城市住宅用电负荷及变压器容量确定.docx
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城市住宅用电负荷及变压器容量确定
城市新建住宅项目
用电负荷计算及变压器容量选择
志强1舒伟2
（供电650011）
（电网公司供电局650011）
TheUrbanNewlyBuiltHousingProjectUsesElectricityTheLoadputationAndThetransformerCapacityChoice
YangZhiqiangShuWei
Abstract:
Withthenationalstandardoflivingandtheboomingrealestatedevelopment,newresidentialquartersinmoreandmorehigh-end.Engineeringdesignofresidentialquartersinthepowersupplystandardasaresultofnon-uniformload,thetransformercapacity,transformerfacilitieswithinappropriatechoiceofthemoremonphenomenon.Toaccuratelycalculatetheloadofresidentialquarters,areasonablechoicewithsubstationfacilitiestomeettheelectricityneedsofdistrictresidents,butalsoreducetheprojectcostreasonable,investmentsavings,reduceoperationandmaintenanceworkandtoimproveequipmentutilization.
Keywords:
Residentialquarters,electricityindicators,needtofactor,loadrate,choiceoftransformercapacity,thedesignofdistributionlines
摘要：
随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，新建中高档住宅小区越来越多。
住宅小区供电工程设计中由于负荷计算标准不统一，变压器容量、配变电设施选择不当的现象较普遍。
准确计算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的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资，减少运行维护工作和提高设备的利用率。
关键词：
住宅小区、用电指标、需要系数、负载率、变压器容量、配电线路设计
一、概述
选择合理的变压器容量和台数，使变压器的负载率恰当，是降低工程造价，提高变压器效率，降低损耗的必要措施。
变压器的负载率过低或过高，都会使变压器效率降低。
当前主要的问题是由于建筑物的功能繁多，受用户对象、气候条件、社会经济发展程度、生活工作特点等因素影响，要准确进行负核计算难度很大。
负荷计算不准确，变压器的容量及其他配变电设备的选择也就很难合理。
为提高和改善城市居民用电的安全性、稳定性，为新建住宅完成居民用电“一户一表”移交创造有利条件，结合《市供电设施施工费标准》的实行，笔者认为只有在设计中按统一的标准正确计算住宅小区的用电负荷，按计算结果确定变压器的容量及选择配变电设备才能既满足小区居民的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资，减少运行维护工作和提高设备的利用率。
笔者根据现行的设计规、手册推荐的用电指标情况，结合多年的工作实践对住宅小区的用电负荷计算和变压器容量选择进行一些探讨。
二、住宅小区负荷计算
（一）住宅负荷计算方法
住宅小区负荷计算方法基本上都是采用需要系数法、负荷密度法、单位指标法。
需要系数法是最常用的计算方法，广泛应用于各种工程的初步设计和施工图设计阶段；负荷密度法、单位指标法适用于规划、方案设计阶段，同时在施工图阶段用于复核。
1.需要系数法
需要系数法计算三相用电设备的有功计算负核Pjs时，就是将三相用电设备的设备容量乘以需要系数，即：
Pjs=Kx·Pe
确定Pjs以后，必要时可按Qjs=Pjs·tgφ确定无功计算负荷Qjs
按
或Sjs=Pjs/cosφ确定视在计算负荷Sjs
按Ijs=Sjs/
Ue或Ijs=Sjs/（
Ue·cosφ）确定计算电流Ijs
式中Pjs—有功计算负荷（kW）Pe—用电负荷的设备容量（kW）
Kx—需要系数Ue—三相用电设备的额定电压（kV）
cosφ和tgφ——用电设备的平均功率因数及对应的正切值
对于配电干线或变电所低压侧的计算负荷
有功功率Pjs=K△P·∑（Kx·Pe）
无功功率Qjs=K△q·∑（Kx·Pe·tgφ）
视在功率
式中K△P、K△q—有功、无功同期系数（同时率或同时系数）。
对配电干线分别取0.8～0.9及0.93～0.97，对配电所分别取0.85～1及0.95～1，对总降压配电所线分别取0.8～0.9及0.93～0.97。
2.负荷密度法
Pjs=Ks·S/1000（kW）
式中Pjs—有功计算负荷（kW）Ks—负荷密度（W/m2）
S—建筑面积（m2）
3.单位指标法
Pjs=Kn·N/1000（kW）
式中Pjs—有功计算负荷（kW）Kn—单位指标（W/户）N—户数
（二）住宅用电指标及需要系数
《住宅设计规》用电负荷标准及电度表规格（表1）
套型
使用面积（m2）
用电负荷标准（kW）
电度表规格
一类
34
2.5
5（20）
二类
45
2.5
5（20）
三类
56
4.0
10（40）
四类
68
4.0
10（40）
市住宅用电负荷标准（表2）
项目类别
每套住宅面积（m2）
用电负荷标准
商品住宅
90以下
4kW
90～150
6kW
150以上
8～10kW
经营性用房、办公用房
\
50W/m2
公建设施
\
40W/m2
公益性用房及设施
\
40W/m2
经济适用房
90以下
4kW
廉租住房
50以下
2kW
注：
住宅用电负荷标准增大或减小，工程费按《供电设施工程费标准》的相关规定相应增大或减小。
地区不同类型住宅及配套公建综合系数（表3）
项目类别
系数
综合系数取值
普通住宅（高层）
r1
21.71V·A/m2
r2
2.171kV·A/户
普通住宅（多层单台变压器）
r11
17.64V·A/m2
r21
1.764kV·A/户
高档住宅楼、高级公寓、住宅及办公一体的SOHO、别墅区等住宅（不含分散式电采暖）
r3
200户以下3.619kV·A/户
r4
200户及以上2.714kV·A/户
住宅区的配套公建、如小型底商、学校、社区服务业等
r5
54.29V·A/m2
r51
44.12V·A/m2
住宅用电指标（表4）
每户住宅用电指标
每户<60
4kW
每户60～100
6kW
每户>100
8kW
供电变压器容量
总建筑面积<2万
30～40VA/m
总建筑面积2～5万
25～35VA/m
总建筑面积〉5万
20～30VA/m
注：
摘自《各类民用建筑变压器容量的选择》中国建筑设计研究院
全国民用建筑工程设计技术措施--各类设备需要系数及功率因数（表5）
负荷名称
规模（台数）
需要系数（Kx）
功率因数（cosφ）
备注
照明
面积<500m2
1～0.9
0.9～1
含插座容量，荧光就地补偿或采用电子镇流器
500～3000m2
0.9～0.7
0.9
3000～15000m2
0.75～0.55
〉15000m2
0.6～0.4
冷冻机锅炉
1～3台
0.9～0.7
0.8
-
〉3台
0.7～0.6
水泵、通风机
1～3台
0.95～0.8
0.8
-
〉5台
0.8～0.6
厨房设备
洗衣设备
≤100kW
0.5～0.4
0.8～0.9
-
>100kW
0.4～0.3
窗式空调器
4～50台
0.8～0.6
0.8
-
10～50台
0.4～0.3
全国民用建筑工程设计技术措施-不同电梯台数的同时系数（表6）
电梯数量（台）
2
3
4
5
6
7
8
直流电梯
0.91
0.85
0.80
0.76
0.72
0.69
0.67
交流电梯
0.85
0.78
0.72
0.67
0.63
0.59
0.56
全国民用建筑工程设计技术措--住宅需要系数（表7）
单相（三相）供电户数
需要系数
单相（三相）供电户数
需要系数
通用值
可采用值
通用值
可采用值
≤3（≤9）
1
1
16（48）
0.47
0.55
4（12）
0.95
0.95
18（54）
0.45
0.50
6（18）
0.75
0.80
21（63）
0.43
0.50
8（24）
0.66
0.70
24（72）
0.41
0.45
10（30）
0.58
0.65
25～100（75～300）
0.40
0.45
12（36）
0.50
0.60
125～200（375～600）
0.33
0.35
14（42）
0.48
0.55
260～300（780～900）
0.26
0.30
（三）用电负荷计算
1.计算容
负荷计算的主要容有：
设备容量、计算容量、计算电流
设备容量（Pe）：
也称安装容量，是用户安装的所有用电设备的额定容量或额定功率之和。
是配电系统设计和计算的基础资料和依据。
计算容量（Pjs）：
也称计算负荷、需要负荷，对于配电设计通常采用30分钟最大平均负荷，标志用户的最大用电功率。
是设计时选择变压器容量、无功补偿容量的依据，也是计算配电系统各回路中电流的依据。
计算电流（Ijs）：
计算电流是计算负荷在额定电压下的电流。
它是配电系统设计的重要参数，是选择配电变压器、导体、电器、计算电压偏差、功率损耗的依据。
2.计算方法及注意事项
对实行《市供电设施施工费标准》的住宅小区，首选应确定住宅的用电标准负荷是否有提高或降低；其次是收集整理负荷计算用基础资料。
计算前应准备的资料有：
住宅小区总建筑面积、住宅部分总建筑面积、公共建筑及其他建筑总建筑面积、住宅总户数、按用电标准负荷划分的住宅户数、公共用电设备额定安装容量、数量及功率因数、小区总栋数、每栋单元数、每单元户数及各户标准负荷等。
计算一般按住宅部分和公共用电部分分别进行计算：
2.3.3住宅部分用电负荷计算：
用需要系数法以最末一级配电按单元或楼的户数及每户标准用电负荷采用（表7）中的需要系数（Kx）计算出最后一级配电干线的计算负荷，以后各级配电干线的负荷计算为选取与该级配电干线计算负荷相匹配的同时系数（K△P），直至变配电所。
具体为：
A、首先计算最后一级各配电干线的负荷：
按式Pjs=Kx·（n1·Pe1＋n2·Pe2＋···＋nn·Pen）计算每一单元或楼负荷
式中Pjs——有功计算负荷（kW）Pe1···Pen——每户住宅标准负荷（kW）
n1···nn—每户住宅标准负荷对应的住宅户数
Kx——需要系数
需要系数按（n1＋···＋nn）的合计总户数从表7通用值栏选定，表中没有对应户数值的可采用插的方法取值。
B、计算其他配电干线或变电所低压侧的负荷：
按式Pjs=K△P·∑（Kx·Pe）逐级计算直至变电所
每一级的每一个计算点的计算结果是否合理可以通过K=Pjs/∑（Pe）,计算出K后，和按该级干线接入的总住宅户数从表7通用值栏查出的Kx进行比较，如不合理则调整同时系数K△P直至合理为止。
计算时当总户数大于900户,将其划分为小于900户的几个区,每个区可分别设置变电所,每个区按上述方法及指标分别进行计算。
4.公共用电部分负荷计算：
计算方法仍采用需要系数法以最末一级配电对用电设备进行分组，根据设备组的额定容量采用（表5、表6）中的系数计算出最后一级配电干线的计算负荷，以后各级配电干线的负荷计算为正确选取与该级配电干线计算负荷相匹配的同时系数（K△P），直至变配电所。
具体计算方法和住宅的计算方法类似，此处不再赘述。
公共用电部分负荷较小时，可和住宅部分负荷计算一起计算，用电负荷分区进行时，应注意将公共用电部分负荷计入相应区配电所。
用需要系数法计算负荷以后，还应采用负荷密度法和单位指标法对用电负荷计算结果进行复核。
由于实行《市供电设施施工费标准》的住宅小区还不多，供电的时间还不长，其统一的指标尚未建立，复核可参照表3地区的用电指标计算。
5.负荷计算应注意以下几个问题：
5.1在计算用户的设备容量时，应先对单台用电设备或设备组进行如下处理再相加。
5.1.1用电设备组的备用容量不包括备用设备的容量。
5.1.2消防用电设备容量不列入总设备容量。
5.1.3季节性用电设备应择其大者计入总设备容量。
5.1.4短时工作电机，需考虑使用系数；反复短时工作制的用电设备功率应换算到负荷持续率为25%的设备功率。
5.1.5照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上镇流器的损耗。
对实行《市供电设施施工费标准》的住宅小区供电工程的设计，一般获得负荷资料已经过处理，可直接采用，但应注意区分不计入总设备容量的负荷容量。
5.2单相负荷应均衡地分配到三相上。
当无法使三相完全平衡，且最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷的10%时，应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷进行计算。
三、变压器容量、台数的确定及无功补偿量计算
（一）变压器总容量的确定
住宅小区有功总计算负荷Pjs确定后，变压器的总容量S（kVA）计算方法为：
S=Pjs/β·cosφ
式中Pjs—有功计算负荷（kW）cosφ—补偿后的平均功率因数
β—变压器的负载率（变压器的负载率一般取70%～85%）
得出变压器总容量后，应根据负荷分布情况、负荷性质及供电半径的要求，确定配电室的数量、位置，结合一次接线方案的设计确定变压器的台数和每台变压器的容量。
并需要注意以下几点：
1.对于分散负荷宜小容量、多布点，便于深入负荷中心，减小供电半径。
2.变压器单台容量不宜过大，一般不要超过1250kVA，否则短路电流过大，对安全不利。
3.变压器的台数应为双数，便于为重要负荷提供双电源；变压器不宜并列运行。
（二）无功补偿量计算
无功补偿量的计算公式为:
Q=Pjs·（tgφ1-tgφ2）
式中Pjs—计算的有功功率（kW）Q—需要补偿的电容器容量（kVar）
tgφ1—补偿前计算负荷功率因数角的正切值
tgφ2—补偿后功率因数角的正切值
对实行《市供电设施施工费标准》的住宅小区,为了简化计算,对于住宅楼功率因数多层及高层住宅的照明总负荷取0.85计算,高层住宅的动力负荷取0.80计算。
变压器低压侧目标功率因数取0.92，以保证变压器高压侧功率因数达到0.9。
功率因数角可按φ=arcos（功率因数值）进行计算。
无功补偿量计算结果一般应不少于变压器容量的20%。
（三）变压器总装机容量的估算方法
住宅小区的变压器总装机容量的估算方法推荐采用《各类民用建筑变压器容量的选择》一文中提出的方法，具体引述如下：
在方案或初步设计阶段，可按以下方法以表4所列数据进行变压器容量的确定。
方法一是按W/m2和需要系数计算出住宅小区的总负荷，再除以补偿后的功率因数（取为0.9）和变压器的负载率（取为65～85%）计算出变压器容量。
方法二是按VA/m2乘以由该变压器供电的住宅总建筑面积（m2），计算出变压器容量。
并对上述两种方法计算出的结果进行分析比较，以两个结果中相对合理的数据确定变压器容量。
使用以上方法应注意：
1.按VA/m2计算变压器容量，20～40VA/m2适用于总建筑面积为2万m2～10万m2，选取表4（20～40VA/m2）用电指标，该指标是一个围，需根据配变电所供电户数的不同（当户数多时VA/m2数低，当户数少时VA/m2数高）按比例选取适当的VA/m2进行计算。
2.当住宅建筑总面积大于10万m2，将其分为小于10万m2的几个区，每个区分别设变电所（变压器），每个区按上述用电指标分别计算。
3.当住宅建筑总面积小于2万m2时，采用低压供电时宜采用W/m2计算，采用高压供电估算变压器容量时，用电指标为30～40VA/m2。
参考资料：
[1]中国建筑标准设计研究所《2003全国民用建筑工程设计技术措施—电气》中国计划2003年出版
[2]中国建筑标准设计研究所《2003全国民用建筑工程设计技术措施节能专片—电气》中国计划2003年出版
[3]中国建筑标准设计研究所《民用建筑电气设计与施工供电电源》中国计划2003年出版08D800-2
[4]市建筑设计标准化办公室《建筑设计技术细则-电气专业》经济科学2005年出版
[5]庞传贵，王阳，马霄鹏，王铮《智能建筑电气技术精选3--各类民用建筑变压器容量的选择》中国电力2007年出版
[6]中国航空工业规划设计研究院《工业与民用配电设计手册》（第三版）中国电力1994年出版
[7]《住宅设计规》（2003年版）GB50096-1999
作者简介
1、志强，男，1974年12月出生，晋宁人。
1998年大学毕业于河海大学，现任职于供电，工程师，从事输配电与用电勘测设计。
地址：
市拓东路39号；邮编：
650011；：
0；传真：
0；：
twogunsvip.sina.
2、舒伟，男，1975年2月出生，人。
1997年毕业于河海大学，现就职于电网公司供电局，工程师，曾从事电网规划工作。
地址：
市拓东路39号；邮编：
650011；：
0；传真：
0；：
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