毕业设计某小区高层住宅楼的电气设计Word文档格式.docx
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建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下,进行工业与民用建筑建筑电气的设计,并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。
智能建筑是信息时代的产物,是现代工业高科技的结晶,是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新兴的产物,是现代社会经济和文化技术发展的象征,它完美体现了建筑艺术与信息技术的结合,各种现代化的楼宇设备体现了建筑智能化的重要方面,标志着智能建筑与传统建筑的区别。
在国际上已经向着“智能大厦群”、“智能街区”、“智能化城市”发展。
智能建筑的一个最重要的指标,就是现代建筑中实现楼宇设备自动化控制和自动化管理,依靠不断发展的信息技术,对日益繁杂的楼宇设备实施全电脑化控制、全电脑化管理,人工智能起到计划、组织、指挥和协调的能力,实现整个大厦各种类型楼宇设备的协调运行。
楼宇智能化功能的实现主要依靠的是楼宇智能化技术,楼宇智能化技术是一门多学科交叉和综合的高新技术,其涉及专业多、配套产品和技术繁杂,且使用的产品更新换代迅速。
国外的智能化系统设计和施工都有一套完整的标准和规范,我国在这方面还处于学习和借鉴外国经验的阶段。
建筑智能化系统的研究和设计是一个新的课题,是现代建筑行业的发展需要,是国民经济发展的需要。
2设计任务和内容简介
2.1题目
2.2概况
本建筑地上18层,地下1层,建筑面积8306.1平方米,建筑高度58.2米,框架结构,现浇楼板。
属于二类高层建筑,水、暖、通风等专业无联动控制要求。
2.3任务
a.根据要求计算负荷,设备选型
b.配电箱及配电干线系统设计,弱电系统设计(电话、有线电视、计算机网络布线、楼宇对讲系统、消火栓按钮系统等)
c照明、插座系统设计
d绘制下列图纸
图纸目录、设计说明、图例、材料表
低压配电系统图、竖向干线示意图、配电箱系统图
照明平面图(包含插座布置)
防雷平面图
接地平面图
2.4基本要求
本设计题目是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤,依据本专业所学知识,选择民用建筑进行电气设计,是完全按照毕业后从事实际工程设计的步骤进行的。
进行本设计应具备下述能力:
1、掌握各种建筑电气设计规范;
2、熟练运用相关软件进行建筑电气工程图的绘制,
3、掌握与本课题相关公式计算
4、充分利用互联网的搜索查询功能查找相关知识
5、了解其它专业(建筑、结构、暖通、给排水)的有关知识;
本设计实用性强,兼具综合性、学术性、系统性,能够全面提高设计者的综合运用能力和培养严谨务实,科学规范的工作态度。
3负荷计算
电力负荷是供电设计的依据参数。
计算准确与否,对合理选择设备、安全可靠与经济运行,均起着决定性的作用。
负荷计算的基本方法有:
利用系数法、单位负荷法等。
3.1负荷分级
本建筑属于二类高层建筑,负荷特点为:
消防水泵、事故照明、疏散诱导标志灯、消防电梯、客梯,生活水泵、公共场所照明等属于二级用电负荷,采用两个电源供电,这两个电源取自两台配电变压器的0.4kV低压母线;
照明,空调器等各种家用电器为三级负荷。
3.2负荷统计
3.2.1每套住宅的负荷计算
根据《住宅设计规范》中规定,住宅的电气负荷计算不是按照灯具、插座等电气设备的容量进行计算,而是按照住宅的每套的类型和类别计算的,即单位指标法。
表3-1是河南省每套住宅的用电标准值和电度表的规格:
表3-1河南省每套住宅的用电标准值(下限值)和电度表的规格
建筑面积(m2)
用电负荷标准(kW)
电度表规格(A)
进户线截面(mm2)
80以下
6
10(40)
BV-3×
10
80-120
8
15(60)
16
120以上
12
单相20(80)
三相四线15(45)
BV-2×
25+1×
本住宅楼可分为A和B两种户型,其中A户型面积约90.25m2,B户型面积约81m2,考虑到空调厨房等大容量负荷及未来电器的增加,每户的配电箱均采用8kW容量,每层4户,以电梯为中心对称分布,每边A和B户型各一个,电梯和水泵单独由低压配电箱引出独立供电,在末端设自动投切装置。
地下一层为库房,变配电室设在地下一层的电气竖井旁。
负荷统计如表3-2所示:
表3-2负荷统计表
负荷名称
容量/kW
住户
576
喷淋泵
18
电梯(含消防)
40
公共照明
20
消防泵
21
地下室加压送风机
13
生活泵
25
备用负荷
153
统计
882
3.2.2配电干线的负荷计算
配电干线的负荷计算采用需用系数法;
按照一般用电水平,干线的需用系数可由接在同一相电源上的户数范围选取;
20户以下取0.6以上;
20户-50户取0.5-0.6;
50户-100户取0.4-0.5;
整单元需要系数取Kx=0.6–0.7;
本建筑共72户,接在同一相上的户数为24户,采用Kx=0.65。
根据供电局要求功率因数
不小于0.9
设备安装容量Pe=882kw
有功负荷Pjs=KxPe=0.65×
882kw=573.3kW
无功负荷Qjs=Pjs×
tgψ=277.6kVA
视在容量Sjs=
=636.9kVA
平均功率因数
=0.9(补偿后)
计算电流Ijs=Sjs/(
)=636.9/(
×
0.38)=967.7A
变压器容量及台数的选择:
类型为国家推广使用的SCL(环氧树脂浇注)干式变压器。
根据参考文献[1],本工程总用电负荷小于1000kVA,且有大量的二级负荷,故应设置两台变压器,同时也满足了供电的可靠,效率要求。
容量的选择:
为了使变压器经济运行,应力求使变压器的平均工作效率接近于最佳负荷率β值。
计算公式如下:
式中
——变压器的总容量(kVA)
——建筑物的有功计算负荷(kW)(本工程即Pjs)
——变压器的最佳负荷率
——补偿后的平均功率因数
参照表3-3:
SCL型干式电力变压器的最佳负荷率求出变压器容量。
表3-3:
SCL型干式电力变压器的最佳负荷率
额定容量(kVA)
500
630
800
1000
1250
1600
空载损耗(W)
1850
2100
2400
2800
3350
3950
负载损耗(W)
4850
5650
7500
9200
11000
13300
损失比
2.62
2.69
3.13
3.20
3.28
3.37
最佳负荷率β(%)
61.8
61.0
56.6
56.2
55.2
54.5
计算变压器容量
=939.83kW,初步选2台630kVA的变压器,最佳负荷率为61.0%
此时变压器的运行效率为939.83/(630*2)=0.7459=74.5%,负荷均衡分布在每台变压器上,也满足单台变压器的最佳负荷率在70%-80%的经济运行性要求。
故选择两台630kVA的变压器是合理的。
功率因数补偿到0.92,无功补偿都采用集中自动补偿方式。
为降低变压器容量,集中装设在低压侧,与配电屏放在一起,采用干式移相电容器。
4 配电系统
4.1配电系统
为保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源,本建筑物电源由市电引来两路独立的10kV高压电源,采用电缆埋地敷设方式,向本建筑物变配电室供电,两路电源同时供电,向两个变压器同时供电。
高压配电电压10kV,低压配电电压220/380V,照明电压220V。
配电系统中AA1柜为照明柜,AA2和AA3柜为动力柜,AA3为AA2的备用。
当工作电源故障停电时,备用电源自动投入,以保证重要负荷的供电可靠性。
主接线
主接线是表示用电单位接受和分配电能的路径和方式,由电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、移相电容器、母线或电力电缆等电气设备,按一定次序连接起来的电路。
主接线的确定与完善对变电所电气设备的选择、变配电装置的合理布置、可靠运行、控制方式和经济性有密切的关系。
对主接线的基本要求:
(1)可靠性
根据用电负荷等级保证在各种运行方式下提高供电的连续性,以满足用电负荷对供电可靠性和电能质量的要求。
(2)灵活性
主接线应力求简单,无多余的电气设备,而且运行操作灵活,能避免误操作动作,便于检测和维护。
(3)安全性
在进行投入或切换某些电气设备或线路时,应确保操作人员与设备的安全,能在保证安全的条件下进行供配电系统的维护检修工作。
(4)经济性
结合用电单位的近期与长远发展规划,应使主接线的初投资和运行费用经济合理,在保证供电安全可靠和供电质量要求的同时,力争工程投资省,运行维护费用低。
结合上述要求,由于本工程采用两回路进线,且允许短时停电,动力负荷占据相当大一部分,若采用单母线不分段方式,当母线、母线隔离开关发生故障或检修时,必须停止整个系统的供电,势必会影响到大量住户以及重要负荷的正常供电,且灵活性差,故采用单母线分段方式运行,中间设置分段断路器,可靠性高,还具有相应的保护,当某段母线发生故障时,分段断路器QFL与电源进线断路器(QF1或QF2)将同时切断,非故障段母线仍保持正常工作。
4.2配电方式
高层建筑低压配电系统的确定,应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
应将照明与电力负荷分成不同的配电系统;
消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。
根据高层民用建筑的负荷特点和用电要求,变电所内应设置两台电力变压器,采用一路主供、一路备用的供电方式,集中供电。
再从变电所内两台变压器的低压母线上引出低压双路电源,其中一路为照明,另一路为动力。
对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电;
对各层配电间的配电采用下列方式之一:
(1)工作电源采用分区树干式,备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。
(2)工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。
(3)工作电源采用分区树干式,备用电源取自应急照明等电源干线。
本工程住户层楼配电方式采用分区树干式,每三层采用一路电源,公共照明设备引自层楼配电箱,电梯、水泵等大容量动力负荷采用放射式供电方式,对于消防负荷,如消防电梯、消防水泵等重要负荷以及其他重要负荷采用双回路供电方式,每个电源引自不同的变压器,在末端设自动投切装置。
计费方式:
本工程住户采用一户一表计量,在电气竖井内设置电度表箱;
IC卡电度表由供电部门定。
对动力、公共负荷用电在总进线柜内集中设表计量。
为限制低压侧的短路电流,正常时变压器解列运行,中间设联络开关。
照明和动力分开设变压器,
高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。
楼层配电则为混合式系统。
配电设备中的主要部分是干线。
现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。
水平干线因走线困难,多采用全塑电缆与竖井母干线联接。
当层数较多负荷数较大时,一般按层数分区供电,层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。
本工程按照每三层分为一区进行供电。
低压配电系统各级开关均采用自动空气断路器,设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。
各级自动空气开关的保护整定,应注意选择性配合,防止越级跳闸。
所有电梯均要求采用两路不同变压器引出专用电缆进线。
在电梯机房的末端配电箱,设双电源自动投切装置。
4.3电缆敷设方式
高层住宅设计时,均有竖井,电力电缆由户内变电所的配电柜直通电缆竖井,沿竖井壁上垂直敷设,在竖井与楼板裂缝一般为100mm,预埋了一段钢管,便于穿过电缆和固定电缆。
变压器的高压侧电缆由于根数少,在建筑物外采用直接埋地敷设,由外引入时,沿电缆沟敷设。
组合式电缆桥可敷设各种电缆,可根据需要使电缆转向、分支、引上或引下,用钢管引电缆可不打孔、不焊接,施工方便,而且散热及透气性能都好,可沿墙、柱、梁沟中安装敷设桥架,本工程就是采用这种组合式电缆桥,沿墙壁垂直安装在电气竖井中,电缆敷设在内部。
户家线路为穿PVC管沿墙、沿地板或顶棚暗敷,穿管直径根据导线和要求选择。
4.4电缆、电线选型
电缆选择
在建筑供配电系统中,对于低电压380/220V进出电线和电缆的截面积选择,是按照长期允许载流量来选择的。
电缆选择原则:
(1)根据计算负荷电流选断路器整定值;
(2)根据断路器整定值选电缆;
(3)导线及断路器选择时要前后级之间相互配合,前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级;
(4)动力设备考虑自启动影响,断路器整定时要选高一级数值。
住宅内所有绝缘电线和电缆应选择耐压500V以上的导线,高层住宅的配电干线使用电力电缆。
消防用电设备采用阻燃型电线和电缆,应急照明回路穿金属管保护。
本工程采用按照导线载流量来选择导线,经查导线载流量表得出所选导线如表4-1:
表4-1各回路计算电流及所选择的导线类型如下
回路或设备组名称
计算电流(A)
导线型号
户家照明
2.53
BLV-2
2.5
厨房和卫生间动力插座
9.57
BLV-3
4
空调器插座
12.47
户家普通插座
户家配电箱进线
36.36
BV-3
层楼配电箱进线
145.86
YJV-4
35+1
客梯
12.15
BLV-5
消防电梯
消防水泵
30.375
ZR-YJV-4
25+1
34.74
备用配电箱引线
30.99
HN-YJV-5
公共照明干线
6.82
所用公式:
——需用系数
——设备组总功率
——功率因数
——线路额定电压(照明220V,动力380V)
三相电力线路中,每相电缆的横截面积,必须满足下述条件:
是流过每相电缆的计算电流,即对该负载计算得出的计算负荷电流
=
,根据
的数值选择电缆(或电线)的截面积S,与该S对应的长期允许载流量
必须大于
的数值。
同时对电缆(或电线)所能承受的最高允许温度必须大于芯线实际工作温度。
对于照明电路,按照上述方法选出的截面S值,还须增大标称截面等级一级或二级,有利于减小电线沿线电压损失,保持电灯电压质量在规定的水平上
根据《民用建筑电气设计规范》第7节导体选择,配电干线电缆类型为阻燃型电缆,系类为YN-S系列,即三相四线制线路,相线,中性线和保护线共5条线路敷地穿管。
参照导线的允许载流量来合理选择导线。
5照明系统
5.1概述
住宅内的层高一般在2.7-2.9m之间,安装灯具时,由于受层高的限制,一般选用吸顶灯具。
照明光源以白炽灯和稀土节能荧光灯为主,因为白炽灯的构造简单,安装、使用、维修方便,其光源为暖色调,被照物体逼真,便于调光,寿命不受开关次数影响,显色性优越,适用于餐厅,卧室,盥洗室等照明,但光效低,耗电量大,寿命短。
稀土节能灯发光效率是白炽灯的4-5倍,是高效和长寿的节能光源。
住宅内房间照明的设计,一般情况下只确定灯位,吸顶安装裸灯,由住户根据各自的爱好选择灯具。
平面布灯要点:
平面布灯主要满足照度均匀度的要求,尽量减少灯具数量和眩光,便于维修,美观大方,常用的布置方式有正方形,矩形,菱形等,边灯距墙约为相邻两灯距离的一半。
灯高一般不低于2.4m否则灯具的外壳应做保护接零或接地。
5.2照度计算
5.2.1计算内容
由于本建筑房间内表面的反射特性接近,在同一照度要求下,它们每平方米所需的照明设备的安装容量是一定的。
即:
式中W---在某最低照度值下的单位容量值(W/m2)
P---房间内照明总安装容量(包括照明附件的功率损耗在内)
A---房间的面积(m2)
表5-1是本建筑物所采用的日光色荧光灯均匀照明近似单位容量。
根据《建筑照明设计标准》,居住建筑照明标准值宜符合表5-2。
表5-1日光色荧光灯均匀照明近似单位容量
计算高度h/m
E/lx
A/m2
30W、40W带灯罩
30
50
75
100
150
200
2-3
10-15
4.2
6.2
8.3
12.5
16.7
15-25
2.1
3.6
5.4
7.2
10.9
14.51
25-50
1.8
3.1
4.8
6.4
9.5
2.7
50-150
1.7
2.8
4.3
5.7
8.6
11.5
150-300
1.6
2.6
3.9
5.2
7.8
10.4
大于300
1.5
2.4
3.2
4.9
7.3
9.4
3-4
3.7
9.3
12.3
18.5
24.7
15-20
3
5
7.5
15
20-30
30-50
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