住宅用电负荷分析_李逢元

供电与配电

住宅用电负荷分析

李逢元（北京市建筑设计研究院，北京市

100045）

AnalysisonResidentialElectricalLoad

LiFengyuan（BeijingInstituteofArchitecturalDesign，Beijing100045，China）

AbstractBasedontheresearchonthemethodofdeterminingelectricalloadinresidentialelectricaldesign，thispaperpointsoutthatresidentialelectricalloadshouldbedeterminedbyspecificanalysisonthecharacteristicsofresidentialelectricalloadduringthedesign.Italsoanalyzesandstatesthefactorsthataffecttheresidentialelectricalload，suchasthepopularityrateandutilizationrateofhouseholdappliances，residentialsuiteandarea，localweatherconditions，municipalconditions，uniformlyconfiguredelectricalequipments，electricaldemandforspecificproject，etc.

KeywordsElectricalloadofresidencePopularityrateofhouseholdapplianceTestforelectricalloadSectionofhouselead-in

摘

要

通过对住宅电气设计中确定用电负荷方

国地域辽阔，各地自然条件差别很大，经济发展也不均衡，不同住宅项目住户的需求也不同，影响住宅用电负荷的因素很多，住宅的用电负荷具有一定的不确定性。设计中应结合工程具体情况对工程的用电负荷进行分析和计算，合理确定用电量。

1家用电器的普及和发展

家用电器的普及率决定了住宅的用电负荷，家用

电器的普及和发展将影响住宅用电负荷的发展方向。

住宅的主要用电负荷是照明和家用电器。照明的用电量与套内建筑面积成正比，住宅照明功率密度现行值为7W/m2，目标值为6W/m2。从发展趋势上看，随着高效节能光源和灯具的推广应用，住宅照明功率密度值会有所下降；但随着生活水平的提高，人们会愈发重视居住照明环境，比如采用间接照明和局部照明，照明功率密度值又可能有所提高。综合这两方面因素，将来每套住宅照明用电量应该变化不大。因此我们把研究的重点放在家用电器上。

根据家用电器普及率计算住宅每户用电负荷计算容量的公式［1］是：

法的研究，提出应在设计中通过具体分析住宅用电负荷特点来确定住宅用电负荷的数值，并分析和论述影响住宅用电负荷的因素，如：家用电器普及率和使用率、住宅的套型面积、当地的气候条件、市政条件、住宅统一配置的用电设备、具体项目的用电需求等。

关键词负荷测试

住宅用电负荷进户线截面

家用电器普及率

用电

Pjs=KxIIIKjIII∑PeIII+KxIIKjII∑PeII+KxIKjI∑PeI

式中：KxIII（II、

I）I）

———III、II、I类家用电器的需要系数；———III、II、I类家用电器的普及率；

用电负荷分析是住宅建筑供配电系统设计的基础。笔者在参加GB50096-1999《住宅设计规范》（2003年版）的修编过程中，发现电气设计人员对每套住宅的用电负荷和每套住宅进户线截面等问题意见颇多，要求加大每户用电量、加大进户线截面和希望减小每户用电量、减小进户线截面的意见都不少。这也恰恰说明了分析和研究住宅用电负荷的必要性。我

KjIII（II、

——III、II、I类家用电器的设备容量∑PeIII（II、I）—

之和；

——高普及率（普及率大于III类家用电器—

50%）的家用电器；

——中普及率（普及率20%II类家用电器—

～50%）的家用电器；

作者信息

李逢元，女，北京市建筑设计研究院，教授级高级工程师。

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BUILDING

期

ELECTRICITY

——低普及率（普及率小于20%）I类家用电器—

的家用电器。

从上式可以看出，家用电器的普及率和使用率决定了每套住宅的用电量。

上述算法尽管在理论上成立，但在设计中却很难实施。这是因为住宅建筑用电不同于生产工艺确定的工业建筑用电，住宅家用电器的购置和使用有很大的不确定性。不仅不同地区、不同项目的家用电器普及率和使用率有很大的差别，即使在同一地区、同一项目内的家用电器普及率和使用率也有很大的差别，而且是一个不断变化的数值。在进行住宅设计时，设计人员几乎不可能统计或计算出未来住户的家用电器的普及率和使用率。

住宅家用电器的种类在发生着变化，家用电器的普及率也在提高，如十多年前流行的录像机、DVD现在已很少使用。住宅建筑物寿命长达几十年，其间家用电器的更新换代，也不易准确预测。从表1、图1可以看出北京、上海等一线城市和福建、广东、江苏等沿海省份城镇家庭家用电器百户拥有量明显高于河北、贵州、青海等省份，低收入家庭家用电器百户拥有量明显低于中等收入家庭。从发达国家家庭用电的发展趋势看，城镇家庭家用电器平均每百户拥有量在国家工业化进程中呈逐年上升的趋势。我国部分城镇尚处于工业化进程的初期，低收入家庭对家用电器的需求正在不断增长，最近几年国家陆续推出扩大内需、家电下乡、家电以旧换新等补贴政策，也会阶段性地影响和提高家用电器的普及率。可以预见，随着我国经济发展，未来10～20年我国城镇，尤其是二、三线城市和小城镇居民的用电量将会逐步提高。

2008年城镇家庭家用电器百户拥有量［2］

Tab.1Amountofhouseholdappliancesheldby

100urbanhouseholdsin2008［2］

地区全国北京市天津市河北省山西省内蒙古自治区辽宁省吉林省黑龙江省上海市江苏省浙江省安徽省福建省江西省山东省河南省湖北省湖南省广东省广西壮族自治区海南省重庆市四川省贵州省云南省西藏自治区陕西省甘肃省青海省宁夏回族自治区新疆维吾尔自治区

电冰箱/台

洗衣机/台

空调器/台

微波炉/台

淋浴器/台

表1

93.6102.8108.596.385.691.094.886.782.0103.896.797.994.2101.894.099.187.097.492.194.495.176.3100.090.992.578.874.988.182.585.082.587.5

94.798.699.097.198.993.092.591.588.997.8100.491.294.898.391.993.094.896.093.694.994.867.596.494.696.790.280.885.494.995.090.991.6

100.3152.5124.982.433.37.726.96.27.6191.0155.2170.7108.0164.396.589.7103.0106.097.0187.5100.565.3155.186.516.31.35.899.96.01.88.411.2

54.685.684.947.230.533.956.042.230.896.086.266.450.475.853.147.934.650.836.864.062.929.966.147.743.846.022.449.731.340.638.132.4

80.795.490.274.751.546.166.644.732.095.392.596.781.9107.090.685.059.180.179.4109.7100.282.999.785.669.485.018.476.457.441.967.370.0

2住宅用电负荷测试

由于用家用电器拥有率来计算住宅用电负荷的方

法在工程中难以操作，实际测量住宅用电负荷，并考虑适当的发展裕量，成为我们发现住宅用电负荷特

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供电与配电

点，确定和验证住宅用电负荷容量的另一种思路。当然，测量的对象和样本总会有一定的局限性，测量对象样本越多，分布越广，测量结果才能越具有普遍的指导意义。

我们曾在1999～2001年对北京地区3栋住宅楼进行了连续3年住宅用电负荷测试，在设定的采样时间（间隔15min），用测试仪自动记录各测量点的电流、电压、有功功率及功率因数值，共采集了上百万组数据，并编制专用软件对实测数据进行数据处理。测量对象为1居室30户，2居室33户，3居室69户。测量点选择3栋住宅楼中同一相线中的全部住户，并根据现场情况选择其中部分

的不确定性，但在住宅楼总进线处的用电负荷高峰时间还是有明显规律的。

d.对比3年的数据，户用电负荷逐年有所上

升，但住宅楼总进线处的最大电流变化不大。从表3可以看出，按住宅楼总进线处的最大用电负荷折算到每户的用电负荷平均值小于住户用电负荷前3名和前20名的平均值，或者说个别用户的最大用电量要大于全楼的最大平均用电量，这也是本次规范修编规定每套住宅的用电负荷最小为3kW，而每套住宅10mm2进户线截面则可以满足每户最大用电负荷

表2

用电量最大户日负荷［3］

2户、3户、4户、17户等多户测量点，以测量多户需要系数。表2、表3和表4是部分测试结果。

从上述测量结果可得出以下结论：

1居室

Tab.2Dailyelectricalloadofthehouseholdwiththe

maximumelectricityconsumption［3］

负荷测试年份

用电量最大户日负荷

前3名平均值/kW前20名平均值/kW前3名平均值/kW前20名平均值/kW前3名平均值/kW前20名平均值/kW

1999年2.22.12.82.12.22.1

2000年3.52.83.52.93.92.6

2001年3.93.54.94.34.63.5

a.各户之间、同一住户不同日的用

2居室

电负荷曲线有很大不同。住宅的日负荷曲线呈离散分布，各户之间差别很大。工作日与休息日、上班族与退休族、天气炎热和寒冷、住户的起居与出行等都会影响住宅用电负荷曲线。

3居室

表3某高层住宅楼连续3年夏季用电负荷最大值［3］

b.1、2、3居室户的日负荷最大户

Tab.3Maximumelectricalloadforcertainhigh-riseresidentialbuildinginsummerofthreecontinuousyears［3］

负荷测试年份

的用电负荷在2.1～4.9kW之间，1、2、

3居室户不同户型的用电负荷相差不大。为了留有一定的发展余地，我们把关注点放在住户用电负荷前3名和前20名上，而不是研究住户日负荷最大值。我们认为，前20名用电最大户的用电负荷代表了当前的用电水平，前3名用电最大户的用电负荷代表了远期的用电水平。从测量结果还可以看出，1、2、3居室户不同户型的用电负荷相差不大，3居室的用电负荷可能比1居室还小，如表2中2000年的数据，这一结果与我们通常的推测并不相同。

1999年2000年2001年

单相最大电流235A260A265A

（测量日期、时间）（7月29日21：15）（7月12日21：00）（7月18日21：00）折算单相最大功率平均每户Ppj（未考虑需要系数）折合到用户Pjs（考虑需要系数）

47kW0.98kW（48户）

51.5kW1.07kW（48户）

52.5kW1.09kW（48户）

2.39kW2.61kW2.66kW

注：功率因数cosφ=0.9；需要系数（48户）Kx＝0.41；Pjs=Ppj/Kx。

表4住宅楼多户需要系数统计［3］

Tab.4Statisticsofmultiplehouseholdsdemandfactorinthe

residentialbuilding［3］

户数需要系数计算样本数

2户0.56178

3户0.59890

4户0.561068

17户0.50356

24户0.46801

34户0.45176

48户0.4126

c.在北京地区，住宅的最大用电负荷出现在夏季，夏季用电的高峰时间为

17：00～23：00，最大值出现在21：00左右。尽管各住户用电负荷的分布具有很大

注：从表中可看出住宅户数从少到多时，需要系数从大变小变化规律明显，但户数较少时实测数据还是有偏离；这是因为测试时采用的是离线测试，不能设置统一时钟，且测试的样本数毕竟有限。

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为5.5kW（见表7）的依据。广州地区空调设备同时使用率会远远高于北京地区，北京和广州相比多户需要系数就可以取小些，不能统一数值。

e.住宅户数从少到多时，需要系数从大变小。

尽管这项测试工作是在十年前做的，但其主要结论对我们分析住宅用电负荷的特点，研究住宅配电系统设计仍具有指导意义。

d.住宅用电负荷要考虑当地的市政条件。市政

是否可以提供燃气、集中的冷源和热源，住宅小区是否设置集中的冷源和热源，如果没有，炊事、洗浴热水、空调、采暖等功能都可能借助电力来解决，这些因素会对住宅的用电量影响很大。

3影响住宅用电负荷的主要因素

影响住宅用电负荷的主要因素总结如下：

a.住宅用电负荷与套内建筑面积相关，面积越e.住宅用电负荷的确定要兼顾当地供电和管理

大，用电量越大，但又不能简单地套用单位面积用电指标来计算每套住宅的用电量。在目前的住宅市场中，既有每套住宅的套内总建筑面积不到30m2的小户型，也有超过200m2的大户型，如按60W/m2计，

部门的要求。有些省市供电和管理部门为了规范管理，对住宅用电负荷及电表的安装有具体的规定，表5列出了部分省市市政管理部门对住宅户表规格的要求，与住宅电气设计相关的类似要求还有很多，设计中要注意收集相关资料。

30m2的小户型为1.8kW/户，200m2的大户型为12kW/户，仅仅这样计算显然不够。即使是小户型，也要满足2～3口之家的用电需求，满足住户基本的需求：照明、冰箱、洗衣机、电视、电脑、微波炉、空调等家用电器的用电，并为今后发展留有余地。

4住宅基本用电负荷分析

住户基本用电负荷分类统计

在表6中，我们对非电采暖、燃气炊事的条件

4．1

b.住宅用电负荷要满足住宅用电设施的使用要下、100m2以下户型、现阶段住户基本用电负荷进行了分类统计。

根据表6，住户用电负荷第Ⅲ类用电量按1500W计，第Ⅱ类用电量按2500W计，第Ⅰ类用电量按

求。由于在配电设计中通常采用30min的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据［3］，所以研究住宅用电负荷就要重点研究持续出现的最大用电负荷。住宅的配电系统设计如果要满足所有住户在任何时候都不因过载而跳闸，势必要加大进户线截面，是不必要也不节能环保的。设计中要注意分析具体工程用电负荷的特点，特别要注意用电量大而且持续用电时间也相对比较长的用电设备，如户式空调机组（约

3000W计，共计7000W。再取需要系数0.7，每户用电负荷为4.9kW，功率因数按0.85计，得出计算电流26.2A。因此，上级保护开关过载保护整定值最小取32A，根据表7，进户线选BV-10mm2。

4．2关于每套住宅进户线的分析

前面的计算，是确定每套住宅进户线的依据。但

3～10kW/户）、电磁炉（约3～7kW/套）、蓄热或即热式电热水器（约2～7kW/套）、冲浪浴缸、电采暖等。尤其在一栋住宅建筑中普遍使用某种较大容量的用电设备时，如无燃气引入住户普遍使用电磁炉、统一配置户式空调机组、采用集中空调、享有优惠用电政策等，每户用电量和多户住宅需要系数都要相应调整。

在设计面积较小住宅套型时，住宅的进户线是否也要随着减小呢？首先，对照表6，小套型住宅的住户第

Ⅱ、Ⅲ类家用电器的普及率差别不大，第Ⅰ类家用电器的种类可能会减少，但有4～6种是完全可能的，前面提到的我们十年前做过的住宅负荷测试结果也支持这一提法：100m2以下各类住宅户型用电量差别不大；其次，导线截面大一些，温升会低一些，阻抗和压降会小一些，导线的安全使用寿命会更长；再有从表7可以看出，选择不同截面的导线敷设时穿管也不同。住宅进户线通常为暗管，建设时一次敷设到位，住宅建筑的寿命应该在50年以上，随着生活水平的提高和用电负荷的增长，进户线的选择应

c.住宅用电负荷要考虑当地的气候因素。我国

地域广阔，各地气候差异很大，住宅的用电量也会有差别，要重点关注能够引起持续出现最大用电负荷的用电设备的使用特点，如冬季寒冷夏季凉爽地区的冬季用电和夏季高温闷热地区的夏季用电是这些地区住宅用电量最大的季节；同样是装设空调的住宅建筑，

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满足住宅建筑物整个使用寿命期间负荷增长的需要。配电箱内的开关设备更换是容易的，而住宅进户线在住宅楼分户出售和投入使用后再想升级改造是很困难

表5

部分省市管理部门对住宅户表规格的要求

的。每套住宅作为一个独立的销售和使用单元，在其使用期间可能会多次买卖易主或装修，用电需求会不断变化，每套住宅的配电系统应该与此适应，

满足一个家庭的用电需求，并留有一定的发展余地。

Tab.5Requirementsforammeterofeachhouseholdmadeby

theadministrationsectionofsomeprovincesandcities

部分省市住宅户表规格

北京市

山东省

四川省

云南省

天津市

福建省

4．3每套住宅进户线截面是限制每套每户用电负荷（如：4kW）是指每

住宅最大用电量的关键参数

户的平均负荷，是配电系统的计算依据；每套住宅进户线截面，才是限制每套住宅最大用电量的关键参数。从前面的分析可以看出，同一地区的不同住宅，同一住宅楼的不同住户用电量是不同的。因此允许每户使用的最大用电负荷大于全楼的平均负荷也是合理的。

10（40）A10（40）A10（40）A10（40）A10（30）A15（60）A

注：有的省市对不同户型有详细分类规定，此表所列住宅户表规格对应户型为户建筑面积60～110m2。

表6

负荷分类

负荷名称照明电视机

住户基本用电负荷

用电容量/W

用电负荷特点

Tab.6Thebasicelectricalloadforahousehold

[***********][***********][***********]1000500～1000

相对前两类负荷使用率低，持续使用时间短，种类繁多，更新换代快

除用空调采暖的情况外，电制冷和电采暖的用电负荷不同时使用

普及率高，持续使用时间长

Ⅲ台式计算机

冰箱洗衣机空调

综上所述，影响住宅用电负荷的因素很多，在进行住宅配电系统设计时需要根据工程具体情况，对住宅的用电负荷进行分析。

［

1］

戴瑜兴，汪鲁才.

住宅电气线路的

Ⅱ

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豆浆机、榨汁机等充电器足疗机、按摩器等音响

析［M］//《建筑创作》杂志.计研究院论文集

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［5］

表7住宅进户线截面对照

Tab.7Sectioncomparisonofhouselead-in［5］

项目

导线载流量上级保护开关（2～4根，30℃）过载保护整定值

建筑电气通用图集资料［M］.

户最大用电负荷（cosφ＝0.85）

92DQ1图形符号与技术

3芯导线穿焊接钢管管径/mm

北京：北京市人居建筑技术开发

有限公司，1992.

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中国建筑技术研究院.

GB50096

BV-6mm2BV-10mm2BV-16mm2

31A44A60A

25A40A50A

202532

4.7kW5.5kW6.5kW

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北京：中国建筑工业出版社，2003.

2010-09-26来稿2011-02-28修回

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