学文网摘要：根据当前住宅小区负荷发展实际，通过需用系数法方式，就如何选择城市住宅小区变压器以及出线电缆进行分析。
关键词：住宅小区 负荷 测算
中***分类号：F287文献标识码： A 文章编号：
城市住宅小区负荷准确测算是住宅小区电源设计的一个重要组成部分，直接影响住宅小区住户的供电能力。随着人民生活水平的不断提高，现代化电气设备逐步进入普通家庭。结合城市住宅小区用电实际以及对今后用电负荷发展的展望，通过需用系数法对住宅小区负荷进行测算，提出如何准确测算住宅小区用电负荷，合理配置住宅小区配电变压器以及出线电缆，保证小区内住宅负荷发展需求。
一、小区住宅负荷计算：
（1）单户住宅负荷计算：根据城市负荷使用情况分析，居民用电的最大负荷出现在19～22时间段。 下面结合城市家用电器实际使用和发展情况来统计分析一般城市住宅用户负荷。
居民家用电器使用情况统计表
上表为一个89m2中型住宅（2室2厅1卫）用户一般家用电器基本普及情况下的负荷数据，本文按照家庭常用负荷和非常用负荷分别进行计算，这样每户住宅用电负荷计算如下：
住宅用电单户需用负荷：Pj=Kz×ΣPe
式中，Kz――家用电器的计算需要系数。
ΣPe――家用电器设备的设备额定容量。
依照《民用建筑电气设计规范》确定，住宅负荷需用系数取0.3―0.5，我们对常用负荷取0.5，其他负荷取0.3；由此得出这个中型住宅的用电负荷为：
家庭常用负荷是Pj=0.5×6030=3015 W
家庭不常用负荷是Pj=0.3×8390=2517 W
需用总负荷是Pjz=(3015+2517)÷1000=5.532 KW＜6.0 KW
这是按家用电器基本普及（未按照采用节能电器考虑）的情况下统计的需用负荷，经实践检验城市住宅小区的住宅面积按照住宅配电可分为三类：60m2以下的为小型，60～90m2为中型，90-150m2以上为大型。因此，普通住宅用户的计算负荷小型住户取4KW，中型住宅取6KW，大型住宅取8-10KW完全能够满足家庭负荷发展需要。
（2）小区住宅负荷计算
按需用系数法计算负荷，小区住宅负荷计算表达式如下：
PM=ΣPjz×Ni×η
式中PM――实际最大负荷，KW。
Pjz――单位户数计算负荷，KW/户。
Ni――不同负荷标准住户数。
η――同时系数，取值范围见下表。
城市住宅负荷同时系数η取值表
二、小区其它负荷计算
通过需用系数法计算的住宅小区住宅负荷，还未考虑小区公用照明、物业办公以及商业。涉及高层住宅还应考虑电梯、供水等相关负荷。
（1）、电梯负荷
Pd=∑Pdi×ηD
式中Pd――电梯实际最大总负荷。
Pdi――单部电梯负荷。一般单台电梯功率为10-14KW/台，在实际负荷测算中按设计负荷或实际设备容量计算。
ηd――多部电梯运行时的同时系数，根据《通用用电设备配电设计规范》规定，ηD取值如下表。
多部电梯同时系数一览表
（2）供水水泵负荷（通风设施负荷计算同此法）
PMS=∑PSi×Nsi
式中PMS――水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷，KW。
PSi――各类水泵的单台最大负荷，KW。
NSi――最大运行方式下各类水泵的台数。
（3）、物业办公以及商业负荷
PWM=Ped×S×η
式中PWM――物业办公以及商业用电实际最大负荷，KW。
Ped――单位面积计算负荷，W/m2。
S――物业办公楼及商场总面积，根据相关资料，办公以及商业负荷可按建筑面积60W-80W/m2负荷密度选择。大型商场可按80W/m2负荷密度选择；一般住宅小区负荷设计仅仅涉及小型商场，用电负荷小，负荷密度可按60W/m2选取。
η――同时系数，根据有关资料，办公及商场负荷同时率可根据实际情况取0.8―0.95，建议按0.8取。
（4）、公用照明
公用照明负荷PG (单位KW)，由于其负荷为照明灯具，基本全部使用，故统计公用照明负荷按照实际设计容量进行累加计算。
这样，住宅小区的综合最大负荷：P∑=PM+Pd+PMS+PWM+PG
综合考虑住宅小区住宅负荷、电梯、供水、办公、商场以及公用照明用电，即可确定住宅小区总体负荷。
三、变压器以及出线电缆的选择
（一）变压器的选择
1、变压器容量的选择
我们在平时选用配电变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处于过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一。
变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.6～0.7之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。根据居民住宅负荷供电可靠性要求，对住宅小区配电变压器一般采用多布点深入供电，尽量贴近负荷中心。住宅小区变电所单台变压器容量不宜大于1250kVA；一般要求单台变压器供电户数不超过300户时，配电变压器容量不宜超过800kVA。变压器供电范围不宜太分散，负荷过于分散应考虑采用多台小变压器深入供电方式，以提高供电可靠性。对小区锅炉用电、中央空调等其他大型负荷，应根据负荷设计需求单独配置变压器供电。
配电变压器容量应根据小区某一台变压器供电区域内综合住宅小区的综合最大负荷来计算。
S= P∑÷cosφ
式中P∑――变压器供电区域内综合最大负荷，KW。
cosφ――负荷功率因数，由于居民用电基本感性负荷，故取负荷功率因数为0.7。
加设无功功率补偿装置，可使供电系统的电能损耗和电压损耗降低，从而可选较小容量的电力变压器。。由此可见，利用无功补偿提高功率因数，可以减少投资和节约有色金属，对整个供电系统大有好处。
综上所述，电力变压器容量的选择取决于计算负荷，而计算负荷又与系统中的负荷大小和负荷特性以及系统中的功率补偿装置有关；可依据这两点和实际情况灵活选择变压器的容量。
2、变压器台数的选择
变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当装设一台变压器时，考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70%～85%。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：
（1）有大量一级或二级负荷：在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级负荷的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。
（2）季节性负荷变化较大：根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、节约电能。
（3）集中负荷容量较大：虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，这时也应装设两台及以上变压器。
当备用电源容量受到限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电，以方便备用电源的切换。
对两台以上变压器的变电所的两台并列运行变压器通常采用等容量的，每台容量应同时满足以下两个条件：
a、满足总计算负荷70%的需要；
b、满足全部一、二级负荷需要。
条件a是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。而条件b是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。
（二）电缆的选择
1、电缆型号的选择
选用电线电缆时，要考虑用途，敷设条件及安全性。
根据用途的不同，可选用电力电缆、架空绝缘电缆、控制电缆等；
根据敷设条件的不同，可选用一般塑料绝缘电缆、钢带铠装电缆、钢丝铠装电缆、防腐电缆等；
根据安全性要求，可选用不延燃电缆、阻燃电缆、无卤阻燃电缆、耐火电缆等。
2、电缆规格的选择
确定电线电缆的使用规格 (导体截面)时，一般应考虑发热、电压损失、经济电流密度、机械强度等选择条件。
低压动力线因其负荷电流较大，故一般先按发热条件选择截面，然后验算其电压损失和机械强度；低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度；对高压线路，则先按经济电流密度选择截面，然后验算其发热条件和允许电压损失。
每幢住宅楼应有单独的低压电缆进线，且每路电源进线所辖单元数不宜超过3个。对单元出线负荷以及在同一出线上供电的若干个单元负荷的选择，应分别按照单元户数以及同一出线上的若干个单元住宅总户数分别选择用电同时系数进行计算和选择供电电缆。
电缆截面的选择，一般按电缆长期允许载流量和允许电压损耗确定，并考虑环境温度变化影响，以满足最大工作电流作用下缆芯温度不超过按电缆使用寿命确定的允许值。考虑负荷安全可靠送出，单回出线电流原则上不大于400安。
按长期工作电流选择截面，即Imax≤Iux
式中，Imax――电路长期最大工作电流，A。
Iux――在规定条件下，电缆允许的长期工作电流，A。
允许电压损耗确定可按线路损耗计算进行验证。
上述方法适合城市新建居民住宅小区负荷计算和城市电网“一户一表”改造负荷要求，能够满足城市中长期居民负荷增长需求。当然，在实际负荷测算中，还必须结合住宅小区住户类别和公配设施的差异以及是否采用节能用电设施等多方面因素才能准确进行住宅负荷测算，合理选择变压器和电线电缆。作为建设工程的电气工程师应把好工程设计关，尽量采用节能高效用电设施和电气产品，做到安全可靠、技术先进、经济合理；从而积极响应国家的环保***策―节省能源，造福社会。
参考文献：1、JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》
2、JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》
3、GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》
4、GB50052-2009《供配电系统设计规范》
5、GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》
作者简介：庞海明，1970-11-05出生，男，秦皇岛市海港区人，现任职秦皇岛嘉德房地产开发有限公司电气工程师。
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