居民住宅小区用电负荷分析与计算

摘要：众所周知，在电力系统中，要想确定供电等级和供电方式，必须进行用电负荷的计算，进行合理有效的用电负荷计算对于电力系统全局的把握是非常重要的。本文即对此展开讨论，对居民住宅小区的用电负荷计算方法进行了详细研究。

关键词：住宅小区；设备容量；负荷计算

近年来，城市居民住宅楼建设突飞猛进，分析和研究城市居民生活用电负荷的种类以及变化特点具有重要意义，它能够合理指导住宅小区配电变压器以及导线、电缆等设备的选择。在对居民住宅小区的用电负荷计算上，当下还没有出台具体的规范，这给电气工作人员带来了很大的难题。在过去的理论研究中，有很多关于住宅负荷计算的研究，本文结合相关的工程设计经验以及参阅大量文献，结合民用住宅小区用电的特点，给出了居民用电负荷计算的常见方法。

1.民用住宅小区用电特点以及负荷的确定

对民用住宅小区的用电特点进行分析。从生活用电负荷的角度来说，不同的城市有各自的特点，家用电器的种类不同也会导致用电负荷种类的变化。在过去，常见的全年性用电负荷包括：电灯、电视机、录音机以及洗衣机等，如今，已经扩大到如微波炉、电烤箱等。另外，很多用电负荷呈现季节性变化，如：空调、电取暖器等。当下，由于生活水平和生活习惯上的差异，对我国城市居民住宅小区的用电负荷进行规定和计算还没有形成统一的标准。因此，在具体计算上应该与各地方的特点相结合。

一个配套完善的综合性住宅小区，应该包含有完善的配套服务设施，有的还会布置有一些工作单位，能够将学习、工作和娱乐综合组织起来，这样居民能够就近上班和消费，在生活上十分方便，形成一个小的生活圈[1]。这种小区的用电特点是多样性。在小区中，不仅包括有一般性用户，还包括有重点用户，就住宅楼来说，不仅包括一般性住宅楼，还包括高层住宅楼，既有公用设施，又包含有市政建筑。因此，在预测用电负荷的时候应该按照不同的指标来进行。

可以将小区用电划分为：生活用电、公共用电、道路照明用电以及景观照明用电等。随着人们生活水平的不断提高，家用电器的日益普及，小区的用电负荷越来越大，也越来越复杂，表1给出了小区用电的估算指标[2]。

表1 小区用电估算指标

项目名称 建筑面积设备容量/（W.M-2） 需用系数

住宅 5到10KW每户 0.85

道路 4.5 1.00

中小学 30 0.85

托儿所 10～25 0.85

商店 50～75 0.85

办公大楼 80 0.85

集中供热锅炉房 30W/人 0.70

给排水 30W/人 0.85

2.居民住宅小区用电负荷计算方法

所谓用电负荷计算，是指对供电系统的电力负荷进行统计计算，根据计算出来的负荷按照发热条件选择系统中各元件的负荷值。需要明确的是计算负荷是一个假想的持续负荷。在供电系统中规定，以最大计算负荷作为选择电气设备的依据。在下文的方法介绍中，将计算负荷表示为Pjs。目前，已出现的用电负荷计算方法有：需要系数法、二项式法、利用系数法、单位面积法、单位指标法以及单位产品耗电量法等[3]。

2.1需要系数法

需要系数法计算用电负荷的公式为

（1）

其中，Kx表示需要系数， 表示用电设备组中全部设备的额定容量和，这种计算方法具有简单直观的特点，在当下的民用建筑用电负荷计算中使用较多。举例说明如下：

据相关统计可知，城市居民用电高峰期出现在夏天傍晚七点到晚上十点间，此时的用电负荷大约占到设备容量的45%，取需要系数为0.45，设备的功率因数取为0.9。假设住宅面积在70到100平方米，设备总额定容量14290W。则可按照式（1）计算出用电负荷为

（2）

2.2利用系数法

利用系数法的计算步骤是，首先求出最大系数，确定出最大负荷的平均值，然后分别考虑用电设备的台数以及功率的区别，将平均值乘以与有效台数有关的最大系数，即可得出计算负荷。利用系数法的计算方法十分繁琐，常常应用于工业中，在民用建筑的用电负荷计算中较少适用。

2.3二项式法

二项式法的计算公式为

（3）

其中，b，c分别为二项式的系数，PN表示用电设备组中全部设备的额定容量之和。PX表示x台容量最大的设备的容量之和。二项式法在工业中应用较多，常应用于设备少，设备容量相差较大的场合。

2.4单位面积用电指标法

在中小型城市中，按照建筑面积，可以将居民家庭用电取单位面积用电指标 =60～80 W/m2。同时，应该注意居民家庭面积较大时，应该取较小值，居民家庭面积较小时，应该取较大值。假设住宅面积在70到100平方米，按照平均面积为80平方米来计算，同时取 为76 W/m2，计算负荷的表达式为

（4）

可见这种方法计算出来的用电负荷与需要系数法计算出的用电负荷基本相同。

3.小区负荷计算及配电变压器的选择

对于中小城市的居民住宅来说，小区的规模通常都较小，多为6层以下的建筑，可以不用考虑电梯和中央空调等用电设备。因此，这类小区的用电负荷计算有自己的特点。

3.1 同时系数的选择

由于作息时间、生活习惯以及个人爱好的不同，小区用电的同时系数通常都较小，其取值与小区的规模有很大关系，当用户数较多时该值应该取得较小，当用户数较少时该值应该取得较大。本文给出同时系数的取值范围为：当住宅用户在50户以下时，同时系数取为0.55；当住宅用户在50到100之间时，同时系数取为0.50；当住宅用户在100到200之间时，同时系数取为0.45；当住宅用户在200到400之间时，同时系数取为0.40；400户以上时，取为0.35。

3.2 变压器容量的选择

中小城市住宅小区绝大多数属于三级负荷，在考虑供配电系统的时候，一般排除环网供电和双电源供电。根据我国的相关设计规范，遵循小容量多布点的原则，变电所内的单台变压器容量应该小于630 kVA

3.3 实例设计

某小区共有住户400，其住户面积均在100平方米以下，下面介绍确定该小区配电变压器容量和台数的具体方法。

1）需要系数法

（5）

2）单位面积用电指标法

（6）

据此，将小区划分为三个供电区域，相应设置三个组合式的箱变，选择的变压器容量均为400 kVA。在负荷高峰期，采用需要系数法时变压器的负载率为

（7）

当将一般负荷取为计算负荷的二分之一时，变压器的负载率为

（8）

根据电力变压器经济性运行的相关知识，将无功功率经济当量计入后，变压器的经济负荷通常在45%左右。由此可见，本文中设计实例所选择的结果不仅能够保证负荷的经济性运行，同时也能够满足最大负荷运行的相关要求。另外，设计中还为今后的负荷增长留有相应的裕度。

4 .结语

对城市居民的用电负荷进行计算，选择合适的配电变压器，需要考虑城市小区的规模和地域环境、经济水平等因素。我国幅员辽阔，地域广，地方性差异很大。就算是在同一地区，用电负荷也会存在很大差异，无法使用相同的方法进行用电负荷的计算。本文中涉及到的相关计算仅供人口在四五十万及以下规模的中小城市。

参考文献

[1] 朱莆泉.需要系数法负荷计算存在的问题及解决方法[J].建筑电气，2006，2：8～10

[2] 雍静主编.供配电系统[M].机械工业出版社，2004.69～70

[3] 建筑电气设计手册[M].中国建筑工业出版社.2000