居住建筑用電負(fù)荷
居住建筑用電負(fù)荷分為兩類：一類是住宅用電負(fù)荷，含住宅照明和家用電器；另一類是公共區(qū)用電負(fù)荷，含公共區(qū)照明和動(dòng)力兩部分負(fù)荷。
１．１戶內(nèi)照明負(fù)荷
住宅各種房間的不同使用功能及人員活動(dòng)的頻率決定了光源的種類、燈具的形式及對(duì)光線變化的不同要求。反映在電氣設(shè)計(jì)上便是照度要求。
（1）確定建筑標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)國(guó)家住宅與居住環(huán)境工程中心在２００２年編寫的《健康住宅技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)２００２年修訂版》，再根據(jù)建設(shè)住宅的平均建筑面積參數(shù)，以建筑面積１００ｍ２為例。
（2）確定照度標(biāo)準(zhǔn)：《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ５００３４－２００４）對(duì)居住建筑內(nèi)照度標(biāo)準(zhǔn)及照明功率密度值做了規(guī)定（見表1）。
首先我們算出居室內(nèi)燈具的光通量，然后通過光通量可以查表得出光源容量，將各居室的容量相加，便可以得出一戶的總照明燈具容量。計(jì)算過程不一一羅列，最后計(jì)算的結(jié)果是居室內(nèi)照明容量約為４００Ｗ.
１．２家用電器負(fù)荷
家用電器是住宅內(nèi)負(fù)荷的主要因素。家用電器負(fù)荷的確定應(yīng)考慮兩個(gè)主要因素：第一，采暖、炊事及洗浴能源方式。當(dāng)大范圍采用電采暖、單元式集中空調(diào)、電熱水器和電灶，住宅內(nèi)用電負(fù)荷應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算；第二，家用電器的普及率。家用電器普及率是標(biāo)志著某類家用電器進(jìn)入家庭的程度，當(dāng)前的家用電器普及率可以反映出居民的生活水平，決定了居民用電負(fù)荷。
１．３公共區(qū)照明負(fù)荷
公共區(qū)照明含有幾部分：一是經(jīng)常有人員來往的地方，如樓梯間、電梯前室、走道等；二是如人防、水泵房、設(shè)備層等公共設(shè)施所在場(chǎng)所；三是樓內(nèi)的疏散照明及事故照明。場(chǎng)所不同，所選用燈具、光源不同，燈具控制方式不同，因此不同的公共區(qū)照明會(huì)有不同的需用系數(shù)。
１．４公共區(qū)動(dòng)力負(fù)荷
一是高層住宅樓內(nèi)的電梯負(fù)荷（受建筑物及電梯本身的參數(shù)，以及運(yùn)行條件影響）；二是樓內(nèi)的給、排水及通風(fēng)設(shè)備負(fù)荷（排污泵、生活水泵等）；三是住宅供暖設(shè)備負(fù)荷。
２住宅小區(qū)負(fù)荷計(jì)算
住宅小區(qū)負(fù)荷計(jì)算在不同的設(shè)計(jì)階段采用不同的計(jì)算方法：在方案設(shè)計(jì)階段多采用單位面積功率法，在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段多采用需用系數(shù)法。
（1）１９９９年８月，北京供電局下發(fā)了《關(guān)于城鎮(zhèn)居民新建住宅實(shí)施一戶一表的技術(shù)方案》（簡(jiǎn)稱《方案》），即（９９）首規(guī)辦秘字第３１９號(hào)。對(duì)住宅的"用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)及電度表規(guī)格"（表2）做了調(diào)整，給出了"不同戶數(shù)的需用系數(shù)"（表3）。
《方案》第一條中提出"用電負(fù)荷按遠(yuǎn)期每戶不小于６千瓦計(jì)算"。６ｋＷ/戶的的規(guī)劃容量有下列三個(gè)前提原則：第一，北京地區(qū)屬于采暖區(qū)，現(xiàn)階段以市政或小區(qū)集中式供暖為主，暫不考慮電采暖方式；第二，北京市現(xiàn)階段炊事能源以天然氣、液化石油氣及燃煤為主，只能用電飯鍋等小型電炊具而不能用電灶；第三，按北京市城鄉(xiāng)規(guī)劃委員會(huì)"關(guān)于在住宅設(shè)計(jì)中安裝（預(yù)裝）家用空調(diào)器的有關(guān)規(guī)定"（９４）首規(guī)辦規(guī)字第１７０號(hào)，一般職工住宅安裝空調(diào)器兩臺(tái)。６ｋＷ/戶的規(guī)劃容量有下列兩層含義：一個(gè)是遠(yuǎn)期要求，其目的是指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在具體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于居住建筑內(nèi)的開關(guān)、導(dǎo)線、電度表等的選擇應(yīng)留有余量，不得小于３０A；一個(gè)是應(yīng)當(dāng)保證用戶能夠達(dá)到的最大負(fù)荷。以現(xiàn)有設(shè)計(jì)條件為例：４ｋＷ/戶為計(jì)算負(fù)荷，是用電負(fù)荷計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)；６ｋＷ/戶為最大負(fù)荷，是單體設(shè)計(jì)中導(dǎo)線、開關(guān)等電氣組件的選擇依據(jù)。
該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)"基本標(biāo)準(zhǔn)"，是一般居住區(qū)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，即使是搬遷民宅也必須達(dá)到這個(gè)最低的條件，并非是"豪華"級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。如果是一個(gè)較高檔次的居民區(qū)或每戶的用電結(jié)構(gòu)有了變化，就應(yīng)當(dāng)對(duì)用電負(fù)荷的計(jì)算容量重新做調(diào)整。
（2）２００２年７月北京市供電局下發(fā)了《關(guān)于調(diào)整住宅用電指標(biāo)和配置住宅變壓器標(biāo)準(zhǔn)的通知》即京供計(jì)【２００２】１７３號(hào)（見表4）。
以普通住宅為例，建筑面積１００ｍ２/戶計(jì)，用電負(fù)荷６ｋＷ/戶計(jì)，則單位面積負(fù)荷為６０Ｗ/ｍ２.按（表3）計(jì)算變壓器容量（按普通住宅計(jì)）：
Ｓ＝（Ｐ×ＫＴ）/（ＣＯＳΦ×ＫＦ）
＝（６０×０．２）/（０．８５×０．６５）
＝２１．７１ＶＡ/ｍ２
Ｐ--每平米用電指標(biāo)６０Ｗ/ｍ２（用戶級(jí)）；
ＫＦ--供電部門推薦變壓器負(fù)荷率０．６５；
ＫＴ--供電部門推薦同時(shí)系數(shù)０．２；
ＣＯＳΦ--功率因數(shù)０．８５.
此結(jié)果為普通住宅小區(qū)變壓器容量計(jì)算指標(biāo)（變壓器級(jí)）。此指標(biāo)（通常取值２２VA/m2）乘以住宅總建筑面積則是本區(qū)的變壓器容量。
（3）需用系數(shù)
需用系數(shù)是住宅小區(qū)設(shè)計(jì)非常重要的參數(shù)。仔細(xì)研究一下（表2）及（表3）這兩個(gè)需用系數(shù)表會(huì)發(fā)現(xiàn)二者之間不能吻合。例如：在２００戶時(shí)系數(shù)分別是０．２６（用戶級(jí)）及０．２（變壓器級(jí)）設(shè)計(jì)者如何確定需用系數(shù)呢？筆者認(rèn)為：
1）（表2）是需用系數(shù)在各種用戶量時(shí)連貫起來的一條曲線，是與國(guó)際上慣用的曲線基本一致的，在十多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐中為行業(yè)人士所認(rèn)可的。因此，建議設(shè)計(jì)者在進(jìn)行住宅的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如元器件的參數(shù)計(jì)算及選型、導(dǎo)線的參數(shù)計(jì)算及選型、繼電保護(hù)的參數(shù)計(jì)算及整定等，仍按這個(gè)曲線確定需用系數(shù)。
2）（表3）是供電部門推薦的，并在供電局的方案審查中已開始按這個(gè)參數(shù)確定配電變壓器的容量。但此參數(shù)僅在居住區(qū)計(jì)算變壓器容量時(shí)使用。
3）當(dāng)按表2中的系數(shù)ＫＴ＝０．２６時(shí)，則Ｓ＝２８．２４ＶＡ/ｍ２�？梢钥闯鲈谟�(jì)算結(jié)果上（表2）比（表3）留有較大的余地，這就為適應(yīng)住戶今后的特殊要求預(yù)留了增容的條件。兩表中的系數(shù)不同，在不同設(shè)計(jì)過程中采用不同的系數(shù)。
３住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
３．１小區(qū)變電室的分類
根據(jù)北京電力管理部門的管理要求，小區(qū)變電室分為兩種：局管變電室和自管變電室。局管變電室由供電部門管理，采用低壓計(jì)量，住宅一戶一表，為住宅用戶和住宅小區(qū)中小于１００kＷ的非居民用電負(fù)荷（如電梯、公共照明、小店鋪、物業(yè)用房等）供電。自管變電室，由用戶管理，采用高壓計(jì)量，為住宅小區(qū)中大于１００kＷ的非居民用電（如商業(yè)、會(huì)所等）。局管變電室和自管變電室的不同之處。
（1）計(jì)量
自管變電室為高壓計(jì)量，供電部門根據(jù)高壓計(jì)量表向用戶收費(fèi)。局管變電室為低壓計(jì)量；供電部門根據(jù)低壓計(jì)量表向用戶收費(fèi)，住宅計(jì)量到戶，非居民用電在每棟住宅樓配電柜中設(shè)低壓計(jì)量表。
（2）電價(jià)：自管變電室高壓計(jì)量按峰谷電價(jià)收費(fèi)。局管變電室的低壓計(jì)量中住宅按居民電價(jià)，其余按非居民電價(jià)。
（3）運(yùn)行管理：局管變電室日常的運(yùn)行管理和維護(hù)由供電部門負(fù)責(zé)，費(fèi)用不從小區(qū)物業(yè)管理費(fèi)中出，或可申請(qǐng)小區(qū)公共維修基金。
（4）設(shè)計(jì)要求不同：自管變電室要設(shè)單獨(dú)由供電部門管理的１０kＶ電纜分界室；局管變電室不要單獨(dú)房間，可以和低壓柜設(shè)于同一房間。
３．２變壓器容量的估算及臺(tái)數(shù)的確定（以局管變電室為例）
每個(gè)居住小區(qū)的１０ｋＶ變配電室均按雙路１０ｋＶ電纜供電。高壓無(wú)聯(lián)絡(luò)，低壓有聯(lián)絡(luò)，聯(lián)絡(luò)斷路器自投自復(fù)�？紤]今后中遠(yuǎn)期的用電水平，以近期為主選擇變壓器。
變壓器的總?cè)萘堪ň用駪魞?nèi)的用電，居民建筑中的公共照明及建筑物內(nèi)各類輔助動(dòng)力的容量，以及居民生活所必需的小型配套建筑（如熱力站、生活泵房等）的全部負(fù)荷。但不含獨(dú)立建筑（如醫(yī)院、大型商場(chǎng)等）用電容量。
變壓器的臺(tái)數(shù)ｎ應(yīng)能保證在一路電纜故障或一臺(tái)變壓器故障時(shí)，其余ｎ－１臺(tái)能滿足全部用電負(fù)荷的需要。例如雙路１０ｋＶ電纜進(jìn)線兩臺(tái)變壓器分列無(wú)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足總計(jì)算容量的要求。供電局推薦普通高層住宅小區(qū)變電所變壓器負(fù)荷率按６５％計(jì)，功率因數(shù)按０．８５計(jì)。
３．３小區(qū)變電所位置的選擇
確定了住宅小區(qū)負(fù)荷選定變壓器后，需要確定變電所的位置。變壓所位置的選擇至關(guān)重要，決定著住宅小區(qū)配電系統(tǒng)的合理性。選址時(shí)要特別注意以下問題：①盡可能接近負(fù)荷中心或大容量設(shè)備處，以減少電能損失和減小電壓降；②靠近電源側(cè)，進(jìn)出線方便。當(dāng)高低壓電纜進(jìn)出線不能從室外直接引入電纜夾層時(shí)，要分別設(shè)置高壓、低壓電纜井；③便于設(shè)備運(yùn)輸、裝卸和搬運(yùn)。小區(qū)變電所通常與地下一層汽車庫(kù)平層建設(shè)，便于設(shè)備運(yùn)輸和防止進(jìn)水；④避免設(shè)在住宅的正下方，尤其首層為住宅時(shí)。以盡可能減少電力設(shè)備的低頻噪聲和震動(dòng)對(duì)居民生活造成影響；⑤不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或帖鄰。
３．４小區(qū)低壓配電系統(tǒng)（以局管變電所為例）
因住宅小區(qū)低壓外線設(shè)計(jì)通常由供電部門完成，因此這里僅簡(jiǎn)單介紹一下住宅小區(qū)低壓配電系統(tǒng)的三種配電方式：放射式、樹干式和環(huán)式。放射式配電系統(tǒng)是從小區(qū)變電所用低壓干線直接向各用戶配電，適用于大容量用戶。小區(qū)內(nèi)的高層住宅多采用這種方式配電。照明和動(dòng)力負(fù)荷宜以不同的回路分別供電，照明、動(dòng)力作為雙路電源，為建筑內(nèi)的一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷（如電梯、消防電梯、正壓風(fēng)機(jī)等）供電。樹干式配電系統(tǒng)是變電所低壓干線送出，采取π接的方式把電送到各用戶，適用于線路有較大容量而負(fù)荷容量不大的建筑。小區(qū)內(nèi)的多層住宅多采用這種方式配電，其照明和動(dòng)力負(fù)荷宜采用同一回路供電。環(huán)式配電系統(tǒng)是將兩π接系統(tǒng)在末端采取電纜π接柜相連，形成環(huán)路。平時(shí)開環(huán)運(yùn)行，事故時(shí)通過操作π接柜內(nèi)的開關(guān)進(jìn)行供電。初期投資大，π接柜內(nèi)開關(guān)的操作有嚴(yán)格要求。
４工程實(shí)例
某住宅總建筑面積６５３７２ｍ２，９個(gè)單元，地下二層為人防，地下一層為自行車庫(kù)。１單元２６層，９單元２４層，每層均為３戶三居室，２戶二居室（首層為３戶三居室、１戶二居室和１戶一居室）；２單元和８單元均１８層，３～７單元均為１４層，每層均為２戶三居室（首層為１戶三居室和１戶二居室）。其中：一居室６０～６５建筑平米，二居室７５～８０建筑平米，三居室１００～１２０建筑平米。
（1）依據(jù)"住宅小區(qū)配電變壓器簡(jiǎn)算方法"中給出的公式（普通住宅小區(qū)變壓器容量＝住宅用電指標(biāo)（變壓器級(jí)）×住宅面積（建筑面積））可以算出變壓器的容量：
Ｓ＝２２×６５３７２/１０００＝１４３８ｋＶＡ
因此，選用兩臺(tái)８００ｋＶＡ變壓器為２４號(hào)樓供電。
（2）按需要系數(shù)法核算一下小區(qū)變壓器的容量
查表2可知：一居室為３kＷ/戶，二居室為４kＷ/戶，三居室為４kＷ/戶；因此本樓住宅照明負(fù)荷為１８４６kＷ；該樓住宅共４６２戶，平均分配到三相時(shí)每相帶１５４戶，查表3可知該樓住宅照明負(fù)荷需要系數(shù)為０．３３.該樓內(nèi)公共照明、動(dòng)力等設(shè)備容量總和為４５０kＷ，則本樓總設(shè)備容量為：
Ｐｅ＝１８４６＋３５０＝２１９６kＷ
照明計(jì)算容量：Ｐｊｚ＝Ｐｅｚ×Ｋｘ＝１８４６×０．３３＝６０９kＷ
公共區(qū)（照明、動(dòng)力）計(jì)算容量：Ｐｊｄ＝１９７kＷ
折算到小區(qū)變壓器容量：
Ｓｊ＝Ｐｊｓ/（ＣＯＳΦ×ＫＦ）
=（６０９＋１９７）/（０．８５×０．６５）
＝１４５９ｋＶＡ
可以看出，這兩種方法計(jì)算出來的變壓器負(fù)荷大體相當(dāng)。
５結(jié)論
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)人們物質(zhì)文化生活水平不斷提高，家用電器在人們生活中迅速普及，住宅用電負(fù)荷增長(zhǎng)很快。為適應(yīng)二十一世紀(jì)的用電水平，住宅小區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)跟上時(shí)代的步伐，住宅小區(qū)配電系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留發(fā)展裕量，滿足未來一段時(shí)間負(fù)增長(zhǎng)的需要，以免住宅小區(qū)建成后留下種種隱患。
倡導(dǎo)電氣安全設(shè)計(jì)合理減少建筑耗電
建筑智能化、自動(dòng)化使建筑用電量猛增。這些都要求建筑電氣工程師發(fā)揮才智，既要滿足建筑功能要求，給居民提供舒適、方便的生活空間，還要盡可能地做到減少建筑耗能，在建筑電氣設(shè)計(jì)安全和節(jié)能兩個(gè)方面尤其如此。
安全性分析
建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性需要從電力供應(yīng)、供電線路、電氣設(shè)備的接地、建筑消防控制方面進(jìn)行考慮。
電力供應(yīng)。電力在現(xiàn)在建筑中占有重要作用，沒有了電，建筑就會(huì)處于癱瘓狀態(tài)。保證建筑電力的穩(wěn)定供給是保證居民正常生活的基礎(chǔ)。因此，為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。此外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機(jī)組，要求在15秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，以保證事故照明、消防設(shè)備、電梯等事故用電。對(duì)于高壓開關(guān)柜應(yīng)根據(jù)建筑標(biāo)準(zhǔn)，選用具有"五防"功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。對(duì)于電力變壓器，根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。對(duì)于容量低壓配電屏的出線，應(yīng)做成手車式。
供電線路。居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設(shè)備電路的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，供電電路的主線截面不能隨意更改。如果要更改也要參照規(guī)范作相應(yīng)的計(jì)算驗(yàn)證后再更改。否則線路截面的變小，使電阻變大，功率過載將導(dǎo)致電路發(fā)熱或引發(fā)火災(zāi)。
電氣設(shè)備的接地�，F(xiàn)在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設(shè)備，電子設(shè)備通過保護(hù)接地系統(tǒng)的重復(fù)接地與共用接地體相連，為保證人員安全，此共用接地體的電阻不應(yīng)大于1歐姆。
建筑消防控制。建筑消防設(shè)計(jì)指火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)。包括火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。其中，消防線路要求穿金屬管或者暗敷，目的是火災(zāi)發(fā)生后可以保持消防線路的正常使用，保證信號(hào)、命令得到有效的傳輸。消防水泵的控制尤為重要，為確保安全，消防水泵的控制應(yīng)設(shè)置兩路：一條引至消防水泵控制柜；另一路則引至消防控制室。
節(jié)能性研究
建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的一部分。為降低建筑的能耗，建筑電氣設(shè)計(jì)師也應(yīng)從全盤考慮，既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運(yùn)行能耗。
配電線路損耗。建筑中供電線路長(zhǎng)且多，由于電阻的存在，當(dāng)電流通過時(shí)就會(huì)產(chǎn)生功率損耗，要減少電阻損耗應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：選用電阻率較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之；減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路；變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑；增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時(shí)加大一級(jí)線截面。
電動(dòng)機(jī)的節(jié)能分析。減少電動(dòng)機(jī)損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。但是在具體工程中電動(dòng)機(jī)通常都是水暖及建筑等專業(yè)設(shè)備所配套的，因此電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施主要是在運(yùn)行過程中實(shí)施。除了就地電容器補(bǔ)償減少線路損耗外，還應(yīng)減少電動(dòng)機(jī)低效率的輕載和空載運(yùn)行。其主要措施是采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)使其適應(yīng)負(fù)載的變化。
