容量、进户线、电表容量都作了规定，笔者认为此标准较切合中国人口众多而能源又相对较少的实际情况，有一定的先进性，按此设计的住宅用电水准应至少可保证２０～３０年不落后。但该规范对各单元、楼、小区的负荷计算的需要系数取值未作规定，有的地方住宅标准列了一些具体数据，但各地标准相差较大。

　 表中住宅户数指接于一相电源的户数，由表可知，北京市规定２００户以上的住宅Ｋｘ取０．２６，而重庆市的标准为０．４６～０．４２，比北京市标准高了约７０％，按两个标准计算的小区负荷差距甚大。另外，《住宅设计规范》中规定四类住宅每户负荷按４ｋＷ，而江苏、上海等地方标准中已将三类住宅每户负荷提高到６ｋＷ、四类住宅每户负荷提高到８ｋＷ，两者若按同样的需要系数计算，得到的住宅小区负荷也相距甚远。到底如何计算整个小区的用电负荷，许多设计人员无所适从。

　　为了真正摸清小区用电负荷情况，笔者对所在公司整个生活区的用电状况作了深入的调查分析，所有数据均为现场抄表所得。本公司为大型国营上市公司，生活区始建于１９８２年，分多年陆续建设，至２００１年大致建成，建筑面积约１００，００００ｍ２，共有两、三居室住宅１５０００套左右，９５年前建成的老住宅按一户４ｋＷ用电负荷标准改造配置了２０Ａ电表和进户线，一部分新建住宅按每户６ｋＷ用电负荷标准设计。所有生活区用电均由我公司自备发电厂以１０ｋＶ电缆、架空线引入，由于是自备电厂，电价只及周围城市居民用电电价的一半。另外，由于公司历年效益较好，居民人均收入高于周围大中城市，所以公司生活区目前用电水准应能代表各类新建中档住宅小区近几年的用电水平。笔者所处地为长江下游地区，夏天气温高、湿度大，用电最高峰为７～８月的１８～２１时，主要负荷为制冷空调器，每百户空调拥有量已达１１５台。

　　笔者取样了２００２年７月１４、１５日两天的数据，笔者所处地此两日最高气温分别达３８．４℃和３９℃，为近几年最高，表３为此两天的最高负荷情况。

　　分析表３可以验证，若每户按４ｋＷ的用电标准，２００户以上的小区选择变压器时需要系数Ｋｘ取０．２６较为科学。变压器由于昼夜负荷落差大，有较大的过载潜力，笔者认为Ｋｘ取０．２６是完全可行性的。若每户按７ｋＷ的用电标准设计，Ｋｘ取０．２６，应可以满足今后相当长时间住宅用电的需求。

　　按照新的住宅设计规范，虽然三、四类住宅须按一户４ｋＷ（地方标准６ｋＷ）的用电标准设计，但由于居民的平均生活水平还十分不富裕，再加上中国人勤俭持家生活传统，大部分居民用电负荷的峰值离设计负荷值还相差较远。从整个小区来看，大部分家电的同时使用系数较低，象主要用电设备——空调，其主机的运行也是间隙的，因此整个小区的用电负荷需要系数Ｋｘ是较低的，Ｋｘ取０．２６，既可以满足小区中短期（５～１０年）的供电需要，又可节约投资，使变压器运行较为经济，节省运行费用。

如过大的取高Ｋｘ值，就会增加住宅的配套费，体现到单位房价里，最后买单的还是住户。如某设计单位在２５ ００００ｍ２住宅小区内设计了３０台６３０ｋＶＡ的箱式变电所，最后建设方实际只安装了１４台６３０ｋＶＡ的变压器即满足了居民夏季用电要求，直接节省费用３００余万元。另外，随着科技的发展，既满足居民需要又节能的绿色家电不断推出，整个住宅小区的用电水平增长幅度会越来越低，如三年前居民洗澡大多使用电热水器，而现在笔者所处地８０％左右的新建小区住宅都装上了太阳能热水器，现在又出现了利用用电低谷蓄冷的空调机组，单个空调器的制冷效率也有了较明显的提高，所以住宅小区的用电水平将来增长幅度也不会提高。

如我公司迎西＃电缆供电小区为２００１年建成的小区，全为三四类住宅，设计时每户按６ｋＷ用电标准，但其高峰时户均用电量相比老的住宅区提高并不大。笔者调研过周围几个新建小区，每户均按６ｋＷ用电标准设计，选择变压器时计算负荷的需要系数Ｋｘ都取了０．４，其整个夏季变压器的最高负载率在０．４左右，平常只有０．１左右，确确实实是一种投资的浪费。

关于住宅用电负荷的分析

表1		2008年城镇家庭家用电器百户拥有量			(单位:台)
	电冰箱	洗衣机	空调器	微波炉	淋浴器
全国	93.6	94.7	100.3	54.6	80.7
北京	102.8	98.6	152.5	85.6	95.4
天津	108.5	99.0	124.9	84.9	90.2
河北	96.3	97.1	82.4	47.2	74.7
山西	85.6	98.9	33.3	30.5	51.5
内蒙古	91.0	93.0	7.7	33.9	46.1
辽宁	94.8	92.5	26.9	56.0	66.6
吉林	86.7	91.5	6.2	42.2	44.7
黑龙江	82.0	88.9	7.6	30.8	32.0
上海	103.8	97.8	191.0	96.0	95.3
江苏	96.7	100.4	155.2	86.2	92.5
浙江	97.9	91.2	170.7	66.4	96.7
安徽	94.2	94.8	108.0	50.4	81.9
福建	101.8	98.3	1.3	75.8	107.0
江西	94.0	91.9	96.5	53.1	90.6
山东	99.1	93.0	.7	47.9	85.0
河南	87.0	94.8	103.0	34.6	59.1
湖北	97.4	96.0	106.0	50.8	80.1
湖南	92.1	93.6	97.0	36.8	79.4
广东	94.4	94.9	187.5	.0	109.7
广西	95.1	94.8	100.5	62.9	100.2
海南	76.3	67.5	65.3	29.9	82.9
重庆	100.0	96.4	155.1	66.1	99.7
四川	90.9	94.6	86.5	47.7	85.6
贵州	92.5	96.7	16.3	43.8	69.4
云南	78.8	90.2	1.3	46.0	85.0
	74.9	80.8	5.8	22.4	18.4
陕西	88.1	85.4	99.9	49.7	76.4
甘肃	82.5	94.9	6.0	31.3	57.4
青海	85.0	95.0	1.8	40.6	41.9
宁夏	82.5	90.9	8.4	38.1	67.3
	87.5	91.6	11.2	32.4	70.0

住宅的用电负荷分析是进行住宅建筑供配电系统设计的基础。在本次《住宅设计规范》的修编中，对应建筑专业取消原四种分类套型只规定最小套型的做法，在电气章节中也做了相应修改，规定：“每套住宅的用电负荷应根据住宅的套内建筑面积和用电负荷计算确定，且不应小于2.5kW”。影响住宅用电负荷的因素很多，设计中应结合工程具体情况进行分析，合理确定用电量。

1. 家用电器的普及和发展

家用电器的普及率决定了住宅的用电负荷，家用电器的普及和发展将影响住宅用电负荷的发展方向。

住宅的主要用电负荷是照明和家用电器。照明的用电量与套内建筑面积成正比，其功率密度现行值为7W/ m2，目标值为6W/ m2。在高效节能灯具和光源的推广应用和随着生活水平的提高人们愈发重视居住照明环境双重因素影响下，将来每套住宅照明用电负荷量应该变化不大。因此家用电器才是住宅的主要用电负荷。根据家用电器普及率计算住宅用电负荷的方法是：

每户用电计算容量

Pjs=KxⅢKjⅢ∑PeⅢ+ KxⅡKjⅡ∑PeⅡ+ KxⅠKjⅠ∑PeⅠ

KxⅢ(Ⅱ、Ⅰ)--- Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ类家用电器的需用系数；

KjⅢ（Ⅱ、Ⅰ)--- Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ类家用电器的普及率；

∑PeⅢ（Ⅱ、Ⅰ)--- Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ类家用电器的设备容量之和；

Ⅲ类家用电器---高普及率的家用电器（普及率约50%以上）；

Ⅱ类家用电器---中普及率的家用电器（普及率约20%--50%）；

Ⅰ类家用电器---低普及率的家用电器（普及率小于20%）

从上式可以看出，家用电器的普及率决定了每套住宅的用电量。这种算法尽管在理论上成立，但在设计中很难实施，这是因为住宅建筑不同于工业建筑，不同地区、不同项目的家用电器普及率，有很大的差别，而且是一个变化的数值。当设计人员接到一个住宅项目时，不可能统计或预计出未来的住户的家用电器的使用情况。

家用电器的使用情况也在发生变化，如十多年前流行的录像机、DVD现在已很少有人使用。按住宅建筑物寿命五十年计，今后几十年家用电器的更新换代，也不易预测。从发达国家家庭用电的发展趋势看，城镇家庭家用电器平均每百户拥有量在国家工业化进程中呈逐年提高的趋势。我国部分城镇尚处于工业化进程的初期，低收入户对家用电器的需求不断增长，最近几年国家不断推出扩大内需、家电下乡、以旧换新等补贴，都会阶段性地提高家用电器的普及率。随着我国经济的发展，未来5--10年我国城镇，尤其是二、三线城市和小城镇居民的用电量将会逐年提高（表1，图1）。

图1：2008年中低收入城镇家庭家用电器平均每百户拥有量

2．住宅用电负荷测试

由于用家用电器拥有率来计算住宅用电负荷的方法在工程中难以操作，实际测量住宅用电负荷，并考虑适当的发展余量，成为我们确定和验证住宅用电负荷的另一种思路。同样，测量对象样本越多，分布越广，测量结果才能具有普遍的指导意义。

我们曾在1999--2001年对北京地区三栋住宅进行了连续三年住宅用电负荷测试，并对出现最大用电负荷的夏季用电负荷进行总结和分析。测量对象一居室30户，二居室33户，三居室69 户。测量点选定为三栋住宅楼中同一相中的全部住户，并根据现场情况设置其中部分两户总、三户总、四户总、八户总、十六户总等多户测点。在设定的采样时间（间隔15分钟），用测试仪自动记录各测点的电流、电压、有功功率及功率因数值。表2、表3和表4是部分测试结果及分析：

表2： 用电最大户日负荷表        单位：kW

		1999年	2000年	2001年
一居室	前3名平均值	2.2	3.5	3.9
	前20名平均值	2.1	2.8	3.5
二居室	前3名平均值	2.8	3.5	4.9
	前20名平均值	2.1	2.9	4.3
三居室	前3名平均值	2.2	3.9	4.6
	前20名平均值	2.1	2.6	3.5

表3：  连续三年某高层住宅楼夏季用电负荷最大值分析

	1999年	2000年	2001年
单相最大电流 （测量时间）	235A (7.29, 21:15)	260 A (7.12, 21:00)	265 A (7.18,21:00)
折算 单相最大功率	47kW (7.29, 21:15)	51.5kW (7.12, 21:00)	52.5kW (7.18,21:00)
平均每户	0.97kW（48户）	1.07 kW（48户）	1.09 kW（48户）
折合到用户功率( Pjs )	2.31kW	2.54kW	2.60kW

表4  住宅楼多户需用系数统计

户数	2户	3户	4户	17户	24户	34户	48户
需用系数	0.84	0.61	0.59	0.47	0.42	0.38	0.44
计算样本数	110	1220	1446	608	1080	244	1461

说明：需用系数统计的结果数值比较离散，各楼、各年的数据不太一致，如34户需用系数，三年分别为0.33，0.45和0.38。这可能与测试样本不够多有关。

  从测量结果可以看出：

   (1)各户的用电负荷曲线有很大差别，同一住户每天的用电负荷曲线有很大不同；

(2) 一、二、三居室户的日负荷最大户的用电负荷在2.2--4.9kW之间，一、二、三居室户不同户型的用电负荷相差不大;

(3) 住宅楼用电负荷夏季高峰时间为17:00--23:00;

(4) 对比三年的数据，户用电负荷逐年有所提高，但住宅楼总进线处的最大电流却变化不大；

(5) 住宅户数从少到多时，需用系数从大变小。

   尽管这项测试工作是在十年前做的，实践证明其主要结论对我们今天的设计仍具有指导意义。

3．影响住宅用电负荷的主要因素

(1) 住宅用电负荷的确定与套内建筑面积的大小成正比，但不能简单地套用单位用电指标来计算每套住宅的用电量。在住宅建筑设计中，既有每套住宅的建筑面积22~30m2的小户型，也有200--300 m2的大户型，不难理解每套住宅的用电量会有很大差别。这里不能简单地用单位用电指标来计算，如按50W/ m2计，22 m2的小户型为1.1kW/户，300 m2的大户型为15kW/户，仅仅这样计算显然不够。即使是22m2的小户型，也要满足2--3口之家的用电需求，应满足住户基本的需求：照明、冰箱、洗衣机、电视、电脑、微波炉、空调等家用电器，并为今后发展留有余地。本次修编提出每套住宅的用电负荷不应小于2.5kW/户，是设计的最低标准，对上限并未加以。

 (2) 住宅用电负荷的确定要满足住宅用电设施的使用要求。如采用户式空调（容量约1--10KW/户）、电磁炉（容量约3—7kW/户）、蓄热或即热式电热水器（容量约2—7kW/户）、冲浪浴缸、电热辅助采暖等用电量都比较大。特别是当在一栋住宅建筑中普遍使用大容量用电设备时，如无燃气引入住户均使用电磁炉、统一配置户式空调机组时，每户用电量和多户住宅需用系数都要相应调整。

(3) 住宅用电负荷的确定要考虑当地的气候因素。我国地域辽阔，各地气候差异很大，冬季寒冷夏季凉爽地区或不设采暖系统地区的冬季用电和夏季高温闷热地区的夏季用电可能是这些地区住宅用电量最大的季节。例如，同样是装设空调的住宅建筑，北京和广州相比多户需要系数就可以取小些，不应统一数值。

(4) 住宅用电负荷的确定要考虑当地的能源条件。市政是否可以提供集中的冷热源，住宅小区是否设置集中的冷热源，对住宅的用电量影响很大。当普遍设有电采暖或电辅助采暖设备、电热水器等设备时，其耗电量在住宅用电量中占有很大比例。

(5) 住宅用电负荷的确定要符合当地供电和管理部门的要求。有些省市供电和管理部门为了统一规格，规范管理对住宅用电负荷及电表的安装有具体的规定，设计中要注意收集资料（表5）。

表5：部分省市管理部门对住宅户表规格的要求

	北京	山东省	四川省	云南	天津	福建
电表规格	10（40）A	10（40）A	5（20）A	10（40）A	10（30）A	15（60）A

注：有的省市对不同户型有详细分类规定，此表所列电表规格对应户型为户建筑面积60--110 m2。

4．进户干线截面了每套住宅最大用电量

如上所述，每户住宅最大用电负荷具有很大的不确定性和离散性。每套住宅作为一个的销售和使用单元，住宅建筑的寿命为50年，每套住宅的配电系统应该与此适应，满足一个家庭的基本用电量，并留有一定的发展余地。如果说每户最小用电负荷2.5kW是配电系统的计算依据，每套住宅进户线截面，才是每套住宅最大用电量的关键参数。每套住宅进户线采用10 mm2铜线、电表规格采用10（40）A时，每户用电量可达7KW.

住宅用户用电负荷设计标准及电度表规格

摘 要 文章根据国家住宅设计规范和小康住宅的总体要求,探讨小康住宅建筑电气设计并提出小康住宅建筑电气设计具体要求。 

关键词 小康住宅负荷容量配电系统设施标准安全保护 

　　随着国民经济的迅速发展，人们生活水平的提高、家用电器的普及和住房制度改革逐步深化，原有的一些住宅建筑的电器设计标准和规定已不适应社会经济发展的需要。本世纪即将过去，我国的小康住宅建设将以更快的步伐迈向二十一世纪，作为小康住宅的建筑电器设计，如何满足小康住宅的总体要求和时代发展的需要。根据国家有关规范及规定,结合本地区实际,提出一些具体做法供同行们探讨。 

1负荷等级及容量 

(1)根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响,住宅的电力负荷等级应按表1确定。 

表1 住宅的负荷等级 

序号	住宅类别	负荷名称	负荷等级
1	19层以上高层住宅	1、消防用电设备、应急照明、消防电梯	一级
		2、客梯、生活用电力、公共场所照明	二级
2	10层~18层高层住宅	1、消防用电设备、客梯	二级
		2、生活水泵电力公共场所照明	二级
3	9层以下多层住宅	1、生活水泵电力	三级
		2、其它	三级

注:一级负荷应由两个电提供电;二级负荷直由两回线供电;三级负荷对供电无特殊要求。 

（2）住宅的用电容量应根据当地经济发展，居民经济收入生活水平，当地的能源情况和居住建筑标准等各种因素，结合本地区实际情况，综合考虑确定。应具有超前意识，留有发展裕量。一户一表及户内配电线路应能保证今后30年~50年内不再改造,其供电能力达到4kW~10kW的水平。每户住宅日均用电水平达7kWh~20kWh。随着国家电力工业的发展,城乡电网的改造,生活用电将被取消,居民生活用电将有较大增加。就长沙地区而言,每套住宅的用电负荷容量标准不应小于表2所列数值。 

表2住宅用电负荷容量 

住宅类型	用电负荷容量（kW）	电度表规格（A）	进户线
普通住宅	4-6	10（40）	BV-3×10
中档住宅	6-8	15（60）	BV-3×16
高档住宅	10	20（80）	BV-3×25

注：1、原则上按50w/m2考虑,并且每户用电负荷容量不低于4kW。 

2、用电负荷容量中,空调、电热占用比重较大,普通、中档住宅采用电热水器时, 

用电负荷容量应取上限; 

3、电度表选用DD862-4型的4倍宽幅表。 

4、用电设备的的功率因数按0.85~0.9计算。 

表3 住宅用电负荷需要系数Kx 

户数	系数
3	1
6	0.73
10	0.58
14	0.47
18	0.44
22	0.42
25	0.4
101	0.33
200	0.26

注：1、公共场所的照明及电力负荷需要系数,一般宜按0.8~1选取; 

2、采用不同用电负荷容量时,需要系数按每相所接户数为25户~100户时宜取0.4,101户~200户时取0.33。 

2 配电系统 

　　用电负荷容量确定以后,配电系统的设计将直接影响到住户的合理用电和安全,配电干线载流量应留有一定裕度,配电系统应接线灵活、保护可靠,并符合下列要求。 

(1)一般采用混合式配电系统,层数少、用电负荷低时亦可采用树干式系统配电。 

　　高层住宅的垂直干线宜采用电力电线,分支电线或母线槽配电、干线应在电气竖进内敷设,底层或地下一层设总配电箱间。 

　　多层或中高层的垂直干线采用铜芯导线穿管暗敷、多层不应设总配电间,中高层不宜设总配电间。 

(2)每个住宅单元设住宅配电总箱,楼层电表箱和住户配电箱,楼层电表箱与住户配电箱应分开设置。实行一户一表、分层安装,亦可据实际情况适当集中安装(3层~5层)。公用走廊、楼梯间照明负荷应单独设公用电表计量。有条件时,可采用总线式集中抄表,以便物业管理。 

(3)住户配电箱应按照明、一般电源插座、厨房、卫生间、空调电源插座多个回路分开供电,高档住宅条件允许,可在厨房设专用电源插座配电箱,以使满足厨房炊具电器插座用电。 

　　空调电源插座回路不宜超过2台~3台空调器,大容量柜式空调器应单独回路供电。空调回路应选用C型或D型的微型断路器保护,以便躲开起动电流,避免起动时跳闸。住宅配电箱应嵌墙暗装,其配电系统一般分为三种方式,可根据具体情况按图1、图2、图3选用。 

按顺序：图1 配电系统安装方式一 图2 配电系统安装方式二 图3 配电系统安装方式三 

　　电表后的进线开关,宜选用具有明显隔断口或者, 明显隔离指示的双极隔离电器，分路元件，应采用微型断路器其额定电流应降容选用，一般微型断路器密装及安装于防护外壳内时降容系数可选0.7。用于TNS、TT系统中的组合电器内装元件，