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新聞主題 |
柴油發(fā)電機組匹配用電負荷的計算方法 |
摘要：民用建筑的用電指標，尤其是負荷計算中需要系數的大小，一直是一個(gè)意見(jiàn)很不一致，沒(méi)有完全解決好的問(wèn)題，主要是因為民用建筑的情況非常繁雜，不同的地區，不同的單位，不同的設備，不同的使用情況，不同的工程規模，不同的建設標準等等，使每平方米建筑面積的用電量有較大的差異，很難給出一個(gè)大家均可使用的標準。工程設計者，往往寧大勿小，使已建成的許多工程的市電和柴油發(fā)電機組容量選擇偏大，多數在很低的負荷率下運行。
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10KV柴油發(fā)電機組用電負載電路圖（雙電源） |
一、民用建筑常用負荷計算方法
在施工圖設計時(shí)需要進(jìn)行較詳細的負荷計算，主要包括設備容量(安裝容量)的計算(即統計與累加);計算容量(將設備容量乘需要系數)和計算電流的計算。對于干線(xiàn)和整個(gè)工程，除需要標注設備容量外，還要標注計算容量和計算電流，以便根據計算容量選擇柴油發(fā)電機組。
在民用建筑中有大量的單相負荷， 三相負荷不平衡的問(wèn)題比較突出。 據調查，在目前運行的工程中，多數工程都比較嚴重的存在著(zhù)三相不平衡的問(wèn)題。有的是設計問(wèn)題，有的是施工問(wèn)題，有的是使用的隨意性。使用的隨意性很難解決，工程設計者的責任是在施工圖設計時(shí)盡量考慮周全些，盡量做到三相負荷分配平衡。減少運行時(shí)的特別嚴重的不平衡現象。當工程設計過(guò)程中，某些末端設備無(wú)法使三相分配平衡時(shí)，則應在柴油發(fā)電機組使用中盡量調整到三相平衡。
表1 民用建筑常用負荷計算方法
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計算方法
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需要系數法
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單位指標法
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定義
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利用設備功率以及需要系數和同時(shí)系數確定計算負荷的方法。負荷計算可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、導體及電器的依據，并用來(lái)計算電壓損失和功率損耗；也可作為電能消耗及無(wú)功功率補償的計算依據
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利用負荷密度或者單位用電指標來(lái)確定計算負荷的方法
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適用設計階段
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施工圖設計、初步設計
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方案設計、初步設計
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公式
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1、用電設備組的計算負荷
有功功率
Pjs=kxPe
無(wú)功功率
Qjs=PjstanΦ
視在功率
 計算電流
 2、配電干線(xiàn)或變電所低壓側的計算負荷
有功功率
Pjs=kΣpΣ(kxPe)
無(wú)功功率
Qjs=kΣqΣ(kxPetanΦ)
視在功率
式中Pjs——有功計算負荷(kW);
Qjs—無(wú)功計算負荷(kvar);
Sjs——視在功率計算負荷(kV·A);
Ijs——計算電流(A);
Pe——用電設備組的設備功率(kW):
kx——需要系數
tanΦ——用電設備組的功率因數角的正切值；
kΣp、kΣq——有功功率、無(wú)功功率同時(shí)系數，對配電干線(xiàn)分別取0.8～0.9及0.93～0.97;對配電所分別取0.8~1及0.95～1;對降壓變電所則分別取0.8~0.9及0.93~0.97
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1、單位面積功率法
單位面積功率法計算有功功率的公式為
 式中Pjs——有功計算負荷(kW);
P’e——單位面積功率，或稱(chēng)負荷密
度(W/m²);
S——建筑面積(m²)
2、單位指標法
單位指標法計算有功功率的公式為
 式中Pjs——有功計算負荷(kW);
P′——單位用電指標(w/戶(hù)、w/人、W/床);
N——單位數量，如戶(hù)數、人數、床位數
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備注
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計算負荷又稱(chēng)需要負荷或最大負荷。計算負荷是一假想的持續性負荷，其熱效應與同一時(shí)間內實(shí)際變動(dòng)負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等。在配電系統中，通常采用30min的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據，同時(shí)也用來(lái)計算電壓損失和功率損耗
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10KV柴油發(fā)電機組用電負載電路圖（雙回路） |
二、負荷計算注意事項
1．當進(jìn)行負荷計算時(shí)，需將用電設備按其性質(zhì)分為不同的用電設備組，然后確定設備功率。
2．對于不同負載持續率下的額定功率或額定容量，應統一換算為負載持續率下的有功功率。
（1）連續工作制電動(dòng)機的設備功率等于額定功率。
（2）斷續或短時(shí)工作制電動(dòng)機的設備功率，當采用需要系數法或二項式法計算時(shí)，是將額定功率統一換算到負載持續率為25％時(shí)的有功功率。
① 當采用需要系數法計算負荷時(shí)，應統一換算到負載持續率ε為25％時(shí)的有功功率，即
② 當采用利用系數計算負荷時(shí)，應統一換算到負載持續率ε為100％時(shí)的有功功率，即
式中Pe——有功功率（kW）；
Pr——電動(dòng)機額定功率（kW）；
εr——-電動(dòng)機額定負載持續率。
③ 電焊機的設備功率是指將額定功率換算到負載持續率為100％時(shí)的有功功率。
式中 Sr——電焊機的額定容量 (kV·A)
cosφ——功率因數。
3．照明用電設備的設備功率為：
（1）白熾燈、高壓鹵鎢燈是指燈泡標出的額定功率。
（2）低壓鹵鎢燈除燈泡功率外，還應考慮變壓器的功率損耗。
（3）氣體放電燈、金屬鹵化物燈除燈泡的功率外，還應考慮鎮流器的功率損耗。
4．整流器的設備功率是指額定交流輸入功率。
5．成組用電設備的設備功率不應包括備用設備。
6．當消防用電的計算有功功率大于火災時(shí)可能同時(shí)切除的一般電力、照明負荷的計算有功功率時(shí)，應按未切除的一般電力、照明負荷加上消防負荷計算低壓總的設備功率。否則計算低壓總負荷時(shí)，不應考慮消防負荷。
7．當采用需要系數法計算負荷時(shí)，應將配電干線(xiàn)范圍內的用電設備按類(lèi)型統一劃組。配電干線(xiàn)的計算負荷為各用電設備組的計算負荷之和再乘以同時(shí)系數。變電所或配電所的計算負荷為各配電干線(xiàn)計算負荷之和再乘以同時(shí)系數。計算變電所高壓側負荷時(shí)，應加上變壓器的功率損耗。
8．當采用利用系數法確定計算負荷時(shí)，不論計算范圍大小，都必須求出該計算范圍內用電設備有效臺數及最大系數，而后算出結果。
9．單相負荷與三相負荷同時(shí)存在時(shí)，應將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相負荷相加。
（1）只有線(xiàn)間負荷時(shí)，將各線(xiàn)間負荷相加，選取較大兩項數據進(jìn)行計算。
（2）當多臺單相用電設備的設備功率小于計算范圍內三相負荷設備功率的15％時(shí)，按三相平衡負荷計算，且不需換算。
（3）只有相負荷時(shí)，等效三相負荷取最大相負荷的3倍。
10．各類(lèi)建筑物的用電指標
方案設計階段確定計算容量時(shí)，采用單位指標法計算、并根據計算結果確定電力變壓器的容量和臺數，各類(lèi)建筑物的用電指標如表2。
表2 各類(lèi)建筑物的用電指標
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建筑名稱(chēng)
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用電指標/（W/㎡）
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建筑名稱(chēng)
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用電指標/（W//㎡)
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公寓
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30~50
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醫院
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30~70
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旅館
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40~70
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高等學(xué)校
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20~40
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辦公
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30~70
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中小學(xué)
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12~20
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商業(yè)
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一般：40～80
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展覽館
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50~80
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大中型：60～120
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演播室
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250~500
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體育
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40~70
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汽車(chē)庫
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8~15
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劇場(chǎng)
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50~80
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機械停車(chē)庫
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17~23
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注：當空調冷水機組采用直燃機時(shí)，用電指標一般比采用電動(dòng)壓縮機制冷時(shí)的用電指標降低35W/㎡。表中所列用電指標的上限值是按空調器采用電動(dòng)壓縮機制冷時(shí)的數值
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商業(yè)建筑用電指標/（W/㎡）
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商店建筑名稱(chēng)
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用電指標
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購物中心、超級市場(chǎng)、
百貨商場(chǎng)
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大型購物中心、超級市場(chǎng)、高檔百貨商場(chǎng)
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100~200
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中型購物中心、超級市場(chǎng)、百貨商場(chǎng)
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60~150
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小型超級市場(chǎng)、百貨商場(chǎng)
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40~100
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家電賣(mài)場(chǎng)
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100～150（含空調冷源）
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60～100（不含空調主機）
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零售
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60～100（含空調冷源）
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40～80（不含空調主機）
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步行商業(yè)街
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餐飲
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100~250
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精品服飾、日用百貨
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80~120
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專(zhuān)業(yè)店
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高檔商品專(zhuān)業(yè)店
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80~150
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一般商品專(zhuān)業(yè)店
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40~80
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商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)
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100～150（含空調負荷）
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菜市場(chǎng)
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10~20
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校園的總配變電站變壓器容量指標/（W/㎡）
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學(xué)校等級及類(lèi)型
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變壓器容量指標
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普通高等學(xué)校、成人高等學(xué)校（文科為主）
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20~40
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普通高等學(xué)校、成人高等學(xué)校（理工科為主）
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30~60
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高級中學(xué)、初級中學(xué)、完全中學(xué)、普通小學(xué)、成人小學(xué)
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20~30
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中等職業(yè)學(xué)校（含有實(shí)驗室、實(shí)習車(chē)間等）
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30~45
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注：本表不含供暖方式為電采暖的學(xué)校
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金融建筑用電指標/（W/㎡）
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數據中心主機房
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500~1500
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輔助區、支持區、辦公區
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70~100
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注：表中數據包括正常照明、動(dòng)力及空調負荷，其中空調負荷為采用電制冷集中空調方式時(shí)的數據
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11．主要用電設備組的需要系數見(jiàn)表3。
用設備功率乘以需要系數和同時(shí)系數，直接求出計算負荷。這種方法比較簡(jiǎn)單，應用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。
表3 主要用電設備組的需要系數
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負荷名稱(chēng)
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規 模
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需要系數k
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功率因數
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備 注
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照明
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面積S＜500㎡
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0.9~1
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0.9~1
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含插座容量。熒光燈就地補償或采用電子鎮流器
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500㎡＜面積S＜3000㎡
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0.7~0.9
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0.9
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面積S＝3000～15000㎡
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0.55~0.75
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面積S＞15000㎡
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0.4~0.7
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冷凍機、鍋爐
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1～3臺
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0.7-0.9
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0.8
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＞3臺
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0.6~0.7
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熱力站、水泵、通風(fēng)機
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1～5臺
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0.8-0.95
|
0.8
|
|
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＞5臺
|
0.6~0.8
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廚房設備
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≤100kW
|
0.2-0.5
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0.8~0.9
|
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洗衣設備
|
>100kW
|
0.3~0.4
|
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分體空調設備
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4～10臺
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0.6~0.8
|
0.8
|
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11～50臺
|
0.4-0.6
|
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＞50臺
|
0.3-0.4
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舞臺照明
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<200kW
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0.6~1
|
0.9~1
|
|
|
>200kW
|
0.4-0.6
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電梯
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2臺
|
0.91
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
0.85
|
使用一般
|
|||
|
3臺
|
0.85
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.78
|
使用一般
|
|||
|
4臺
|
0.8
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.72
|
使用一般
|
|||
|
5臺
|
0.76
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.67
|
使用一般
|
|||
|
6臺
|
0.72
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.63
|
使用一般
|
|||
|
7臺
|
0.69
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.59
|
使用一般
|
|||
|
8臺
|
0.67
|
0.5
|
使用頻繁
|
|
|
0.56
|
使用一般
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12．住宅用電負荷需要系數見(jiàn)表4。
小區內的住宅面積可分為三類(lèi)：60m2以下的為小型，60～100m2為中型，100m2以上為大型。隨著(zhù)人們生活水平的提高，家用電器逐漸增多，特別是空調、熱水器、電磁灶或微波爐等大功率家用電器進(jìn)入普通家庭，家庭用電由原來(lái)純照明向多功能方向發(fā)展。
表4 住宅用電負荷需要系數
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戶(hù)數
|
3
|
6
|
10
|
14
|
18
|
22
|
25
|
101
|
200
|
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需要系數kx
|
1
|
0.73
|
0.58
|
0.47
|
0.44
|
0.42
|
0.4
|
0.33
|
0.26
|
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