高层住宅小区公共用电变压器容量的确定.docx
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高层住宅小区公共用电变压器容量的确定
高层住宅小区公共用电变压器容量的确定
摘要本文以某高层住宅小区公共用电变压器容量的计算确定为例，介绍了小区内确定公共用电变压器容量的计算方法。
此例中论述了在住宅小区公共用电变压器容量的确定中应如何对用电负荷进行合理分析，使公共用电变压器容量既能满足正常情况下的供电需要，又能满足火灾时消防设备投入后最不利的供电条件下（即用电负荷最
大时）的供电需要，又应使该变压器容量选择合理，不能盲目扩大容量，负载率和能耗指标在正常范围内。
要达到上述目的，必须对该小区内的公共用电负荷进行分析，尤其对火灾后用电负荷发生的变化（有的消防用电负荷要投入，有的正常用电负荷要强制切除）要作出正确的判断、分析，并且要确定火灾后最不利的某栋建筑物作为火灾对象来进行用电负荷计算，依此确定变压器容量。
关键词电业变配电室公用变配电室公用变压器消防负荷平时最大负荷
一、引言
随着经济的发展，住宅建设用地日益紧张，中小城市新建住宅小区主要以高层住宅为主，一般都在十九层及以上。
根据《高层民用建筑设计规范》50045-95（2005年版，以下简称高规）的要求，十九层及以上的住宅为一类高层建筑，其消防负荷为一级负荷。
根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92（以下简称《民规》）要求，高层住宅的客梯电力，给水泵为二级负荷，小区换热设备为三级负荷。
这就要求高层住宅必须由两个电源（两路
10KV电源分别来自两个不同的35KV及以上的区域变电站）供电。
我省供电总公司为了方便管理，于2006年5月份制定了一项新的规定，高层住宅小区需建两种变配电室，一种
变配电室供小区住宅，商业门脸用电，由供电局管理，称电业变配电室，简称电业变；另一种变配电室供住宅内动力设备（防、排烟风机、水泵、电梯等）、应急照明、小区的消防泵、给水泵、地下车库、物业等公用设施用电，由物业公司管理，称公共用电变配电室，简称公用变。
这就要求公用变内的两台变压器一用一备，平时由常用电源供电，当常用电源失电后，由备用电源供电给一、二级负荷供电，当常用电源恢复供电后，即由常用电源供电，也就是说备用电源供电时间较短。
公用变需要安装多大容量的变压器，需要严格的计算。
容量大了会使初始投资增大，在非火灾时负载率偏低；容量小了又不能满足供电要求。
下面以实例说明如何统筹兼顾，合理确定变压器的容量。
二、小区概况
某住宅小区，东西宽300米，南北长370米，小区共有14栋19层塔式住宅，两栋32层塔式住宅，三个地下车库，水泵房，换热站各一处，总建筑面积32万平米。
经过计算，在小区内共设公用变两个，1#公用变设于北部中心（1#地下车库内），供1#〜6#楼（19层），7#,8#
楼（32层），1#，3#地下车库，水泵房，换热站用电；2#公用变设于小区南部中心，供8栋19层住宅，2#地下车库用电。
现以1#公用变为例,介绍如何确定变压器容量。
三、容量统计
首先对1#公用变电所供电设备做一统计，见表一：
表一：
1#公用变所供设备负荷一览表
序号用电设备名称平时最大容量Pe（KW）消防负荷容量Pc（KW）单/双电源变压器
11#楼公共用电
4975
双电源
常、
备用变压器
22#楼公共用电
4975
双电源
常、
备用变压器
33#楼公共用电
4970
双电源
常、
备用变压器
44#楼公共用电
4980
双电源
常、
备用变压器
55#楼公共用电
4980
双电源
常、
备用变压器
66#楼公共用电
4980
双电源
常、
备用变压器
77#楼电梯8030双电源常、备用变压器
87#楼消防风机，水泵，应急照明50177双电源常、备用变压器
98#电梯8030双电源常、备用变压器
108#楼消防风机，水泵，应急照明50154双电源常、备用变压器
11消防泵房消防水泵0177双电源常、备用变压器
12给水泵房给水泵7575双电源常、备用变压器
13采暖热交换设备204204单电源常用变压器
141#地下车库动力照明4934双电源常、备用变压器
153#地下车库
动力照明14444双电源常、备用变压器
163#地下车库
动力照明27457双电源常、备用变压器
17门房1010双电源常、备用变压器
18路灯8.0双电源常、备用变压器
19变配电室用电3.0双电源常、备用变压器
7#、8#楼因负荷较大，做了两个电气入户，电梯（消防电梯，客梯）单独进户，其余消防设备，如防、排烟风机、屋顶增压泵、潜污泵、应急照明设一电气进户。
3#车库也设了两个进户。
四、小区平时（非火灾时）所需公用变压器容量
高层住宅公共空间照明均做了应急点亮，应急照明灯具全部利用公共空间照明灯具，平时公共空间照明灯具不会全部点亮，故公共空间平时照明功率小于火灾时应急照明功率。
将1#公用变所供建筑物平时负荷容量列表如下：
表二小区无火灾时1#公用变供电设备负荷计算一览表
序号用电设备名称数量（台）总额定容量Pe（KW）需要系数计算容量Pc（KW）单/双电源变压器
11#〜8#楼电梯204000.220双电源常、备用变压器
21#〜8#公共空间照明1600.8128双电源常、备用变压器
3给水泵房给水泵6751.075双电源常、备用变压器
4采暖热交换设备62040.8163单电源常用变压器
51#地下车库动力，照明490.840双电源常、备用变压器
63#地下车库动力，照明1440.835双电源常、备用变压器
73#地下车库动力，照明2740.859双电源常、备用变压器
8门房100.88.0双电源常、备用变压器
9路灯8.01.08.0双电源常、备用变压器
10变配电室用电3.01.03.0双电源常、备用变压器
合计1027539
根据《全国民用建筑工程设计技术措施（电气）》P10,P127:
多台电梯的需要系数为0.18〜0.22,可取Kx=0.2;
公共空间照明、其余动力取Kx=0.8。
将各建筑物的计算容量之和再乘以同期系数Kt作为选择变压器容量的依据。
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量：
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）：
其中一上表中各建筑物的计算容量之和；
—平时常用变压器负载率；
—平时备用变压器负载率；
—同期系数。
五、小区发生火灾时公用变压器容量
本实例按小区一栋楼发生火灾时考虑，不考虑两栋楼或多栋楼同时发生火灾。
不言而喻，火灾时公用变压器的容量应按最不利的供电条件下即用电负荷最大时来考虑。
那么什么是最不利的供
电条件呢？
那就是要找出火灾后投入的消防设备容量减去火灾后强制切除的正常负荷容量之差为最大的那栋建
筑物作为着火点来考虑。
火灾后该变压器的容量应满足非火灾建筑物内公共用电设备的正常用电，同时还要满足
发生火灾后增加负荷量最大的那栋建筑物的用电需要以及消防水泵的消防用电。
建筑物发生火灾后，消防报警控制设备发出指令，切断相关区域的非消防电源，接通应急照明，启动相关区域的
防、排烟风机等消防设备。
针对高层住宅的特殊性，由公用变所供的需要卸掉的非消防电源一般只有客梯电力，
6#楼只有前室和走道的正压送风机；7#、8#楼及地下汽车库的防、排烟机包括正压送风机（消防补风机）和排烟
风机。
由此可知，需要按消防负荷与平时负荷容量差最大的一栋楼发生火灾计算。
由表一可知，7#楼满足该项条
件。
我们按小区内7#楼发生火灾考虑，当7#楼发生火灾后，客梯电源被切断，而消防设备投入使用，消防水泵启动，其余单体建筑物内设备正常运行（即按平时设备容量考虑）。
我们再详细列表，将电梯、风机、水泵分开列表，见表三；
表三小区7#楼发生火灾时1#公用变供电设备负荷一览表
序号用电设备名称数量（台）总额定容量Pe（KW）需要系数计算容量Pc（KW）单/双电源变压器
11#〜6#、8#楼电梯163200.264双电源常、备用变压器
21#〜6#、8#楼公共空间照明1200.896双电源常、备用变压器
37#楼消防电梯1301.030双电源常、备用变压器
47#楼消防风机、水泵、应急照明1770.8142双电源常、备用变压器
5消防泵房消防水泵61770.8142双电源常、备用变压器
6给水泵房给水泵6750.875双电源常、备用变压器
7采暖热交换设备62040.8173单电源常用变压器
81#地下车库动力，照明490.840双电源常、备用变压器
93#地下车库动力，照明1440.835双电源常、备用变压器
103#地下车库动力，照明2740.859双电源常、备用变压器
11门房100.88.0双电源常、备用变压器
12路灯8.01.08.0双电源常、备用变压器
13变配电室用电3.01.03.0双电源常、备用变压器
合计1291875
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量:
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:
其中—小区发生火灾时常用变压器负载率;—小区发生火灾时备用变压器负载率;
六、公用变变压器容量的最终确定
50%，如果按发生
通过上述计算可以看出，发生火灾时计算出的变压器容量和非火灾时计算出的变压器容量相差
火灾时计算出的变压器容量作为最终的选定值，即:
也就是说平时常、备用变压器的负载率太低，太不经济。
变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要，但不应使变压器长期处于过负载状态下运行。
根据《全国民用建
筑工程设计技术措施（节能专篇）电气》，变压器的经常性负载应在变压器额定容量的60%为宜，即为节能经
济最佳运行状态。
结论：
小区发生火灾时的概率不是很大，绝大部分时间是在非火灾情况下运行。
平时运行情况下，要使变压器大
部分时间在最佳负载率附近运行，发生火灾时在不影响变压器安全运行的前提下短时可以过载运行。
生产厂家承
诺，干式变压器过载150%虽迫风冷长期运行对变压器安全和寿命未有影响，那么过载10%虽迫风冷运行一小时对
变压器更不会有影响。
而根据《民规》第24.9.6条，消防用电设备在火灾发生期间的最小连续供电时间最长的
消防电梯、消防水泵为60分钟。
在满足规范要求前提下尽量减少投资，以及不至于使干式变压器平时运行时负载率过低，我们将常用变压器容量
确定为，，；，。
七、结束语
本文总结了小区平时变压器容量的计算方法，消防负荷与平时负荷差最大的一栋楼发生火灾时变压器容量的
计算方法，以及综合考虑小区平时和火灾时两种情况下变压器的确定方法。
通过分析和实例说明，在确定变压器
容量时既要考虑满足规范要求和使用要求，又要满足经济性的要求。
住宅小区负荷与变压器容量的选择
1.城镇住宅小区用电负荷的特点
与大、中城市的居民小区相比，目前城镇住宅小区没有高楼大厦，无需设置电梯，也没有集中空调。
一般来讲，房地产开发商只考虑盖房子，不考虑开发公共事业，如学校、商场等。
所以，城镇住宅小区仅有住宅用电，负荷预测较为简单。
2•住宅用电的预测
300W;娱乐用电容量
（1）需用系数法:
小区内的住宅面积可分为三类：
60m2以下的为小型，60〜100m2为中型，100m2以上为大型。
随着人们
生活水平的提高，家用电器逐渐增多，特别是空调、热水器、电磁灶或微波炉等大功率家用电器进入普通家庭,
家庭用电由原来纯照明向多功能方向发展。
一般小型住宅的设备容量为：
照明用电容量
（包括电视机、VCD或DVD、音响、电脑等）900W;卫生间用电容量（包括洗衣机、热水器、排风扇等）3500W;
3500W;空调用电容量为1500W，合计用电
厨房用电容量（包括电饭煲、电热开水器、电冰箱、排风扇等）
容量8400W.中型住宅的居民，除照明用电容量外，还要增加空调、电视机，用电容量将增加1950W，总容量
为10350W，约为小型住宅的1.25倍。
大型住宅的居民因为经济条件宽裕，一般为双卫生间，用电容量将大幅增加，约为小型住宅的2.5倍。
据统计，居民用电的最大负荷出现在夏季19〜22时间段，这时用电负荷约
3800W，是用电设备容量的45%，所以取需用系数为0.45•小型住宅的计算负荷取3800W，中型住宅取4750W,大型住宅取9500W.
（2）单位面积法：
据有关资料介绍，新建住宅内居民用电按建筑面积40W/m2负荷密度选择，大城市为60〜80W/m2.本文
取50W/m2，即小型住宅的计算负荷为3000W;中型住宅5000W;大型住宅10000W.
3.变压器的选择
（1）同时系数：
住宅小区内居民由于作息时间不同，同时系数小些。
取同时系数一般为：
50户以下0.55,50〜100户0.45,
100户〜200户0.40,200户以上0.35.
（2）变压器容量：
城镇住宅小区一般范围较小，供电变压器一般不考虑环网和双电源。
根据小容量多布点的原则，单台变压器
的容量不宜超过315kVA.由于居民用电基本没有无功补偿，故取负荷功率因数cos0.7.
（3）举例：
在一住宅区有100户，其中，大型为20套，中型为50套，小型为30套，确定变压器容量为多大？
用需用系数法计算小区的负荷为541.5kW;用单位面积法计算小区的负荷为540kW，两者基本一致，取
541.5kW为小区的计算负荷。
如cos0=0.7，变压器的容量需为309.4kVA，可选用315kVA变压器。
冀注册电气工程环考试辅导数材廉复习盏题解”一书中第2、4章复习题的11SJSHF.
11题题意如下：
-多层住宅小区，住P3O0P＞毎尸设备容呈4kW・coS（f=0.8,1^=0.75＞需要系蠻:
I.3:
热力站设备总容量为100kV»coS（p=0.8,需要茶数
0.&；水泵房设备总容呈为120kW,cos^O.8,姜系数0.75・有功同时系数为0.8,无功同时系数为0.9,谙判断计算容昼的下述答案中哪姐星正确的？
CMS答案是正确的》
计算结果列表』D下丿详见表「5°
表「5计算过程如下:
1.住戶谡备装机容量
裙塔•迂tn公■&
功率因数
cosq）/
*ap
计算负荷1
序
号
用电设备
名称
Fe
（ktf）
需要茶数
有功功率P"
Oktf）
无功功率Fea.
（kvar）
视在功率
Sc?
（kVA）
1
住P
1200
0.3
0.8/0.75
360
270
2
热力站
100
0.6
0.8/0.75
60
45
3
水泵房
120
0.T5
0.8/0.75
90
67.5
合计
1420
510
382.5
637.5
有功同时系数
Klp=0.8
408
无功同时系数KZq=
0.9
344.25
533.83
Pc2Ka.Pe=O.3x1200=360（kf）,
Qca=Pua.tg（p=360x0.75=270kvar）»
在全厂用电负荀计算中>为使计算负苟结果更接近于实际负荀与选用支压語容量及
台数和吏压器的塗组结馥尺类型更合理>应注意下列几点:
1、根据不同类型的工厂，不同类型酌用电设备姐坡不同类型的民用建筑等，应含哩选用需姜系数，遠对负荷计苴的楮确度有蕃决定性园
2、计算全厂用电负荷时■不论工艺设备用电设备和其它空调通凤，给刃冰专业的用电设备以麼照明尺消防用电设备等，均应不能漏顶>侵免影响计算负荷的准确性・
3、合理确定，干钱、王间及全厂各饭有功和无功负荷的同时系数.在工程设计中为简化计宜j同时茶数K1诙Kia都可取心宾值。
4s齐i+复出于功功率萌补偿脅显后，7FT稈诰计中，应冼职补僅容星大干i+負佰,笄日J7桩旬际所采用餡申•霁軀容星i+宜■如冼甲单个申容容量为16,20或30如d时，宜为其单个电容器容量的整数倍》$016xS=128Kvar/20x9=L80Kv^r或34心3Q0Kvar等.另外，补偿总容壘宜为变压器容量的20^30%.
5、高供高计系翱，一定要计入茨压器的有功和无功损耗，应保证功率因数在高压侧大于）9・
6、关于变压器的负荷率,即平均负载率问题j一瑕认为娈压器的负载率为60进右时，运行效率量高・即变压器损耗童低•但由于目前我国的电费为二部制电价「即基本电价加电度电价，如选用变压器负载舉低，虽熬变压器潢耗小，但对用电单位来说无利可图，因为变压盟额走容星相对要増大，反而一次投资加大，基本电价的电费也増加.因此，设计中将负荷率住制在饰％5%为宜.
7.禺层連筑或高层逢這主体肉受电所，亘选用不魅或难燃型受压眛在多尘或有厲蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用密闭型变压器或防腐蚀型变压器.
乩负荷计算中>对于变压器的容量及台数和荧压器绕组结线及瓦类型等，应很据各工程实际情况丿合理、正确选择I这里不再重述.
设备装机容量Pe
壽要汞数
K,
功率因数
CO£（p/
（kl）
t鉀
用电设备名称
有功功率
Pea
（酬）
无功功率
Qca
Ckvtr）
视在功率
Sea
（kVA）
计算负荷
变压器合
数及容虽
Se
cm）
车间工艺设备
250
0.7
0.T5/O.88
17S
L54
空调"邇凤设备
70
0.8
0.S/0.75
62.4
46.B
车间照明
斗「
0.65
0.85/062
□4
211
50
0.6
0.7/1,02
30
BO.S
合计
41B
301.^
^52.5
有功同时系数EZp=09无功可
时系数Klq-C.S5
C.T5/0.背
£71,3
E39.9
362.Z
渊车同
负荷itAKEp和KSg策数后合计
T36
0.6
0.6/0.T5
530
397
662.Z
轴车
*益1十入KSp和虑q
汞进后合计
43-4
0.8
0.61/072
391
4815
全厂合计
1563
S18
电所
育功同时^Elp=0.9无功閒时家数血9^0.95
0.77/033
1073
B72
1363
全厂低压无功功率补偿
-420
全厂补偿后合计
C.9Z/0.43
1OT3
452
1164
AQT^*0.O5Sca
12
B0
全厂井计C高压傭）
0.904
1085
512
1200
2X000
决疋选用一台西旳-30弘砒型干式电力吏压器衰压器的平均負载率为D.T5
关于荧光灯管径
荧光灯管径缩小，提高了光效，节省了材料。
在新建和改建工程中已经见不到T12灯管的应用了，绝大多数均采
用T8灯管，少数应用T5灯管。
T8灯管光效提高约20%节能效果显著。
关于T5灯管，如果和T8同样使用稀土三基色粉、配用电子镇流器的话二者光效大体相当。
关于灯管色温的选用
荧光灯可以制造色温从2700K至8000K多种产品，供不同条件选用。
在办公室、教室等大多数场所，照度多为
200lx至500lx，在此条件下宜选用中色温4000K左右较为舒适；在家庭、客房、酒吧等场所为了建立一种温馨的
气氛应选用暖色温2700K至3300K。
目前存在的误区是大多数照明设计对色温没有明确要求而选用了高色温灯管，
致使环境光与实际需求并不相符。
有些设计人员甚至认为高色温的灯管更亮一些。
实际上对于卤磷酸盐荧光粉灯
来说，高色温的光效要低不少，例如36W的中色温灯管比高色温灯管提供的光通量要高16%左右。
关于功率灯具的选用
对于直管荧光灯来说，灯管功率较大的光效也较高，通常使用的多为36W，其次是18W和30W。
而三基色36W
灯管比18W灯管光效高25%，如果计入镇流器损耗其差距更大。
所以，从节能考虑应首选36W荧光灯。
几种灯管的综合技术经济比较
1）能效：
36W三基色荧光灯光效高，节能效果最好，年运行费用最低。
2）显色性能：
三基色灯管的Ra>80显色较佳，更能符合《建筑照明设计标准》的要求。
3）初期投资：
三基色灯管虽然造价高，但是由于其光效高，相同照度所需灯具数量较少，其灯具、镇流器节省的费用足以弥补灯管增加的费用。
4）色温：
从两种卤粉灯管比较，中色温4000K左右更节能，建设费也较低。
5）灯管功率：
从36W和18W三基色灯管比较，36W更节能，建设费用也最低。
三基色荧光灯参考价格：
灯管参考价格：
36W卤粉灯管8元；36W三基色灯管20元；18W三基色灯管17元。
格栅灯具（含节能型电感镇流器及安装费）参考价格：
双管36W约230元；4管18W约290元。
节能型镇流器功耗：
36W灯管取值5W；18W灯管取值6W。
论提高建筑电气设计的可靠性和经济性
合理设计建筑电气的各个系统和运用先进的电气设备对满足建筑功能要求及节约基建投资是极为重要的。
在实际的设计中，往往由于设计的周期短、时间紧、任务重，而对设计的经济性忽视，致使在建筑初期电气设备投资的浪费。
建筑电气设计的经济性就是电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理。
现在建筑电气设计分为强电与弱电两个部分，下面就分别从这两个部分来讨论建筑电气设计初期投资的经济性。
1、强电部分
强电部分的设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统和导线电缆的敷设等，这一部分设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。
可靠性——根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。
灵活性——主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。
这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。
灵活性还表现在具有适应发展的可能性。
安全性——保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。
但经济性同样是设计电气各系统的重要原
通常在设计中只要满足规范的要求就基本上能满足上述三点要求，则。
考虑经济问题时，必需从整个建筑的全局出发，根据建筑本身的特点，经济合理地设计电气的各系统，然而可靠性与经济性二者之间既有矛盾的一面也有统一的一
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