普什机电技术研究楼电气设计 大学毕业设计.docx

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普什机电技术研究楼电气设计大学毕业设计

课程设计说明书

课程名称:

建筑电气课程设计A

课程代码:

106008819

题目:

普什机电技术研究楼电气设计

学生姓名:

张树东

学号:

3120120807041008

年级/专业/班:

建筑环境与能源应用工程1201

学院（直属系）:

建筑与土木工程学院

指导教师:

李茜

6导体的选择20

摘要

本次设计内容为某市财政局办公楼电气设计，该建筑占地面积达，建筑总面积达，。

本设计包括照明系统设计，低压供配电系统设计。

本次设计严格按照各类系统设计相关的规范执行。

全文共分为四个章节，第一章介绍工程概况和总体方案设计；第二章为照明系统设计，包括正常照明系统，插座系统和应急照明系统；第三章为低压供配电系统设计，包括负荷分级及供电要求，配电方式选择，负荷计算以及导体选择及配电线路的保护；第四章为防雷接地系统设计。

关键词：

电气设计照明系统低压供配电系统

1.前言

本工程为普什机电技术研究楼电气设计。

查阅国家建工相关资料，完成该建筑的照明系统设计；包含：

照度计算、灯具的选择、布灯方案、插座的选择、电缆及开关的选择等。

通过此次设计使学生熟悉民用建筑相关规范和标准、熟悉建筑电气照明系统设计的步骤、方法及内容，熟悉autoCAD软件绘图，学习如何整理和总结自己所设计的方案报道，学习如何通过查阅相关国家标准及设备参数完成所设计的内容。

2.任务分析

本次设计，任课老师寻找图纸通过学生自主选择的方法选择自己所设计的建筑，建筑类型包括：

民用建筑、商业建筑和公用建筑。

主要设计内容为建筑照明系统、建筑防雷接地系统、建筑应急照明系统等。

要求学生通过查阅相关国家标准、设备参数等自主完成所选建筑的照明系统设计等内容。

我选择的建筑为公用建筑：

普什机电技术研究楼的建筑电气设计，包含内容有：

该建筑的照明系统设计、应急照明系统设计及插座设计。

通过查阅相关国家标准完成灯具的照度计算完成该建筑一般照明及应急照明灯具的选型及布置方案；其次通过单位面积指标法完成插座的设计及安装方式；然后计算各末端回路、各配电箱、各总回路的负荷计算完成导线及各回路开关的选型；最后列出设备清单及查阅的相关资料完成该建筑的电气系统设计。

3.方案设计

3.1工程概况

本研究楼总共为五层，其建筑层高为3.6m，建筑总高度达18m。

其一层占地面积为2247m²，建筑总面积为255.4m²。

3.2负荷分级

根据JGJ_16-2008《民用建筑电气设计规范》中的3.2.1用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。

各级负荷应符合下列规定：

1.符合下列情况之一时，应为一级负荷：

1）中断供电将造成人身伤亡；

2）中断供电将造成重大影响或重大损失；

3）中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。

例如：

重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷。

2.符合下列情况之一时，应为二级负荷：

1）中断供电将造成较大影响或损失；

2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。

3.不属于一级和二级的用电负荷应为三级负荷。

由上述内容则本建筑负荷分级为二级负荷。

3.3总体方案设计

本研究楼照明系统照明方式一般照明的照明方式；照度计算、照明负荷计算采用需要系数法。

灯源灯具在满足规范要求和照度标准的情况下，应选择效率高、利用系数高、配光合理，保持率高的产品。

灯具布置选用均匀布置的方式。

插座回路的负荷计算采用单位面积功率法，插座

应由单独的回路配电，一层厨房和各层的办公室采用单独回路供电，除一层餐厅面积较大采用两个回路供电外其余各房间的插座均由同一路供电。

应急照明走单独配电箱并带有蓄电池（EPS），应急照明灯具在未发生突发事件（如停电、发生火灾）情况下处于关闭状态，一旦发生事故，即刻供电。

本教学楼负荷等级为二级，本建筑采用放射式和树干式相结合的配电方式，设计从市电引入0.4KV电压，一路进线至总配电箱，总配电箱放射式进入各楼层配电箱及应急配电箱，再由楼层配电箱及应急照明配电箱由树干式供电至各房间及楼道的灯具及插座。

导线选型按发热条件选择导线截面积，按计算电流选断路器整定值，根据断路器整定值选电缆。

本次设计接地采用TN-C—S系统，末端变为三相五线制。

4.照明系统设计

4.1各房间照明灯具灯源选型

⑴根据《建筑照明设计标准GB50034-2013》

表10.5.7照度维护系数表

环境维

护特征

工作房间或场所

灯具最少擦洗

次数（次／年）

维护系数

白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯

卤钨灯

清洁

住宅卧室、办公室、餐厅、阅览室、绘图室

2

0.80

0.80

一般

商店营业厅、候车室、影剧院观众厅

2

0.70

0.75

污染严重

厨房

3

0.60

0.65

可知：

各房间的照度标准值工作区的参考平面及其维护系数，再根据房间的长宽及其面积可计算出房间室形指数再查得其利用系数从而计算出灯具的数量。

根据JGJ_16-2008《民用建筑电气设计规范》中的0.2.3照明光源的颜色质量取决于光源本身的表观颜色及其显色性能。

一般照明光源可根据其相关色温分为三类，其适用场所可按表10.2.3诜取。

表10.2.3光源的颜色分类

光源颜色分类

相关色温（K）

颜色特征

适用场所示例

I

<3300

暖

居室、餐厅、宴会厅、多功能厅、酒吧、咖啡厅、重点陈列厅

（续）

Ⅱ

3300～5300

中间

教室、办公室、会议室、阅览室、营业厅、一般休息厅、普通餐厅、洗衣房

Ⅲ

>5300

冷

设计室、计算机房、高照度场所

可得：

各类房间照明光源的色温选择如下：

各楼层走道、楼梯间、厨房、食品加工区、餐厅及包间照明光源的色温选择为2700，各楼层办公室及值班室照明光源的色温选择为4000。

根据GB50034-2013《建筑照明设计标准》中5.2.2，办公建筑照明标准值应符合表5.2.2的规定。

表5.2.2办公建筑照明标准值标

为节约设计、施工成本及施工的方便，在满足室内照明标准的同时还应考虑建筑的节能。

本建筑照明灯具相关光源的选择如下：

各楼层走道、楼梯间、食品加工区的光源灯具选用36W三基色荧光灯，光源色温为2700；其型号为：

TLD36/827简式荧光灯照明；

厨房、餐厅及包间的光源灯具选用36W三基色荧光灯，光源色温为2700，其型号为：

TLD36/827嵌入式格栅荧光灯照明。

办公室的光源灯具选用36W三基色荧光灯，光源色温为4000，其型号为：

TLD36/827嵌入式格栅荧光灯照明。

4.2房间照度计算

以2018办公室为例计算房间照度：

依据《建筑照明设计标准GB50034-2013》表4.1.6可知办公室维护系数值K=0.8，Eav=300lx,工作面高度取0.8m，ρc=0.7，ρt=0.5，ρf=0.2，其计算结果如下：

办公室其他参数：

L=8.8m，b=7.4m，H=3.6m，Hr=3.4-0.8=2.8m（嵌入格栅荧光灯）φ=3350lx，LPD≤11w／m²,K=0.8

房间面积：

A=L×b=8.8×67.4=65.12m²

室空间比：

RCR=5Hr（L+b）/Lb=3.48

利用系数：

由内插法查灯具利用系数表得：

U=0.36

灯具安装数量：

N=EavA／ΦUK=300×16.2／﹙3350×0.36×0.8﹚=24.4=25套

根据房间的几何尺寸及考虑灯具布置的美观性，布置5排5列共计25套灯具。

LPD值验证：

P×N／A＝25×36／（8.8×7.4）=10.57w／m²＜11w／m²

满足节能指标

一层房间的灯具数量及照度计算列表见附表1—1；

二层房间的灯具数量及照度计算列表见附表1—2；

三层房间的灯具数量及照度计算列表见附表1—3；

四层房间的灯具数量及照度计算列表见附表1—4。

4.3应急照明系统设计

根据JGJ-16-2008《民用建筑电气设计规范》

下列场所应设置应急照明：

1）正常照明因故熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明；

2）正常照明因故熄灭后，需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所，应设置安全照明；

3）正常照明因故熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。

备用照明及疏散照明的最少持续供电时间及最低照度，应符合表13.8.6的规定。

表13.8.6

区域类别

场所举例

最少持续供电时间（min）

照度（Ix）

备用照明

疏散照明

备用照明

疏散照明

一般平面疏散区域

第13.8.3条1款所述场所

----

≥30

----

≥0.5

竖向疏散区域

疏散楼梯

----

≥30

----

≥5

人员密集流动疏散区

域及地下疏散区域

第13.8.3条2款所述场所

----

≥30

----

≥5

航空疏散场所

屋顶消防救护用直升机停机坪

≥60

----

不低于正常照明照度

----

避难疏散区域

避难层

≥60

----

不低于正常照明照度

----

消防工作区域

消防控制室、电话总机房

≥180

----

不低于正常照明照度

----

配电室、发电站

≥180

----

不低于正常照明照度

----

水泵房、风机房

≥180

----

不低于正常照明照度

----

根据《应急照明的照度标准值》中的5.4.2应急照明的照度标准值宜符合下列规定：

1.备用照明的照度值除另有规定外，不低于该场所一般照明的10%；

2.安全照明的照度值不低于该场所一般照明照度的5%；

3.疏散通道的疏散照明值不低于0.5lx。

根据上述规定则走道应急照明的照度标准值取5lx，选用平圆吸顶式荧光灯，餐厅的应急照明照度为10lx，选用平圆吸顶式荧光灯，并且两者均配置EPS不间断电源供电。

走道、一层厨房及餐厅、楼梯间设应急照明及疏散指示牌。

楼梯间每层的拐角处均安装一疏散指示牌和一应急照明灯。

其灯具数量的计算以走道为例，其计算结果如下：

依据《建筑照明设计标准GB50034-2013》表4.1.6可知走道维护系数值K=o.7，Eav=5x,工作面高度取地面，其计算结果如下：

走道其他参数：

L=75.9m，b=3.9m，H=3.6m，Hr=3.6m（平圆吸顶式荧光灯）ρc=0.7，ρt=0.5，ρf=0.2，φ=1280x,K=0.0.7

房间面积：

A=L×b=75.9×3.9=296m²

室空间比：

RCR=5Hr（L+b）/Lb=4.8

利用系数：

查灯具利用系数表得：

U=0.35

灯具安装数量：

N=EavA／ΦUK=5=4.72=5套

平均布置于走道中。

各楼层应急照明指示牌及应急照明灯的数量如下：

楼层

应急照明灯具

HJD-YD100-11型

HJD-YD100-12型

一层

11

5

5

二层

7

6

2

三层

7

6

2

四层

7

6

2

4.4插座系统设计

根据《民用建筑电气设计规范（强电部分）》表3.23按单位面积功率法确定其房间插座的数量。

以2018办公室为例，L=8.8m，b=7.4m，其每一插座的平均负荷按100W计算，其插座的设计符合密度为40（V*A）/m²,按单位面积功率法设计该办公室的插座个数，则其插座数量的确定如下：

N=L×b×Ks/Pjs=8.8×7.4×40/100=26（只）（Ks~负荷密度；Pjs有功计算负荷）

为满足房间要求每个回路计算电压为1.5KW，因厨房有各类大型用电设备故为满足房间的需求厨房插座回路的设计电压为4.5KW。

各楼层插座数量计算表

楼层

防水插座

一般插座

一层

8

76

（续）

二层

2

104

三层

2

125

四层

2

125

5.低压供配电系统设计

5.1配电方式

《JGJ-16-2008-民用建筑电气设计规范》7.1.4规定低压配电系统的设计应符合下列规定：

1.变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级；

2.各级低压配电屏或低压配电箱宜根据发展的可能留有备用回路；

3.由市电引入的低压电源线路，应在电源箱的受电端设置具有隔离作用和保护作用的电器；

4.由本单位配变电所引入的专用回路，在受电端可装设不带保护的开关电器；对于树干式供电系统的配电回路，各受电端均应装设带保护的开关电器。

本次教学楼设计则采用放射式和树干式相结合的配电方式，从市电引入0.4KV电压，进线至总配电箱，由总配电箱以放射式供电进入区域配电箱（各楼层配电箱及应急配电箱），区域配电箱由树干式供电到用户末端。

应急照明配电箱由，在正常情况下由市电引入供电在发生故障情况下自动切换，由EPS不间断电源供电。

具体情况见电气系统图。

5.2负荷计算举例及各楼层配电箱计算表

负荷计算采用需要系数法。

用电设备组计算负荷：

配电干线计算负荷

计算电流:

（三相）

式中

------------------同时系数

------------------需要系数

Q-------------------用电设备组无功功率（KVA）

P--------------------用电设备组有功功率（W）

楼层负荷计算以一层配电箱AL1计算为例，其计算结果如下：

一层配电箱各回路负荷计算列表如下：

配电箱AL1

cosφ

Kx

Ktp

Ktq

tanφ

Pe

（w）

Pc

（w）

Qc

（var）

Sc

（VA）

Ic

（A）

WL1

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1386

1213

591

1366

6.21

WL2

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1008

907

435.2

1006

4.58

WL3

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

324

1036

497

1147

5.23

WL4

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1152

291

140

323

1.47

WL5

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

720

648

311

719

3.27

（续）

C1

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1500

1350

648

1497

2.24

C2

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1500

1350

648

1497

2.24

C3

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

4500

4050

1944

4492

6.83

C4

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

4500

4050

1944

4492

6.83

C5

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

4500

4050

1944

4492

6.83

C6

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1500

1350

648

1497

2.24

C7

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

1500

1350

648

1497

2.24

一层设备箱设备总容为：

Pe1=1386+1008+1152+324+720+1500×6+4500×3=27.87KW

每相容量：

Pel1==9.21KW

Pel2==9.228KW

Pel2==8.652KW

最大相与最小相负荷之差与总负荷的比值：

2.067％＜10%故该配电箱的等效容量为三相负荷之和：

Pe1=9.228KW+9.21KW+8.652KW=27.87KW

L1（L2，L3）：

查表可知:

Kx=0.9ktp=0.9ktq=o.95cosφ=0.9计算得tanφ=0.48

Pc=ktp×Kx×Pe=27.87×0.9×0.9=22.57KW

Qc=ktq×Pc×tanφ=0.95×22.57×0.48=10.29Kvar

Sc=√（Pc²+Sc²）=24.81KVA

Ic=Sc／（√3×Ur）=37.68A

应急配电箱：

应急配电箱YJ各回路负荷计算表

照明回路

cosφ

Kx

Ktp

tanφ

Pe

（w）

Pc

（w）

Qc

（var）

Sc

VA）

Ic

（A）

WL1

0.9

1

1

0.48

214

214

102.68

237

1.1

WL2

0.9

1

1

0.48

142

142

68.16

158

0.72

WL3

0.9

1

1

0.48

142

142

68.16

158

0.72

WL4

0.9

1

1

0.48

142

142

68.16

158

0.72

每相容量：

Pel1=356W

Pel2=142W

Pel2=142W

最大相与最小相负荷之差与总负荷的比之=（356-142）／640=33%

最大相与最小相负荷之差与总负荷的比值：

33％>10%故该配电箱的等效容量为最大相的三倍：

Pe（YJ）=356W×3=1068W

L1（L2，L3）：

查表可知:

Kx=0.9ktp=1ktq=o.95cosφ=0.9计算得tanφ=0.48

Pc=ktp×Kx×Pe=1×1×1068=1068W

Qc=ktq×Pc×tanφ=1068×1×0.48=512.6var

Sc=√（Pc²+Sc²）=16785VA

Ic=Sc／（√3×Ur）=1.732A

总配电箱：

总配电箱计算表

配电箱

cosφ

Kx

Pe

（Kw）

Pc

（Kw）

Qc

（Kvar）

Sc

（KVA）

Ic

（A）

AW

0.9

0.9

83.39

74.15

35.6

82.25

373.87

总配电箱汇总表

总配电箱

cosφ

Kx

Ktp

Ktq

tanφ

Pe（Kw）

Pc（Kw）

Qc（Kvar）

Sc（KVA）

Ic（A）

AL1

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

27.87

22.57

10.29

24.18

37.68

AL2

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

17.8

14.4

6.566

15.83

24

AL3

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

18.716

15.16

6.912

16.66

25.3

AL4

0.9

0.9

0.9

0.95

0.48

18.72

15.16

6.912

16.66

25.3

YJ

0.9

1

1

0.95

0.48

1.068

1.068

0.5126

1.678

1.732

6.导体选择

根据《JGJ-16-2008-民用建筑电气设计规范》导体的选择及配电箱路的保护应符合下列规范：

即导体的绝缘类型应按敷设方式及环境条件选择，并应符合下列规定：

1）在一般工程中，在室内正常条件下，可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线；

有条件时，可选用交联聚乙烯绝缘电力电缆和电线；

2）消防设备供电线路的选用，应符合本规范第13.10节的规定；

3）对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。

低压配电导体截面的选择应符合下列要求：

1）按敷设方式、环境条件确定的导体截面，其导体载流量不应小于预期负荷的最大计算电流和按保护条件所确定的电流；

2）线路电压损失不应超过允许值；

3）导体应满足动稳定与热稳定的要求；

4）导体最小截面应满足机械强度的要求，配电线路每一相导体截面不应小于表7.4.2的规定。

表7.4.2导体最小允许截面

布线系统形式

线路用途

导体最小截面（mm2）

铜

铝

固定敷设的

电缆和绝缘电线

电力和照明线路

1.5

2.5

信号和控制线路

0.5

----

固定敷设的裸导体

电力（供电）线路

10

16

信号和控制线路

4

----

用绝缘电线和电缆的柔性连接

任何用途

0.75

----

特殊用途的特低压电路

0.75

----

7.5.3三相四线制系统中四极开关的选用，应符合下列规定：

1保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带电导体，均不得使这些电源并联；

2TN—C-S、TN—S系统中的电源转换开关，应采用切断相导体和中性导体的四极开关；

3正常供电电源与备用发电机之间，其电源转换开关应采用四极开关；

4TT系统的电源进线开关应采用四级开关；

5IT系统中当有中性导体时应采用四极开关。

7.6低压配电线路的保护

7.6.1低压配电线路的保护应符合下列规定：

1低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设短路保护、过负荷保护、接地故障保护、过电压及欠电压保护，作用于切断供电电源或发出报警信号；

2配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性，各级之间应能协调配合；对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断；

3对电动机、电梯等用电设备的配电线路的保护，除应符合本章规定外，尚应符合本规范第9章的有关规定。

7.6.2配电线路的短路保护应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机械力造成危险之前切断短路电流。

7.6.3配电线路的短路保护应符合下列规定：

1短路保护电器的分断能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流。

当供电侧已装设具有所需的分断能力的其他保护电器时，短路保护电器的分断能力可小于预期短路电流，但两个保护电器的特性必须配合。

7.4.5中性导体和保护导体截面的选择应符合下列规定：

1具有下列情况时，中性导体应和相导体具有相同截面：

1）任何截面的单相两线制电路；

2）三相四线和单相三线电路中，相导体截面不大于16mm2（铜）或25mm2（铝）。

3）当保护导体与相导体使用相同材料时，保护导体截面不应小于表7.4.5-2的规定。