居住建筑用電負荷
居住建筑用電負荷分為兩類：一類是住宅用電負荷，含住宅照明和家用電器；另一類是公共區(qū)用電負荷，含公共區(qū)照明和動力兩部分負荷。
１．１戶內(nèi)照明負荷
住宅各種房間的不同使用功能及人員活動的頻率決定了光源的種類、燈具的形式及對光線變化的不同要求。反映在電氣設計上便是照度要求。
（1）確定建筑標準。
根據(jù)國家住宅與居住環(huán)境工程中心在２００２年編寫的《健康住宅技術設計要點２００２年修訂版》，再根據(jù)建設住宅的平均建筑面積參數(shù)，以建筑面積１００ｍ２為例。
（2）確定照度標準：《建筑照明設計標準》（ｇｂ５００３４－２００４）對居住建筑內(nèi)照度標準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。計算過程不一一羅列，最后計算的結(jié)果是居室內(nèi)照明容量約為４００ｗ.
１．２家用電器負荷
家用電器是住宅內(nèi)負荷的主要因素。家用電器負荷的確定應考慮兩個主要因素：第一，采暖、炊事及洗浴能源方式。當大范圍采用電采暖、單元式集中空調(diào)、電熱水器和電灶，住宅內(nèi)用電負荷應根據(jù)具體情況進行計算；第二，家用電器的普及率。家用電器普及率是標志著某類家用電器進入家庭的程度，當前的家用電器普及率可以反映出居民的生活水平，決定了居民用電負荷。
１．３公共區(qū)照明負荷
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、設備層等公共設施所在場所；三是樓內(nèi)的疏散照明及事故照明。場所不同，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)照明會有不同的需用系數(shù)。
１．４公共區(qū)動力負荷
一是高層住宅樓內(nèi)的電梯負荷（受建筑物及電梯本身的參數(shù)，以及運行條件影響）；二是樓內(nèi)的給、排水及通風設備負荷（排污泵、生活水泵等）；三是住宅供暖設備負荷。
２住宅小區(qū)負荷計算
住宅小區(qū)負荷計算在不同的設計階段采用不同的計算方法：在方案設計階段多采用單位面積功率法，在初步設計和施工圖設計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《關于城鎮(zhèn)居民新建住宅實施一戶一表的技術方案》（簡稱《方案》），即（９９）首規(guī)辦秘字第３１９號。對住宅的"用電負荷標準及電度表規(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"用電負荷按遠期每戶不小于６千瓦計算"。６ｋｗ/戶的的規(guī)劃容量有下列三個前提原則：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"關于在住宅設計中安裝（預裝）家用空調(diào)器的有關規(guī)定"（９４）首規(guī)辦規(guī)字第１７０號，一般職工住宅安裝空調(diào)器兩臺。６ｋｗ/戶的規(guī)劃容量有下列兩層含義：一個是遠期要求，其目的是指導設計人員在具體設計時，對于居住建筑內(nèi)的開關、導線、電度表等的選擇應留有余量，不得小于３０a；一個是應當保證用戶能夠達到的最大負荷。以現(xiàn)有設計條件為例：４ｋｗ/戶為計算負荷，是用電負荷計算的標準；６ｋｗ/戶為最大負荷，是單體設計中導線、開關等電氣組件的選擇依據(jù)。
該標準是一個"基本標準"，是一般居住區(qū)的建設標準，即使是搬遷民宅也必須達到這個最低的條件，并非是"豪華"級標準。如果是一個較高檔次的居民區(qū)或每戶的用電結(jié)構有了變化，就應當對用電負荷的計算容量重新做調(diào)整。
（2）２００２年７月北京市供電局下發(fā)了《關于調(diào)整住宅用電指標和配置住宅變壓器標準的通知》即京供計【２００２】１７３號（見表4）。
以普通住宅為例，建筑面積１００ｍ２/戶計，用電負荷６ｋｗ/戶計，則單位面積負荷為６０ｗ/ｍ２.按（表3）計算變壓器容量（按普通住宅計）：
ｓ＝（ｐ×ｋｔ）/（ｃｏｓφ×ｋｆ）
＝（６０×０．２）/（０．８５×０．６５）
＝２１．７１ｖａ/ｍ２
ｐ--每平米用電指標６０ｗ/ｍ２（用戶級）；
ｋｆ--供電部門推薦變壓器負荷率０．６５；
ｋｔ--供電部門推薦同時系數(shù)０．２；
ｃｏｓφ--功率因數(shù)０．８５.
此結(jié)果為普通住宅小區(qū)變壓器容量計算指標（變壓器級）。此指標（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)設計非常重要的參數(shù)。仔細研究一下（表2）及（表3）這兩個需用系數(shù)表會發(fā)現(xiàn)二者之間不能吻合。例如：在２００戶時系數(shù)分別是０．２６（用戶級）及０．２（變壓器級）設計者如何確定需用系數(shù)呢？筆者認為：
1）（表2）是需用系數(shù)在各種用戶量時連貫起來的一條曲線，是與國際上慣用的曲線基本一致的，在十多年的設計實踐中為行業(yè)人士所認可的。因此，建議設計者在進行住宅的配電系統(tǒng)設計中，如元器件的參數(shù)計算及選型、導線的參數(shù)計算及選型、繼電保護的參數(shù)計算及整定等，仍按這個曲線確定需用系數(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)計算變壓器容量時使用。
3）當按表2中的系數(shù)ｋｔ＝０．２６時，則ｓ＝２８．２４ｖａ/ｍ２?？梢钥闯鲈谟嬎憬Y(jié)果上（表2）比（表3）留有較大的余地，這就為適應住戶今后的特殊要求預留了增容的條件。兩表中的系數(shù)不同，在不同設計過程中采用不同的系數(shù)。
３住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)設計
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，采用高壓計量，為住宅小區(qū)中大于１００kｗ的非居民用電（如商業(yè)、會所等）。局管變電室和自管變電室的不同之處。
（1）計量
自管變電室為高壓計量，供電部門根據(jù)高壓計量表向用戶收費。局管變電室為低壓計量；供電部門根據(jù)低壓計量表向用戶收費，住宅計量到戶，非居民用電在每棟住宅樓配電柜中設低壓計量表。
（2）電價：自管變電室高壓計量按峰谷電價收費。局管變電室的低壓計量中住宅按居民電價，其余按非居民電價。
（3）運行管理：局管變電室日常的運行管理和維護由供電部門負責，費用不從小區(qū)物業(yè)管理費中出，或可申請小區(qū)公共維修基金。
（4）設計要求不同：自管變電室要設單獨由供電部門管理的１０kｖ電纜分界室；局管變電室不要單獨房間，可以和低壓柜設于同一房間。
３．２變壓器容量的估算及臺數(shù)的確定（以局管變電室為例）
每個居住小區(qū)的１０ｋｖ變配電室均按雙路１０ｋｖ電纜供電。高壓無聯(lián)絡，低壓有聯(lián)絡，聯(lián)絡斷路器自投自復?？紤]今后中遠期的用電水平，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）的全部負荷。但不含獨立建筑（如醫(yī)院、大型商場等）用電容量。
變壓器的臺數(shù)ｎ應能保證在一路電纜故障或一臺變壓器故障時，其余ｎ－１臺能滿足全部用電負荷的需要。例如雙路１０ｋｖ電纜進線兩臺變壓器分列無聯(lián)絡運行時，每臺變壓器的容量應滿足總計算容量的要求。供電局推薦普通高層住宅小區(qū)變電所變壓器負荷率按６５％計，功率因數(shù)按０．８５計。
３．３小區(qū)變電所位置的選擇
確定了住宅小區(qū)負荷選定變壓器后，需要確定變電所的位置。變壓所位置的選擇至關重要，決定著住宅小區(qū)配電系統(tǒng)的合理性。選址時要特別注意以下問題：①盡可能接近負荷中心或大容量設備處，以減少電能損失和減小電壓降；②靠近電源側(cè)，進出線方便。當高低壓電纜進出線不能從室外直接引入電纜夾層時，要分別設置高壓、低壓電纜井；③便于設備運輸、裝卸和搬運。小區(qū)變電所通常與地下一層汽車庫平層建設，便于設備運輸和防止進水；④避免設在住宅的正下方，尤其首層為住宅時。以盡可能減少電力設備的低頻噪聲和震動對居民生活造成影響；⑤不應設在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方或帖鄰。
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)低壓外線設計通常由供電部門完成，因此這里僅簡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。照明和動力負荷宜以不同的回路分別供電，照明、動力作為雙路電源，為建筑內(nèi)的一級、二級負荷（如電梯、消防電梯、正壓風機等）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，其照明和動力負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。平時開環(huán)運行，事故時通過操作π接柜內(nèi)的開關進行供電。初期投資大，π接柜內(nèi)開關的操作有嚴格要求。
４工程實例
某住宅總建筑面積６５３７２ｍ２，９個單元，地下二層為人防，地下一層為自行車庫。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（變壓器級）×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８００ｋｖａ變壓器為２４號樓供電。
（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荷為１８４６kｗ；該樓住宅共４６２戶，平均分配到三相時每相帶１５４戶，查表3可知該樓住宅照明負荷需要系數(shù)為０．３３.該樓內(nèi)公共照明、動力等設備容量總和為４５０kｗ，則本樓總設備容量為：
ｐｅ＝１８４６＋３５０＝２１９６kｗ
照明計算容量：ｐｊｚ＝ｐｅｚ×ｋｘ＝１８４６×０．３３＝６０９kｗ
公共區(qū)（照明、動力）計算容量：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，這兩種方法計算出來的變壓器負荷大體相當。
５結(jié)論
隨著我國經(jīng)濟的快速發(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，住宅用電負荷增長很快。為適應二十一世紀的用電水平，住宅小區(qū)配電系統(tǒng)設計應跟上時代的步伐，住宅小區(qū)配電系統(tǒng)應預留發(fā)展裕量，滿足未來一段時間負增長的需要，以免住宅小區(qū)建成后留下種種隱患。
倡導電氣安全設計合理減少建筑耗電
建筑智能化、自動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，在建筑電氣設計安全和節(jié)能兩個方面尤其如此。
安全性分析
建筑電氣設計的安全性需要從電力供應、供電線路、電氣設備的接地、建筑消防控制方面進行考慮。
電力供應。電力在現(xiàn)在建筑中占有重要作用，沒有了電，建筑就會處于癱瘓狀態(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。因此，為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數(shù)量應根據(jù)負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源原則上是兩路同時供電，互為備用。此外，還須裝設應急備用柴油或燃汽輪發(fā)電機組，要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復供電，以保證事故照明、消防設備、電梯等事故用電。對于高壓開關柜應根據(jù)建筑標準，選用具有"五防"功能的真空開關手車式高壓開關柜。對于電力變壓器，根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。對于容量低壓配電屏的出線，應做成手車式。
供電線路。居住建筑中各種電路繁多。為保證各種設備電路的穩(wěn)定、安全運行，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)范作相應的計算驗證后再更改。否則線路截面的變小，使電阻變大，功率過載將導致電路發(fā)熱或引發(fā)火災。
電氣設備的接地?，F(xiàn)在建筑中存在電腦、電視、冰箱等大量電子設備，電子設備通過保護接地系統(tǒng)的重復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大于1歐姆。
建筑消防控制。建筑消防設計指火災自動報警滅火系統(tǒng)。包括火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)四個部分，實現(xiàn)報警滅火自動化。其中，消防線路要求穿金屬管或者暗敷，目的是火災發(fā)生后可以保持消防線路的正常使用，保證信號、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，消防水泵的控制應設置兩路：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
建筑電氣設計是建筑設計的一部分。為降低建筑的能耗，建筑電氣設計師也應從全盤考慮，既要兼顧初投資還要考慮建筑電氣的運行能耗。
配電線路損耗。建筑中供電線路長且多，由于電阻的存在，當電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗，要減少電阻損耗應從以下幾個方面考慮：選用電阻率較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之；減少導線長度，在設計中線路應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；變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑；增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。
電動機的節(jié)能分析。減少電動機損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數(shù)。但是在具體工程中電動機通常都是水暖及建筑等專業(yè)設備所配套的，因此電氣設計節(jié)能措施主要是在運行過程中實施。除了就地電容器補償減少線路損耗外，還應減少電動機低效率的輕載和空載運行。其主要措施是采用變頻調(diào)速控制電動機使其適應負載的變化。