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【转载】住宅电气负荷计算中需要系数之确定  

2016-08-31 17:07:30|  分类: 电气知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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提 要 着重模拟推导住宅电气负荷需要系数之计算公式,建立住宅户数与需要系数一一对应关系,从而便于负荷计算。此外,对住户安装功率、进户开关选择也进行了简单探讨。


目前,我国住宅业蓬勃发展,日新月异。进行住宅电气设计时,对于负荷计算,尤其是其中的需要系数如何确定,每个电气设计人员都不可回避。
需要系数是一个至关重要的数据,直接影响到负荷计算结果。而恰恰就是这个关键系数,在现行电气设计手册中,表述得较为笼统、模糊。如一些手册中推荐,住宅需要系数(K值)选取方法为,“20户以下,取0.6以上;20~50户,取0.5~0.650~100户,取0.4~0.5100户以上,取0.4以下。该方法有以下不足之处:a. 不确定性过强。如95户、200户时,K值分别应为多大?无从得知。b. 可能导致反常结果。例如,按上述方法,95户、100户时K值分别可取0.430.4,每户安装功率取6kW,则95户时的Pjs=95·6·0.43=245.1kW;而100户时的Pjs=100·6·0.4=240kW。即95户计算功率反而大于100户计算功率!这显然是不合常规的,而其根源就在于需要系数(K值)的不确定性。
到底如何确定需要系数?能否实现住宅户数与需要系数一一对应?下文将着重解决这一问题,并对负荷计算中的住户安装功率、进户开关选择等问题亦作简单探讨。
模拟公式推导
众所周知,建立住宅户数与需要系数之间的数学关系式,实际上只能是推想的模拟公式。下述推导,虽属经验型数学型之结合,却较客观地虚拟了实际工程情况,提供了较高的模拟精度,因而必将大大地方便工程设计,值得向大家推荐。
探索模拟公式之前,有三点规律值得注意:a. 户数(N)较少时,需要系数(K)为1b. 需要系数(K)随着N值增大而逐渐减小,即KN≤KN-1KNN所对应的K值)而且减小速率先急后缓;c. 每户安装功率P相同时,小户数总计算负荷恒小于大户数总计算负荷,即(N-1·P·KN-1<N·P·KN,或KN>KN-1·[(N-1)/N]
基于以上分析,本文认定,户数N≤6时,K0=1;其后,每递增3户,K值作一次调整。调整后之K值,等于调整系数乘以调整前之K值。而调整系数如何选取呢?令N3的整数倍,且N≥9,则因KN>KN-1·[(N-1)/N],故有KN-2>KN-3·[(N-3)/(N-2)]; 又根据约定可知,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)],亦即调整系数取为(N-1)/N。(注意,KN与下述的Kn意义有所不同)。
举例说明。当N=789时,K值均相同,且此时K1=K0·9-1/9=1·(8/9)=8/9;当N=101112时,K2=K1·12-1/12=8/9·11/12);当N=131415时,K3=K2·15-1/15=8/9·11/12·14/15);……;当N=3n+43n+53n+6n=1234……)时,
Kn=Kn-1·[(3n+5)/(3n+6)]
=(8/9)·(11/12)·(14/15)·……·[(3n+2)/(3n+3)]·[(3n+5)/(3n+6)]
=2·8·11·14·……·(3n+2)·(3n+5)/[3 ·(n+2)!] 1
式(1)即为需要系数Kn的模拟计算式(由数学归纳法可证明,此处从略)。它体现了需要系数K与户数N之间的一种内在联系。当然,在实际工程应用中,若直接套用上述公式进行手工计算,则过程极为繁琐;即使是普通电脑运算,至N=500户左右时,也告结果溢出。此时,只要巧妙利用Kn/Kn-1=(3n+5)/(3n+6)这一间接关系式,并借助于电脑编程,则诸多麻烦迎刃而解。随后即给出由电脑编程计算出的K值。
需要系数的选取
需要系数可参照下表选取。
户 数(N) ≤6 9 12 15 18 21 24 27
需要系数(K) 1 0.89 0.82 0.76 0.72 0.68 0.66 0.63
户 数(N) 30 34 38 42 46 50 54 58
需要系数(K) 0.61 0.58 0.56 0.55 0.52 0.51 0.50 0.49
户 数(N) 62 66 70 74 78 82 90 95
需要系数(K) 0.48 0.47 0.46 0.45 0.45 0.44 0.43 0.42
户 数(N) 100 110 120 130 140 150 160 180
需要系数(K) 0.41 0.40 0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34
户 数(N) 200 220 240 260 280 300 330 360
需要系数(K) 0.33 0.32 0.31 0.30 0.29 0.29 0.28 0.27
户 数(N) 400 450 500 600 700 800 900 1000
需要系数(K) 0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19
说明:a. 任意户数的K值均可由程序得知。限于篇幅,上表中仅选取了部分数据(程序中,N≤1200户)。b. 为使负荷计算结果更切合实际,表中的N值系指单台变压器所负担的住宅总户数。例如,某住宅小区共有1000户,拟由两台变压器供电,每台大致承担500户的负荷,则在负荷计算时,宜选取表中N=500K=0.24这组数据,而不是N=1000K=0.19
计算需要系数的电脑源程序
4.1 源程序如下:
4.2关于源程序的简要说明
a. 程序运行于DOS中文平台下的QBASIC环境;
b. 程序除着重计算K值以外,附带给出总计算功率、视在功率及计算电流等值;所选取变压器仅计及住户负荷;
c. 补偿前COSΦ=0.85; 补偿后COSΦ’=0.92; 变压器负荷率β=0.85;
住户安装功率的确定
现代家用电器品种繁多。每户所有电器功率累加起来,一般从几千瓦到几十千瓦不等。但若简单地以此累加值作为每户安装功率,显然是不恰当的。确定住户安装功率时,可遵循两条原则:a. 遵照当地供电部门的相关规定;b. 满足若干年限(如15年)内,该地区大多数(而不是全部)住户最大可能达到的用电高峰需要。例如目前深圳地区普通用户的安装功率一般取4kW~10kW/户,具体值视户型而定,其中尤以取值6kW最为常见。
住户进户开关的选择
对应于安装功率为46810kW,户配电箱的总开关额定电流可分别选择为20A32A40A50A(在此,均指单相值)。当然,此作法与<<民用建筑电气设计规范>>3.3.11.2条存在部分冲突。该条规定:“由地区公共低压电网供电的220V照明负荷,线路电流不超过30A时,可用220V单相供电,否则应以220/380V三相四线制供电。不过,在实际设计工作中,适时突破(即优先采用单相而不是三相供电)该条规定已是屡见不鲜,原因如下:
a. 该条规范规定的本意是为了降低三相低压配电系统的不对称度;只要设计时,保证了某个门栋乃至整幢住宅负荷就地三相平衡(不平衡度≤15%则线路单相电流不超过50A时,均以220V单相供电,似仍是可行的。
b. 与住户单相总开关比较,住户三相总开关与分开关之间的整定配合较为不易,即配电灵活性较差;
c. 以三相电表计量单相负荷,结果不够理想;且三相电表及三相开关的成本都显著抬高。

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