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
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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２５００００ｍ２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制冰蓄冷的空调机组，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
全国 北京 天津 河北 山西 内蒙古 辽宁 吉林 黑龙江 上海
电冰箱 93.6 102.8 108.5 96.3 85.6 91.0 94.8 86.7 82.0 103.8
2008年城镇家庭家用电器百户拥有量
洗衣机 94.7 98.6 99.0 97.1 98.9 93.0 92.5 91.5 88.9 97.8
空调器 100.3 152.5 124.9 82.4 33.3 7.7 26.9 6.2 7.6 191.0
微波炉 54.6 85.6 84.9 47.2 30.5 33.9 56.0 42.2 30.8 96.0
(单位:台)
淋浴器 80.7 95.4 90.2 74.7 51.5 46.1 66.6 44.7 32.0 95.3
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江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆
96.7 97.9 94.2 101.8 94.0 99.1 87.0 97.4 92.1 94.4 95.1 76.3 100.0 90.9 92.5 78.8 74.9 88.1 82.5 85.0 82.5 87.5
100.4 91.2 94.8 98.3 91.9 93.0 94.8 96.0 93.6 94.9 94.8 67.5 96.4 94.6 96.7 90.2 80.8 85.4 94.9 95.0 90.9 91.6
155.2 170.7 108.0 164.3 96.5 89.7 103.0 106.0 97.0 187.5 100.5 65.3 155.1 86.5 16.3 1.3 5.8 99.9 6.0 1.8 8.4 11.2
86.2 66.4 50.4 75.8 53.1 47.9 34.6 50.8 36.8 64.0 62.9 29.9 66.1 47.7 43.8 46.0 22.4 49.7 31.3 40.6 38.1 32.4
92.5 96.7 81.9 107.0 90.6 85.0 59.1 80.1 79.4 109.7 100.2 82.9 99.7 85.6 69.4 85.0 18.4 76.4 57.4 41.9 67.3 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
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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、以旧换新等补贴政策，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。
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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
一居室 前3名平均值 前20名平均值 二居室 前3名平均值 前20名平均值 三居室 前3名平均值 前20名平均值 1999年 2.2 2.1 2.8 2.1 2.2 2.1 2000年 3.5 2.8 3.5 2.9 3.9 2.6 2001年 3.9 3.5 4.9 4.3 4.6 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
单相最大电流 （测量时间） 折算 单相最大功率 平均每户 折合到用户功率( Pjs ) 表4 住宅楼多户需用系数统计
户数 需用系数 计算样本数
2户 0.84 110 3户 0.61 1220 4户 0.59 1446 17户 0.47 608 24户 0.42 1080 34户 0.38 244 48户 0.44 1461 1999年 235A (7.29, 21:15) 47kW (7.29, 21:15) 0.97kW（48户） 2.31kW 2000年 260 A (7.12, 21:00) 51.5kW (7.12, 21:00) 1.07 kW（48户） 2.54kW 2001年 265 A (7.18,21:00) 52.5kW (7.18,21:00) 1.09 kW（48户） 2.60kW 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。
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新建住宅小区的用电负荷计算（洙） - 图文
