高层住宅配电设计及负荷计算

1、高层住宅配电设计的负荷计算尉向荣（绍兴城市建设投资发展有限公司, 浙江 绍兴 312000）摘要随着建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，要正确选择各类配电设备的容量，就必须科学、合理的进行负荷计算。文章对负荷计算中的相关问题进行了分析和探讨，提出了新的工程计算方法。关键词高层住宅；负荷计算收稿日期 2005-作者简介尉向荣（1963-）,男,浙江绍兴人, 绍兴城市建设投资发展有限公司工程师, 研究方向：建筑电气设计、工程管理。1引言按照我国高层民用建筑设计防规范GB50045-95 (2001年版)的规定，凡10层及10层以上的住宅及建筑高度超过24米的其它民用建筑均属高层建

2、筑，随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，各种电气设备的使用日趋增多。 我国二十世纪80年代才开始进行高层建筑用电负荷的专题研究。许多计算都是照搬国外经验，但国情不同、地域不同，需要系数不合理，单位容量指标偏低。随着高层建筑的不断兴建，用电设备增加，特别是在高层建筑内，空调及电梯负荷的大量使用是电力负荷发生很大变化的一个很重要的因素。对于高层住宅的负荷计算，过去按插座、灯泡数统计，主要是考虑照明，后来按2kW/户统计。这样根据计算结果所选的开关及导线截面均偏小，所配置的电表容量偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。随着现代家用电器的广泛使用，每户实际设

3、备容量已超过20kW，使得按插座、灯泡统计和按2kW/户的负荷计算方法已不适应家庭用电负荷日益增长的现状及高层建筑用电的需求，正确确定用电的负荷尤为重要。要提高高层建筑配电系统的可靠性，正确选择各类配电设备的容量，就必须科学、合理的进行负荷计算。2负荷计算方法计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在建筑配电设计中，通常采用30min的最大平均负荷，作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。在工程上为方便计算，亦可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据。尖峰电流指单台或多台用电设

4、备持续is左右的最大负荷电流。一般取启动电流的周期分量。作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。2.1需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。其计算公式为：式中： 单元计算负荷，kW；用电设备的总功率，kW；需要系数，查有关设计手册。2.2 利用系数法采用利用系数求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实

5、测与统计较难，在高层建筑电气设计中一般不采用。2.3 二项式法在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。在高层建筑电气设计中，二项式法仅作为负荷计算的辅助方法。其基本的计算公式为：式中： 单元计算负荷，kW；用电设备的总功率，kW；用电设备组中n台最大功率用电设备的设备功率，kW；， 二项式系数，查有关工程设计手册。2.4 单位面积功率法单位面积功率法，又称为负荷密度法，是高层建筑电气设计中经常使用的方法，其计算公式为：式中： 总计算负荷，kW；负荷密度，W/m2；建筑面积，m2。2.5 计算方法确定原则在进行配电设计计算时，不同的阶段应采用不同

6、的计算方法。方案设计阶段可采用单位指标法:在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位面积功率法。电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算。电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法，一般用于支干线和配电屏(箱)的负荷计算。3高层住宅的负荷计算搞好高层住宅的电气设计，关键问题之一，就是如何确定住宅小区的电力计算负荷。3.1住宅家用电器的分类由于家用电器负荷大，是居民的用电负荷的决定因素，而反映该负荷的最重要的指标是就是各类家用电器的普及率(即平均每百户居民对某类家用电器的拥有量)，它是居民生

7、活水平的直接体现，其基值决定了现在居民的用电负荷，其发展速度决定了将来的用电量。家用电器普及率的发展规律可分为三个台阶，第一台阶的电器具有高普及率，如电视机、电冰箱、洗衣机等，这类电器称为第三类电器；第二台阶的电器具有中普及率，如微波炉、电水壶、电饭锅等，这类电器称为第二类家用电器；第三台阶的电器具有低普及率，如电灶、远红外医疗器、电热取暖器等，这类电器称为第一类家用电器。3.2确定每户计算容量的原则和方法每户用电容量的确定原则。对智能化住宅小区，应按小康型住宅确定每户计算容量。每个家庭一般有厨房用电设备、卫生洗浴设备、空调取暖设备和文化娱乐设备、照明设施、安防设施。智能化小区在工程设计中，总

8、体上要满足:高度的安全性、舒适的生活环境、足够的通信设备、完善的信息设施和智能化家庭系统。每户用电计算容量计算公式如下，式中： ， ， III、II、I类家用电器的需要系数，可取0. 50. 6；， ， III、II、I类家用电器的普及率，目前可近似为：=100%200%；=25%40%；=5%15%；， ， III、II、I类家用电器的设备标称容量。每户用电负荷的建议值。根据公式的计算和有关文献的分析提出高层智能住宅每户用电容量标准建议值如表1所示。表1 高层住宅每户用电容量的标准建议值(P/kW)气象区普通住宅中档住宅高档住宅一类468二类579三类6810住宅建筑的公共电力负荷的计算。居

9、住建筑的公共用电负荷大致可分为照明负荷和动力负荷两部分。居住建筑公共场所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用电负荷量与控制方法有关。公共辅助设施的动力负荷主要有：给水、排水的用电负荷、电梯用电负荷、北方冬季取暖用电负荷。3.3高层住宅供电变压器的容量 式中： 住宅小区总计算负荷，考虑了公共电力负荷和住宅电力负荷，kW；功率因素，取0.80.9.4结论本文针对高层建筑电气设计中存在的问题进行分析研究，指出以往常用的负荷计算方法不能适应高层住宅电气设备的用电需求，提出了新的实用的工程计算方法，研究与明确这方面的问题对于高层建筑的电气设计和施工具有十分重要的意义。实践证明这些方法是符合实

10、际用电情况的，该计算方法的应用将有助于提高高层建筑电气设计质量，提高供电气系统的可靠性、安全性，提高用电设备的使用效果具有积极意义。【参考文献】1李天恩.小康住宅电气设计M.北京：中国建筑工业出版社，1999.2戴瑜兴.智能化住宅电气工程设计J.低压电器，2002，(2).3戴瑜兴，汪鲁才.智能化住宅小区电力负荷的计算J.低压电器，2000，(5).4刘星平.无功补偿的应用实例J.电气时代，2001，(5).高层住宅配电设计的负荷计算研究尉向荣（绍兴城市建设投资发展有限公司, 浙江 绍兴 312000）摘要随着建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，要正确选择各类配电设备的容量，

11、就必须科学、合理的进行负荷计算。文章对负荷计算中的相关问题进行了分析和探讨，提出了新的工程计算方法。关键词高层住宅；负荷计算收稿日期 2005-作者简介尉向荣（1963-）,男,浙江绍兴人, 绍兴城市建设投资发展有限公司工程师, 研究方向：建筑电气设计、工程管理。1引言按照我国高层民用建筑设计防规范GB50045-95 (2001年版)的规定，凡10层及10层以上的住宅及建筑高度超过24米的其它民用建筑均属高层建筑，随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，各种电气设备的使用日趋增多。 我国二十世纪80年代才开始进行高层建筑用电负荷的专题研究。许多计算都是照搬国外经验，但国情不同、地域不同，需

12、要系数不合理，单位容量指标偏低。随着高层建筑的不断兴建，用电设备增加，特别是在高层建筑内，空调及电梯负荷的大量使用是电力负荷发生很大变化的一个很重要的因素。对于高层住宅的负荷计算，过去按插座、灯泡数统计，主要是考虑照明，后来按2kW/户统计。这样根据计算结果所选的开关及导线截面均偏小，所配置的电表容量偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。随着现代家用电器的广泛使用，每户实际设备容量已超过20kW，使得按插座、灯泡统计和按2kW/户的负荷计算方法已不适应家庭用电负荷日益增长的现状及高层建筑用电的需求，正确确定用电的负荷尤为重要。要提高高层建筑配电系统的可靠性

13、，正确选择各类配电设备的容量，就必须科学、合理的进行负荷计算。2负荷计算方法计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在建筑配电设计中，通常采用30min的最大平均负荷，作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。在工程上为方便计算，亦可作为电能消耗量及无功功率补偿的计算依据。尖峰电流指单台或多台用电设备持续is左右的最大负荷电流。一般取启动电流的周期分量。作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。2.1需要系

14、数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。其计算公式为：式中： 单元计算负荷，kW；用电设备的总功率，kW；需要系数，查有关设计手册。2.2 利用系数法采用利用系数求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较难，在高层建筑电气设计中一般不采用。2.3 二项式法在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。在高层建筑电气设计中，二项式法仅

15、作为负荷计算的辅助方法。其基本的计算公式为：式中： 单元计算负荷，kW；用电设备的总功率，kW；用电设备组中n台最大功率用电设备的设备功率，kW；， 二项式系数，查有关工程设计手册。2.4 单位面积功率法单位面积功率法，又称为负荷密度法，是高层建筑电气设计中经常使用的方法，其计算公式为：式中： 总计算负荷，kW；负荷密度，W/m2；建筑面积，m2。2.5 计算方法确定原则在进行配电设计计算时，不同的阶段应采用不同的计算方法。方案设计阶段可采用单位指标法:在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位面积功率法。2.5.2电设备台数较多，各台设备容量相差不悬

16、殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算。2.5.3电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法，一般用于支干线和配电屏(箱)的负荷计算。3高层住宅的负荷计算搞好高层住宅的电气设计，关键问题之一，就是如何确定住宅小区的电力计算负荷。3.1住宅家用电器的分类由于家用电器负荷大，是居民的用电负荷的决定因素，而反映该负荷的最重要的指标是就是各类家用电器的普及率(即平均每百户居民对某类家用电器的拥有量)，它是居民生活水平的直接体现，其基值决定了现在居民的用电负荷，其发展速度决定了将来的用电量。家用电器普及率的发展规律可分为三个台阶，第一台阶的电器具有高普及率，如电视机、电冰箱

17、、洗衣机等，这类电器称为第三类电器；第二台阶的电器具有中普及率，如微波炉、电水壶、电饭锅等，这类电器称为第二类家用电器；第三台阶的电器具有低普及率，如电灶、远红外医疗器、电热取暖器等，这类电器称为第一类家用电器。3.2确定每户计算容量的原则和方法每户用电容量的确定原则。对智能化住宅小区，应按小康型住宅确定每户计算容量。每个家庭一般有厨房用电设备、卫生洗浴设备、空调取暖设备和文化娱乐设备、照明设施、安防设施。智能化小区在工程设计中，总体上要满足:高度的安全性、舒适的生活环境、足够的通信设备、完善的信息设施和智能化家庭系统。每户用电计算容量计算公式如下，式中： ， ， III、II、I类家用电器的

18、需要系数，可取0. 50. 6；， ， III、II、I类家用电器的普及率，目前可近似为：=100%200%；=25%40%；=5%15%；， ， III、II、I类家用电器的设备标称容量。3.2.1每户用电负荷的建议值。根据公式的计算和有关文献的分析提出高层智能住宅每户用电容量标准建议值如表1所示。表1 高层住宅每户用电容量的标准建议值(P/kW)气象区普通住宅中档住宅高档住宅一类468二类579三类68103.2.2住宅建筑的公共电力负荷的计算。居住建筑的公共用电负荷大致可分为照明负荷和动力负荷两部分。居住建筑公共场所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用电负荷量与控制方法有关。公共辅助设施的动力负荷主要有：给水、排水的用电负荷、电梯用电负荷、北方冬季取暖用电负荷。3.3高层住宅供电变压器的容量 式中： 住宅小区总计算负荷，考虑了公共电力负荷和住宅电力负荷，kW；功率因素，取0.80.9.4结论本文针对高层建筑电气设计中存在的问题进行分析研究，指出以往常用的负