用電系數(shù)確定

1、目前，我國住宅業(yè)蓬勃發(fā)展，日新月異。進行住宅電氣設計時，對于 負荷計算,尤其 是其中的需要系數(shù)如何確定，每個電氣設計人員都不可回避。需要系數(shù)是一個至關重要的數(shù)據(jù)，直接影響到負荷計算結果。而恰恰就是這個關鍵系數(shù)，在現(xiàn)行電氣設計手冊中，表述得較為籠統(tǒng)、模糊。如一些手冊中推薦，住宅需 要系數(shù)（K值）選取方法為，“2戶以下，取0.6以上；20戶50戶，取0.50.6 ;50戶100戶，取0.40.5 ; 100戶以上，取0.4以下”。該方法有以下不足之處：a. 不確定性過強。如95戶、200戶時，K值分別應為多大？無從得知。b.可能導致 反常結果。例如，按上述方法，95戶、100戶時K值分別可取0.4

2、3、0.4,每戶安裝功率取6kW，貝U 95戶時的Pjs=95 6 0.43=245.1kW ;而100戶時的Pjs=100 6 0.4=240kW。即95戶計算功率反而大于100戶計算功率！這顯然是不合 常規(guī)的，而其根源就在于需要系數(shù)（K值）的不確定性。到底如何確定需要系數(shù)？能否實現(xiàn)住宅戶數(shù)與需要系數(shù)對應？下文將著重解決這一問題，并對負荷計算中的住戶安裝功率、進戶開關選擇等問題亦作簡單探討。2模擬公式推導眾所周知，建立住宅戶數(shù)與需要系數(shù)之間的數(shù)學關系式，實際上只能是推想的模擬 公式。下述推導，雖屬經(jīng)驗型”與數(shù)學型”之結合，卻較客觀地虛擬了實際工程情況， 提供了較高的模擬精度，因而必將大大地方

3、便工程設計，值得向大家推薦。探索模擬公式之前，有三點規(guī)律值得注意： a.戶數(shù)（N）較少時，需要系數(shù)（K）為 1; b.需要系數(shù)（K）隨著N值增大而逐漸減小，即 KhK KN-1 （KN系N所對應的K 值）；而且減小速率先急后緩；c.每戶安裝功率P相同時，小戶數(shù)總計算負荷恒小于大戶數(shù)總計算負荷，即（N-1 ） P KN-1<N P KN,或 KN>KN-1 （N-1）/N?；谝陨戏治?，本文認定，戶數(shù) "6時，K0=1 ;其后，每遞增3戶，K值作一次 調(diào)整。調(diào)整后之K值，等于調(diào)整系數(shù)乘以調(diào)整前之K值。而調(diào)整系數(shù)如何選取呢？令 N為 3 的整數(shù)倍，且 N>9,貝U因 K

4、N>KN-1 (N-1)/N,故有 KN-2>KN-3 (N-3)/(N-2); 又根據(jù)約定可知， KN-2=KN-1=KN,故有 KN>KN-3 (N-3)/(N-2)。因(N-1)/N>(N-3)/(N-2),故不妨令 KN=KN-3 (N-1)/N),亦即調(diào)整系數(shù)取為(N-1)/N。(注 意，KN與下述的Kn意義有所不同)。舉例說明。當N=7、8、9時，K值均相同，且此時 K1=K0 (9-1 ) /9=1 (8/9)=8/9 ; 當 N=10、11、12 時，K2=K1 (12-1 ) /12= (8/9) - (11/12);當 N=13、14、15 時，K3

5、=K2 (15-1 ) /15= (8/9) - (11/12 ) - (14/15) ; ；當 N=3n 4、3n 5、 3n 6 (n=1、2、3、4、)時， Kn=Kn-1 (3n 5)/(3n 6)=(8/9) - (11/12) - (14/15) (3n2)/(3n 3)3n 6) - (3n 5)/(=2 - 8 - 11 14 (3n2) - (3n 5)/3) - (n 2)!式(1)即為需要系數(shù)Kn的模擬計算式(由數(shù)學歸納法可證明，此處從略)。它體 現(xiàn)了需要系數(shù)K與戶數(shù)N之間的一種內(nèi)在聯(lián)系。當然，在實際工程應用中，若直接 套用上述公式進行手工 計算，則過程極為繁瑣；即使是普

6、通電腦運算，至 N=500戶 左右時，也告 結果溢出”。此時，只要巧妙利用 Kn/Kn-1=(3n 5)/(3n 6)這一間接關 系式，并借助于電腦編程，則諸多麻煩迎刃而解。隨后即給出由電腦編程 計算出的K 值。3需要系數(shù)的選取需要系數(shù)可參照下表選取。戶數(shù)(N) < 69121518212427需要系數(shù)(K) 10.890.820.760.720.680.660.63戶數(shù)(N) 3034384246505458需要系數(shù)(K) 0.610.580.560.550.520.510.500.49戶數(shù)（N） 6266707478829095需要系數(shù)（K） 0.480.470.460.450.45

7、0.440.430.42 戶數(shù)（N） 100110120130140150160180需要系數(shù)（K） 0.410.400.390.380.370.360.350.34 戶數(shù)（N） 200220240260280300330360需要系數(shù)（K） 0.330.320.310.300.290.290.280.27戶數(shù)（N） 4004505006007008009001000需要系數(shù)（K） 0.260.250.240.230.220.210.200.19說明：a.任意戶數(shù)的K值均可由程序得知。限于篇幅，上表中僅選取了部分數(shù)據(jù)（程 序中，"1200戶）。b.為使負荷計算結果更切合實際，表中的

8、N值系指單臺變壓器所 負擔的住宅總戶數(shù)。例如，某住宅小區(qū)共有 1000戶，擬由兩臺變壓器供電，每臺大 致承擔500戶的負荷，則在負荷計算時，宜選取表中N=500、K=0.24這組數(shù)據(jù)，而不 是 N=1000、K=0.19。4計算需要系數(shù)的電腦源程序4.1源程序如下：</P><P>4.2關于源程序的簡要說明a. 程序運行于DOS中文平臺下的QBASIC環(huán)境；b. 程序除著重計算K值以外，附帶給出總計算功率、視在功率及計算電流等值；所選 取變壓器僅計及住戶 負荷；c. 補償前COS）=0.85;補償后CO隆'=0.92支壓器負荷率0 =0.85;5住戶安裝功率的確定

9、現(xiàn)代家用電器品種繁多。每戶所有電器功率累加起來，一般從幾千瓦到幾十千瓦不等。但若簡單地以此累加值作為每戶安裝功率，顯然是不恰當?shù)?。確定住戶安裝功 率時，可遵循兩條原則：a.遵照當?shù)毓╇姴块T的相關規(guī)定；b.滿足若干年限（如15 年）內(nèi)，該地區(qū)大多數(shù)（而不是全部）住戶最大可能達到的用電高峰需要。例如，目前深圳地區(qū)普通用戶的安裝功率一般取4kW10kW/戶，具體值視戶型而定，其中尤以取值6kW最為常見。6住戶進戶開關的選擇對應于安裝功率為4、6、8、10kW ,戶配電箱的總開關額定電流可分別選擇為20A、32A、40A、50A （在此，均指單相值）。當然，此作法與 << 民用建筑電氣設計

10、規(guī) 范>>3.3.11.2條存在部分 神突”。該條規(guī)定：由地區(qū)公共低壓電網(wǎng)供電的 220V照明 負荷，線路電流不超過30A時，可用220V單相供電，否則應以220/380V三相四線 制供電”。不過，在實際設計工作中，適時 突破”（即優(yōu)先采用單相而不是三相供電） 該條規(guī)定已是屢見不鮮，原因如下：a. 該條規(guī)范規(guī)定的本意是為了降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對稱度；只要設計時，保 證了某個門棟乃至整幢住宅 負荷就地三相平衡（不平衡度v 15 ,則線路單相電流不超 過50A時，均以220V單相供電，似仍是可行的。b. 與住戶單相總開關比較，住戶三相總開關與分開關之間的整定配合較為不易，即 配電靈

11、活性較差；c. 以三相電表計量單相 負荷，結果不夠理想；且三相電表及三相開關的成本都顯著抬 局。隨著國民生活水平的提高和房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,各地新建中高檔住宅小區(qū)越來越多。準確計算出住宅小區(qū)的用電負荷，合理選擇配變電設施，才能既滿足小區(qū)居民現(xiàn)在及將來的用電需要，又能合理降低工程造價、節(jié)省投資。新的住宅設計規(guī)范對各類住宅的設計容量、 進戶線、電表容量都作了規(guī)定，筆者認為此 標準較切合中國人口眾多而能源又相對較少的實際情況，有一定的先進性，按此設計的住宅用電水準應至少可保證2。3。年不落后。 但該規(guī)范對各單元、 樓、小區(qū)的負荷計算的需要系數(shù)取值未作規(guī)定，有的地方住宅標準列了一些具體數(shù)據(jù)，但各地標準

12、相差較大。表中住宅戶數(shù)指接于一相電源的戶數(shù)，由表可知，北京市規(guī)定2 0 0戶以上的住宅Kx取0 . 2 6,而重慶市的標準為0 . 46-0. 4 2 ,比北京市標準高了約70%,按兩個標準計算的小區(qū)負荷差距甚大。另外，住宅設計規(guī)范 中規(guī)定四類住宅每戶負荷按4 kW,而江蘇、上海等地方標準中已將三類住宅每戶負荷提高到6 kW、四類住宅每戶負荷提高到8kW,兩者若按同樣的需要系數(shù)計算，得到的住宅小區(qū)負荷也相距甚遠。到底如何計算整個小區(qū)的用電負荷，許多設計人員無所適從。為了真正摸清小區(qū)用電負荷情況， 筆者對所在公司整個生活區(qū)的用電狀況作了深入的調(diào)查分析，所有數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場抄表所得。本公司為大型國營上

13、市公司，生活區(qū)始建于1982年，分多年陸續(xù)建設，至2 0 0 1年大致建成， 建筑面積約1 0 0,0 0 0 0 m 2 ,共有兩、三居室住宅1 5 0 0。套左右，9 5年前建成的老住宅按一戶4 kW用電負荷標準改造配置了 2 0 A電表和進戶線， 一部分新建住宅按每戶6 kW用電負荷標準設計。所有生活區(qū)用電均由我公司自備發(fā)電廠以1 OkV電纜、 架空線引入，由于是自備電廠， 電價只及周圍城市 居民用電電價的一半。另外，由于公司歷年效益較好，居民人均收入高于周圍大中城市，所以公司生活區(qū)目前用電水準應能代表各類新建中檔住宅小區(qū)近幾年的用電水平。筆者所處地為長江下游地區(qū)，夏天氣溫高、濕度大，用

14、電最高峰為78月的1 82 1時，主要負荷為制冷空調(diào)器，每百戶空調(diào)擁有量已達1 1 5臺。筆者取樣了 2002年7月14、15日兩天的數(shù)據(jù)， 筆者所處地此兩日最高氣溫分別達3 8. 4C和3 9C,為近幾年最高，表3為此兩天的最高負荷情況。分析表3可以驗證， 若每戶按4 kW的用電標準， 2 0。戶以上的小區(qū)選擇變壓器時需 要系數(shù)Kx取0. 2 6較為科學。變壓器由于晝夜負荷落差大，有較大的過載潛力，筆者認 為Kx取0. 2 6是完全可行性的。若每戶按7kW的用電標準設計，Kx取0. 26,應可以滿足今后相當長時間住宅用電的需求。按照新的住宅設計規(guī)范，雖然三、四類住宅須按一戶4 kW （地方標

15、準6 kW）的用電 標準設計，但由于居民的平均生活水平還十分不富裕，再加上中國人勤儉持家生活傳統(tǒng)，大部分居民用電負荷的峰值離設計負荷值還相差較遠。從整個小區(qū)來看，大部分家電的同時使用系數(shù)較低，象主要用電設備 一一空調(diào)，其主機的運行也是間隙的，因此整個小區(qū)的用電負荷需要系數(shù)Kx是較低的，1乂取0. 2 6,既可以滿足小區(qū)中短期（51。年）的供電 需要，又可節(jié)約投資，使變壓器運行較為經(jīng)濟，節(jié)省運行費用。如過大的取高Kx值，就會 增加住宅的配套費， 體現(xiàn)到單位房價里， 最后買單的還是住戶。 如某設計單位在25000 0 m 2住宅小區(qū)內(nèi)設計了 3 0臺6 3 0 k VA的箱式變電所，最后建設方實際只安裝了14臺6 3 0 k VA的變壓器即滿足了居民夏季用電要求，直接節(jié)省費用3 0。余萬元。 另外，隨著科技的發(fā)展，既滿足居民需要又節(jié)能的綠色家電不斷推出，整個住宅小區(qū)的用電水平增長幅度會越來越低，如三年前居民洗澡大多使用電熱水器，而現(xiàn)在筆者所處地8 0 %左右的新建小區(qū)住宅都裝上了太陽能熱水器，現(xiàn)在又出