高層住宅配電設(shè)計(jì)及負(fù)荷計(jì)算

1、高層住宅配電設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算尉向榮（紹興城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司, 浙江 紹興 312000）摘要隨著建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，要正確選擇各類配電設(shè)備的容量，就必須科學(xué)、合理的進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。文章對(duì)負(fù)荷計(jì)算中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討，提出了新的工程計(jì)算方法。關(guān)鍵詞高層住宅；負(fù)荷計(jì)算收稿日期 2005-作者簡(jiǎn)介尉向榮（1963-）,男,浙江紹興人, 紹興城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司工程師, 研究方向：建筑電氣設(shè)計(jì)、工程管理。1引言按照我國(guó)高層民用建筑設(shè)計(jì)防規(guī)范GB50045-95 (2001年版)的規(guī)定，凡10層及10層以上的住宅及建筑高度超過(guò)24米的其它民用建筑均屬高層建

2、筑，隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種電氣設(shè)備的使用日趨增多。 我國(guó)二十世紀(jì)80年代才開始進(jìn)行高層建筑用電負(fù)荷的專題研究。許多計(jì)算都是照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，但國(guó)情不同、地域不同，需要系數(shù)不合理，單位容量指標(biāo)偏低。隨著高層建筑的不斷興建，用電設(shè)備增加，特別是在高層建筑內(nèi)，空調(diào)及電梯負(fù)荷的大量使用是電力負(fù)荷發(fā)生很大變化的一個(gè)很重要的因素。對(duì)于高層住宅的負(fù)荷計(jì)算，過(guò)去按插座、燈泡數(shù)統(tǒng)計(jì)，主要是考慮照明，后來(lái)按2kW/戶統(tǒng)計(jì)。這樣根據(jù)計(jì)算結(jié)果所選的開關(guān)及導(dǎo)線截面均偏小，所配置的電表容量偏小，造成經(jīng)常性的負(fù)荷跳閘，超負(fù)荷運(yùn)行而燒壞開關(guān)、電表、電線的現(xiàn)象常有發(fā)生。隨著現(xiàn)代家用電器的廣泛使用，每戶實(shí)際設(shè)

3、備容量已超過(guò)20kW，使得按插座、燈泡統(tǒng)計(jì)和按2kW/戶的負(fù)荷計(jì)算方法已不適應(yīng)家庭用電負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)狀及高層建筑用電的需求，正確確定用電的負(fù)荷尤為重要。要提高高層建筑配電系統(tǒng)的可靠性，正確選擇各類配電設(shè)備的容量，就必須科學(xué)、合理的進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。2負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在建筑配電設(shè)計(jì)中，通常采用30min的最大平均負(fù)荷，作為按發(fā)熱條件選擇配電變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù)，并用來(lái)計(jì)算電壓損失和功率損耗。在工程上為方便計(jì)算，亦可作為電能消耗量及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)

4、備持續(xù)is左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流的周期分量。作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。2.1需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。其計(jì)算公式為：式中： 單元計(jì)算負(fù)荷，kW；用電設(shè)備的總功率，kW；需要系數(shù)，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。2.2 利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)

5、測(cè)與統(tǒng)計(jì)較難，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中一般不采用。2.3 二項(xiàng)式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，二項(xiàng)式法僅作為負(fù)荷計(jì)算的輔助方法。其基本的計(jì)算公式為：式中： 單元計(jì)算負(fù)荷，kW；用電設(shè)備的總功率，kW；用電設(shè)備組中n臺(tái)最大功率用電設(shè)備的設(shè)備功率，kW；， 二項(xiàng)式系數(shù)，查有關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。2.4 單位面積功率法單位面積功率法，又稱為負(fù)荷密度法，是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的方法，其計(jì)算公式為：式中： 總計(jì)算負(fù)荷，kW；負(fù)荷密度，W/m2；建筑面積，m2。2.5 計(jì)算方法確定原則在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，不同的階段應(yīng)采用不同

6、的計(jì)算方法。方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法:在初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，宜采用需要系數(shù)法；對(duì)于住宅，在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均可采用單位面積功率法。電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算。電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用二項(xiàng)式法，一般用于支干線和配電屏(箱)的負(fù)荷計(jì)算。3高層住宅的負(fù)荷計(jì)算搞好高層住宅的電氣設(shè)計(jì)，關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是如何確定住宅小區(qū)的電力計(jì)算負(fù)荷。3.1住宅家用電器的分類由于家用電器負(fù)荷大，是居民的用電負(fù)荷的決定因素，而反映該負(fù)荷的最重要的指標(biāo)是就是各類家用電器的普及率(即平均每百戶居民對(duì)某類家用電器的擁有量)，它是居民生

7、活水平的直接體現(xiàn)，其基值決定了現(xiàn)在居民的用電負(fù)荷，其發(fā)展速度決定了將來(lái)的用電量。家用電器普及率的發(fā)展規(guī)律可分為三個(gè)臺(tái)階，第一臺(tái)階的電器具有高普及率，如電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等，這類電器稱為第三類電器；第二臺(tái)階的電器具有中普及率，如微波爐、電水壺、電飯鍋等，這類電器稱為第二類家用電器；第三臺(tái)階的電器具有低普及率，如電灶、遠(yuǎn)紅外醫(yī)療器、電熱取暖器等，這類電器稱為第一類家用電器。3.2確定每戶計(jì)算容量的原則和方法每戶用電容量的確定原則。對(duì)智能化住宅小區(qū)，應(yīng)按小康型住宅確定每戶計(jì)算容量。每個(gè)家庭一般有廚房用電設(shè)備、衛(wèi)生洗浴設(shè)備、空調(diào)取暖設(shè)備和文化娛樂(lè)設(shè)備、照明設(shè)施、安防設(shè)施。智能化小區(qū)在工程設(shè)計(jì)中，總

8、體上要滿足:高度的安全性、舒適的生活環(huán)境、足夠的通信設(shè)備、完善的信息設(shè)施和智能化家庭系統(tǒng)。每戶用電計(jì)算容量計(jì)算公式如下，式中： ， ， III、II、I類家用電器的需要系數(shù)，可取0. 50. 6；， ， III、II、I類家用電器的普及率，目前可近似為：=100%200%；=25%40%；=5%15%；， ， III、II、I類家用電器的設(shè)備標(biāo)稱容量。每戶用電負(fù)荷的建議值。根據(jù)公式的計(jì)算和有關(guān)文獻(xiàn)的分析提出高層智能住宅每戶用電容量標(biāo)準(zhǔn)建議值如表1所示。表1 高層住宅每戶用電容量的標(biāo)準(zhǔn)建議值(P/kW)氣象區(qū)普通住宅中檔住宅高檔住宅一類468二類579三類6810住宅建筑的公共電力負(fù)荷的計(jì)算。居

9、住建筑的公共用電負(fù)荷大致可分為照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷兩部分。居住建筑公共場(chǎng)所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用電負(fù)荷量與控制方法有關(guān)。公共輔助設(shè)施的動(dòng)力負(fù)荷主要有：給水、排水的用電負(fù)荷、電梯用電負(fù)荷、北方冬季取暖用電負(fù)荷。3.3高層住宅供電變壓器的容量 式中： 住宅小區(qū)總計(jì)算負(fù)荷，考慮了公共電力負(fù)荷和住宅電力負(fù)荷，kW；功率因素，取0.80.9.4結(jié)論本文針對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，指出以往常用的負(fù)荷計(jì)算方法不能適應(yīng)高層住宅電氣設(shè)備的用電需求，提出了新的實(shí)用的工程計(jì)算方法，研究與明確這方面的問(wèn)題對(duì)于高層建筑的電氣設(shè)計(jì)和施工具有十分重要的意義。實(shí)踐證明這些方法是符合實(shí)

10、際用電情況的，該計(jì)算方法的應(yīng)用將有助于提高高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高供電氣系統(tǒng)的可靠性、安全性，提高用電設(shè)備的使用效果具有積極意義。【參考文獻(xiàn)】1李天恩.小康住宅電氣設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.2戴瑜興.智能化住宅電氣工程設(shè)計(jì)J.低壓電器，2002，(2).3戴瑜興，汪魯才.智能化住宅小區(qū)電力負(fù)荷的計(jì)算J.低壓電器，2000，(5).4劉星平.無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用實(shí)例J.電氣時(shí)代，2001，(5).高層住宅配電設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算研究尉向榮（紹興城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司, 浙江 紹興 312000）摘要隨著建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，要正確選擇各類配電設(shè)備的容量，

11、就必須科學(xué)、合理的進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。文章對(duì)負(fù)荷計(jì)算中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討，提出了新的工程計(jì)算方法。關(guān)鍵詞高層住宅；負(fù)荷計(jì)算收稿日期 2005-作者簡(jiǎn)介尉向榮（1963-）,男,浙江紹興人, 紹興城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司工程師, 研究方向：建筑電氣設(shè)計(jì)、工程管理。1引言按照我國(guó)高層民用建筑設(shè)計(jì)防規(guī)范GB50045-95 (2001年版)的規(guī)定，凡10層及10層以上的住宅及建筑高度超過(guò)24米的其它民用建筑均屬高層建筑，隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種電氣設(shè)備的使用日趨增多。 我國(guó)二十世紀(jì)80年代才開始進(jìn)行高層建筑用電負(fù)荷的專題研究。許多計(jì)算都是照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，但國(guó)情不同、地域不同，需

12、要系數(shù)不合理，單位容量指標(biāo)偏低。隨著高層建筑的不斷興建，用電設(shè)備增加，特別是在高層建筑內(nèi)，空調(diào)及電梯負(fù)荷的大量使用是電力負(fù)荷發(fā)生很大變化的一個(gè)很重要的因素。對(duì)于高層住宅的負(fù)荷計(jì)算，過(guò)去按插座、燈泡數(shù)統(tǒng)計(jì)，主要是考慮照明，后來(lái)按2kW/戶統(tǒng)計(jì)。這樣根據(jù)計(jì)算結(jié)果所選的開關(guān)及導(dǎo)線截面均偏小，所配置的電表容量偏小，造成經(jīng)常性的負(fù)荷跳閘，超負(fù)荷運(yùn)行而燒壞開關(guān)、電表、電線的現(xiàn)象常有發(fā)生。隨著現(xiàn)代家用電器的廣泛使用，每戶實(shí)際設(shè)備容量已超過(guò)20kW，使得按插座、燈泡統(tǒng)計(jì)和按2kW/戶的負(fù)荷計(jì)算方法已不適應(yīng)家庭用電負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)狀及高層建筑用電的需求，正確確定用電的負(fù)荷尤為重要。要提高高層建筑配電系統(tǒng)的可靠性

13、，正確選擇各類配電設(shè)備的容量，就必須科學(xué)、合理的進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。2負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在建筑配電設(shè)計(jì)中，通常采用30min的最大平均負(fù)荷，作為按發(fā)熱條件選擇配電變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù)，并用來(lái)計(jì)算電壓損失和功率損耗。在工程上為方便計(jì)算，亦可作為電能消耗量及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)is左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流的周期分量。作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。2.1需要系

14、數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。其計(jì)算公式為：式中： 單元計(jì)算負(fù)荷，kW；用電設(shè)備的總功率，kW；需要系數(shù)，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。2.2 利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)較難，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中一般不采用。2.3 二項(xiàng)式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，二項(xiàng)式法僅

15、作為負(fù)荷計(jì)算的輔助方法。其基本的計(jì)算公式為：式中： 單元計(jì)算負(fù)荷，kW；用電設(shè)備的總功率，kW；用電設(shè)備組中n臺(tái)最大功率用電設(shè)備的設(shè)備功率，kW；， 二項(xiàng)式系數(shù)，查有關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。2.4 單位面積功率法單位面積功率法，又稱為負(fù)荷密度法，是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的方法，其計(jì)算公式為：式中： 總計(jì)算負(fù)荷，kW；負(fù)荷密度，W/m2；建筑面積，m2。2.5 計(jì)算方法確定原則在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，不同的階段應(yīng)采用不同的計(jì)算方法。方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法:在初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，宜采用需要系數(shù)法；對(duì)于住宅，在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均可采用單位面積功率法。2.5.2電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸

16、殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算。2.5.3電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用二項(xiàng)式法，一般用于支干線和配電屏(箱)的負(fù)荷計(jì)算。3高層住宅的負(fù)荷計(jì)算搞好高層住宅的電氣設(shè)計(jì)，關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是如何確定住宅小區(qū)的電力計(jì)算負(fù)荷。3.1住宅家用電器的分類由于家用電器負(fù)荷大，是居民的用電負(fù)荷的決定因素，而反映該負(fù)荷的最重要的指標(biāo)是就是各類家用電器的普及率(即平均每百戶居民對(duì)某類家用電器的擁有量)，它是居民生活水平的直接體現(xiàn)，其基值決定了現(xiàn)在居民的用電負(fù)荷，其發(fā)展速度決定了將來(lái)的用電量。家用電器普及率的發(fā)展規(guī)律可分為三個(gè)臺(tái)階，第一臺(tái)階的電器具有高普及率，如電視機(jī)、電冰箱

17、、洗衣機(jī)等，這類電器稱為第三類電器；第二臺(tái)階的電器具有中普及率，如微波爐、電水壺、電飯鍋等，這類電器稱為第二類家用電器；第三臺(tái)階的電器具有低普及率，如電灶、遠(yuǎn)紅外醫(yī)療器、電熱取暖器等，這類電器稱為第一類家用電器。3.2確定每戶計(jì)算容量的原則和方法每戶用電容量的確定原則。對(duì)智能化住宅小區(qū)，應(yīng)按小康型住宅確定每戶計(jì)算容量。每個(gè)家庭一般有廚房用電設(shè)備、衛(wèi)生洗浴設(shè)備、空調(diào)取暖設(shè)備和文化娛樂(lè)設(shè)備、照明設(shè)施、安防設(shè)施。智能化小區(qū)在工程設(shè)計(jì)中，總體上要滿足:高度的安全性、舒適的生活環(huán)境、足夠的通信設(shè)備、完善的信息設(shè)施和智能化家庭系統(tǒng)。每戶用電計(jì)算容量計(jì)算公式如下，式中： ， ， III、II、I類家用電器的

18、需要系數(shù)，可取0. 50. 6；， ， III、II、I類家用電器的普及率，目前可近似為：=100%200%；=25%40%；=5%15%；， ， III、II、I類家用電器的設(shè)備標(biāo)稱容量。3.2.1每戶用電負(fù)荷的建議值。根據(jù)公式的計(jì)算和有關(guān)文獻(xiàn)的分析提出高層智能住宅每戶用電容量標(biāo)準(zhǔn)建議值如表1所示。表1 高層住宅每戶用電容量的標(biāo)準(zhǔn)建議值(P/kW)氣象區(qū)普通住宅中檔住宅高檔住宅一類468二類579三類68103.2.2住宅建筑的公共電力負(fù)荷的計(jì)算。居住建筑的公共用電負(fù)荷大致可分為照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷兩部分。居住建筑公共場(chǎng)所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用電負(fù)荷量與控制方法有關(guān)。公共輔助設(shè)施的動(dòng)力負(fù)荷主要有：給水、排水的用電負(fù)荷、電梯用電負(fù)荷、北方冬季取暖用電負(fù)荷。3.3高層住宅供電變壓器的容量 式中： 住宅小區(qū)總計(jì)算負(fù)荷，考慮了公共電力負(fù)荷和住宅電力負(fù)荷，kW；功率因素，取0.80.9.4結(jié)論本文針對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，指出以往常用的負(fù)