住宅小区照明供配电系统设计毕业设计论文.docx

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住宅小区照明供配电系统设计毕业设计论文

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住宅小区照明供配电系统设计

摘要

本设计为兰州铁路局下西院住宅小区12号楼照明供配电系统设计。

设计负荷等级为三级,进线电压为380/220V,户用电负荷为6kW。

设计内容包括:

照度计算、负荷计算、导线及其截面的选择、低压断路器电流整定、设备制作及安装、等电位联接安装及防雷与接地系统设计。

本设计采用单位容量法进行照度计算,采用需用系数法进行负荷计算,按导线长期允许温升和电压损失选择导线截面,按线路最大工作电流和线路保护选择低压断路器。

照明回路和插座回路分别由不同回路供电,并在插座回路安装剩余电流保护器。

按三类防雷建筑物进行防雷设计,接地采用TN-S系统,并设计总等电位联结和局部等电位联结系统。

设计符合国家相关技术规程规范要求,设备选型合理,满足使用功能要求,能较好地指导施工。

关键词:

住宅;照明;负荷计算;供配电系统;防雷

Abstract

Thedesignisentitledwithelectricalilluminationdesignonthe12thresidentialbuildinglocatedinXiaxiCourtyardofLanzhouRailwayBureau.Theloadleveloftheprojectisdesignedasthe3rdhierarchy,andinputvoltagelevelispresentedby380/220V,andhouseholdloadisdesignedas6kW.Thedesigncontentsincludeilluminationcalculation,loadcalculation,andtheselectionofcircuitsandcrosssections,andthecurrentsettingoflowvoltagebreaker,andequipmentsmakingandinstallation,andequiotentialbonding,andaswellaslightingprotectionandgroundingsystemandsoon.

Firstly,unitcapacitymethodisappliedtoimplementilluminationcalculation,andtheneededcoefficientmethodisappliedtoimplementtheloadcalculation,andthecrosssectionsofthecircuitsareselectedaccordingtolong-termallowabletemperatureriseandvoltageloss,andthelow-voltagebreakersareselectedaccordingtotheimumworkingcurrentandlineprotectionconditions.Socketandlightingcircuitsarearrangedindifferentsupplyloop,andleakageprotectionbreakerisappliedinsocketloop.Lightingprotectionwiththe3rdlevelisdesignedinaccordancewithspecifications,andgroundingsystemadoptsTN-Ssystem,andgeneralequipotentialconnection,togetherlocalequipotentialconnectionisdesigned.

Theoveralldesignaccordswiththerelevanttechnicalregulationrequirements.Equipmentsselectionisreasonablesoastobettermeettheapplicablefunctions,andbeabletobetterguidetheconstruction.

KeyWords:

Residential,Illumination,Loadcalculation,Supplyanddistributionsystem,Thunderprotection

摘要I

AbstractII

目录III

1绪论1

1.1工程背景1

1.2设计范围1

1.3设计依据1

1.4设计目标1

1.5本文的主要工作2

2照明平面图3

2.1单元照明平面图设计3

2.1.1照度确定3

2.1.2光源和灯具的选择3

2.1.3单位容量法计算各房间负荷4

2.1.4开关的选择6

2.2单元插座平面图设计6

2.2.1插座的配置6

2.2.2插座的选择7

3照明配电系统图9

3.1照明负荷计算9

3.1.1需用系数法9

3.1.2负荷计算10

3.2导线、电缆及低压电器的设计12

3.2.1导线、电缆及低压电器设计原则12

3.2.2导线、电缆及低压电器选择13

4箱体制作及安装17

4.1总配电箱的制作及安装17

4.2分配电箱的制作及安装17

4.3分户箱的制作及安装18

5防雷接地系统与等电位联结安装19

5.1防雷接地系统设计19

5.2等电位联结系统设计19

5.2.1总等电位联接系统设计19

5.2.2卫生间局部等电位联接系统设计19

结论20

致谢21

参考文献22

附录兰铁下西院住宅工程项目12号楼电气设计施工图23

1绪论

1.1工程背景

本设计为兰州铁路局下西院住宅小区工程项目12号楼的电气设计。

该楼占地面积约5500平方米,钢筋混凝土结构,独立基础,本住宅楼含六个单元,每单元六层,每层两户,一至五层高2.8米,第六层高3.0米。

1.2设计范围

包括照度设计、负荷计算、电线电缆及低压电气设备的选择、线路敷设、配电箱制作及安装。

进行照明系统、配电系统、防雷系统、接地系统以及等电位联结系统的设计。

1.3设计依据

1相关专业提供的工程设计资料。

2国家现行有关设计规程,规范及标准,主要包括:

《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

《住宅设计规范》GB50096-1999

《供配电系统设计规范》GB50052-2009

《建筑照明设计标准》GB50034-2004

《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994

国家现行的标准图。

电气设备用图符合国家标准汇编、电气制图国家标准汇编。

由甲方提供的原始资料及来自建筑设计部门的有关建筑详图。

1.4设计目标

安全:

设计阶段应首先充分注意安全用电问题,要从生命、设备、系统及建筑等方面全面考虑。

可靠:

体现在供电电源和供电质量的可靠性。

合理:

一方面要符合国家有关政策和法令,符合现行的行业行规要求,另一方面要符合建筑方的经济实力、运行维护及扩充发展等的要求。

先进:

杜绝使用落后、淘汰设备,不使用未经认可的技术,要充分考虑未来发展。

实用:

考虑降低物耗,保护环境,综合利用等实用因素。

如提高功率因数,深入负荷中心,选用高效电光源,选用节能开关等等。

1.5本文的主要工作

1照明平面图设计

根据住宅设计标准要求,确定各房间照度和公共部分照度值,在此基础上确定光源和灯具的形式,计算光源的容量和数量,并进行灯具、开关、电源插座的配置和接线设计。

2照明配电系统图设计

依据照明平面图负荷、电源插座的分布情况,确定各回路的计算负荷和总计算负荷,确定进线电源截面和电缆选型,以及开关、断路器型号。

在此基础上,进行分户箱配电系统图、照明配电系统图的设计。

3箱体制作及安装设计

根据配电系统图,确定各照明配电箱的型号和规格,以及安装方式。

设计的原则是尽量采用厂家提供的定型产品,如果没有定型产品,则需依据相关标准设计非标准电源配电箱。

4防雷接地系统与等电位联接安装设计

依据相关标准和规范,进行屋顶防雷装置平面图及引下线接地系统设计。

设计等电位联接系统,包括总等电位联接安装和卫生间局部等电位联接安装设计。

5撰写设计说明书

包括设计说明和主要设备材料表的编制。

2照明平面图

照明平面图设计内容主要包括灯具、开关、电源插座的布置,以及它们之间的接线设计,是建筑物电气施工预留管孔的主要依据。

对于建筑结构较复杂的建筑物,一般要求各层照明平面图均需绘制。

由于本建筑物各层单元结构相同,且所有户型结构也相同,所以本建筑物照明平面图仅绘制出标准层单元照明平面图。

为了便于阅读,又将单元照明和插座平面图分别绘制。

照明平面图设计的一般步骤是:

1照度确定。

2根据建筑物各房间功能,确定光源、灯具的型号及规格。

3根据建筑物各房间的面积、高度及使用的灯具形式,按单位容量法确定各个房间的总的负荷功率,从而确定各房间的灯具个数。

设计灯具控制方式,绘制照明平面图。

4根据各房间使用功能,确定电源插座容量及个数,绘制单元插座平面图。

5依据平面图,设计分户箱配电系统图,选定分户箱的规格和型号。

2.1单元照明平面图设计

2.1.1照度确定

按照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008,住宅建筑各房间照度设计标准值确定如表2.1所示。

表2.1住宅建筑照度标准值

房间或场所照度标准值lx

起居室0.75米的水平面200

卧室0.75米的水平面100

餐厅0.75米的水平面150

厨房、卫生间0.75米的水平面100

2.1.2光源和灯具的选择

考虑到住宅楼交工后住户要进行二次装修以及最初的投资效益,住宅楼各房间光源和选择如下:

起居室、卧室、餐厅、厨房、卫生间、阳台均选用荧光灯,公用楼梯间选用白炽灯。

2.1.3单位容量法计算室内负荷

单位容量法是在各种光通利用系数和光的损失等因素相对固定的条件下,得出的平均照度的简化计算方法。

一般在知道房间的被照面积后,就可以根据推荐的单位面积安装功率,来计算房间所需的总的电光源功率。

计算过程如下:

2.1

2.2

式中,为总安装容量（功率）,不包括镇流器的功率损耗W;

为每套灯具的安装容量（功率）,不包括镇流器的功率损耗W;

为在规定照度下所需灯具数（套）;

为房间面积,一般指建筑面积m2;

为在某最低照度值时的单位面积安装容量（功率）W/m2。

根据居住建筑照度标准值要求,选取照明单位面积功率为7W/m2[1]。

易验证在此标准下,起居室、卧室和厨房卫生间的平均照度值满足表2.1要求。

根据式2.1和式2.2,各房间负荷确定如下:

1起居室的照明计算

房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯3盏。

2主卧室的照明计算

房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯3盏。

3次卧室的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

9（盏）

所以选用此型号荧光灯3盏。

4餐厅的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯2盏。

5玄关的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯1盏。

6厨房的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为40W的YZS40RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯1盏。

7卫生间的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为30W的YZS30RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯2盏。

8生活阳台的照明计算房间面积为:

房间总安装功率为:

选用功率为20W的YZS20RN型三基色荧光灯。

（盏）

所以选用此型号荧光灯1盏。

以上是一个用户房间所选的灯。

9公共楼梯间照明计算

对于楼梯间照明,每层选用一个功率为60W的PZS220-60型双螺旋普通白炽灯即可满足要求。

2.1.4开关的选择

照明开关均选用86系列翘板式开关,250V、10A,距地1.5米暗装,单灯单控。

值得一提的是,卫生间选用防水型开关。

根据规范,住宅照明配线均选用截面为2.5mm2的铜线,确定了开关和灯具的位置及控制方式后,绘制的照明平面图见附录A电施-6。

2.2单元插座平面图设计

2.2.1插座的配置

根据住宅设计标准JGJ16-92,住宅分户箱内应配置有过电流保护的照明供电回路、一般电源插座回路、空调插座回路、电炊具及电热水器等专用电源插座回路。

家用电器插座与照明回路要求分开设置,插座回路除壁挂空调专用回路外,均应设置剩余电流动作保护装置。

每套住房电源插座的数量见表2.2[2],住宅配电箱配置回路数量见表2.3[3]。

表2.2每套住房电源插座的数量

设置部位设置数量

卧室（起居室）两个单相三线和一个单相二线的插座两组

厨房（卫生间）防溅水型两个单相三线和一个单相二线的插座一组

洗衣机、冰箱、排气机械及空调等处专用单相三线插座各一个

表2.3住宅配电箱配置回路数量

回路数柜式空调插座分体空调插座厨房插座卫生间插座电源插座照明合计

两居室以下1111115~6

两居室11~211116

三居室121121~27~8

四居室12~31~2121~28~10

四居室以上1~23~41~222~31~210~15

2.2.2插座的选择

1客厅插座选择

客厅是人们会客、看电视、起居活动的中心,主要的家用电器有音响音箱、DVD机、功放机、空调、落地台灯、电视。

从这些家用电器的使用情况来看,可以发现弱电（有线电视插座与电话插座）插座位置一经确定,强电（电源）多用插座至少1组就相应确定。

强电与弱电插座的水平距离以大于0.5m为宜,如果距离太近,强电对弱电信号产生电磁干扰,影响收看效果。

彩电、音响是必须摆在一起的,彩电既需要有线电视信号插座,也需要电源插座。

彩电、音响都是两孔插头,共需要2组每组2个二孔插座。

彩电、音响的对面墙必然是沙发、茶几,在此部位需设1组电源多用插座（用于落地台灯、电暖炉）。

然后再根据建筑平面图及空调机管道安装方便等因素,确定空调机插座的位置。

客厅其它墙上,视情况而定布置1至2个多用插座,作为备用。

2卧室插座选择

卧室是人们休息、睡眠的场所。

主要的家用电器有:

落地台灯、床头台灯、落地风扇、电热毯等。

确定床的位置是卧室插座布置的关键。

一般双人床都是摆在房间中央,一头靠墙,双人床宽一般为1.5m,那么,床头两边设一组（二、三孔）多用电源插座,以供床头台灯、落地风扇及电热毯之用,床头的对面设一个有线电视插座及1组多用电源插座,其它适当位置可设一组多用电源插座作备用。

所以设插座共2组。

3厨房和餐厅插座选择

厨房制作饭菜,在餐厅用餐,家用电器比较多。

主要有冰箱、电饭煲、抽油烟机、消毒柜、电磁炉、微波炉等。

根据建筑厨房布置大样图,确定污水池、炉台及切菜台的位置。

在炉台侧面布置一组多用插座,供抽油烟机用,在切菜台上方及其它位置均匀布置2组三孔插座。

厨房插座要选用带开关的防溅保护型插座。

厨房的插座应该设置独立回路。

4卫生间插座选择

卫生间是人们洗澡、方便的场所。

家用电器有电热水器、洗衣机、热光灯等。

2个三孔插座供电热水器、洗衣机、热光灯用,底边距地均为2m,尽量远离淋浴器,必须采用防溅型插座。

卫生间的插座应该设置独立回路。

5阳台插座选择

阳台应装一个多用插座,底边距地0.3m,以便打扫时供吸尘器使用或者以备不时之需。

综上所述,本工程设计中所选插座的型号共有:

单相二、三极带保护接点暗装插座P86Z223-10A,单相二、三极防溅水式暗装插座P86ZF10A,单相三极带保护接点防爆暗装空调插座86Z223-15A三种。

最后,按照《住宅设计规范》GB50096-1999规定:

一般插座回路导线应选用截面为3×4mm2的铜芯导线,空调插座回路导线应选用截面为2×4mm2的铜芯导线。

待所有的插座位置确定后,就可以设计插座平面图了。

3照明配电系统图

在进行照明配电系统设计之前,必须明确配电系统的供电电压和负荷等级。

依据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92,本工程的负荷等级为3级,供电线路电压为380/220V。

因此,供电电源按3级负荷供电要求设计即可。

照明配电网络主要是指照明电源从低压配电屏到用户配电箱之间的接线方式。

主要由馈电线、干线、分支线及配电盘组成。

汇集支线接入干线的配电装置称为分配电箱,汇集干线接入总进户线的装置称为总配电箱。

馈电线是将电能从变电所低压屏送到总配电箱的线路;干线是将电能从总配电箱送到分配电箱的线路;分支线是将电能从分配电箱送到各户配电箱的线路。

本住宅楼电气照明设计严格遵循《住宅设计规范》GB50096-1999,单元设分配电箱,户设分户箱,支线采用截面为10mm2的铜芯电线,并且相线、零线和保护线截面相同。

按照国标JGJ16-92关于康居住宅负荷规定,本设计取提高型标准6kW。

因此,在系统图的设计中,主要设计包括:

馈电线、干线型号选择以及总配电箱、分配电箱、分户箱配电系统。

由于该住宅楼单元、套型结构相同,因此总的配电方案是:

由总配电箱馈出6个干线回路到单元分配电箱,再由单元分配电箱馈出12个分支线回路到户配电箱和1各楼梯照明回路至各层楼梯照明。

此外,依照设计要求,单元分配电箱应集中装设单相电度表,测量各户用电和楼梯公共照明,公共照明电费分摊给各单元用户。

尽管标准对每户住宅负荷做了规定,但在具体设计时,仍需进行负荷计算,以确定配电箱开关型号和馈线电缆截面。

3.1照明负荷计算

3.1.1需用系数法

住宅建筑常采用需用系数法计算负荷。

住宅建筑用电负荷需用系数、普通插座回路的需用系数KX参考值、部分民用建筑各类用电设备的KX、及参考值及配电箱的同时系数Kt参考值见[4,5]。

需要系数法的计算公式如下:

1有功功率2无功功率

3视在功率4220V单相负荷的计算电流

5220V/380V三相负荷的计算电流

3.1.2负荷计算

1分户箱各回路负荷计算。

①照明回路的负荷计算

由于使用灯具为三基色荧光灯要考虑无功补偿,功率因数,照明回路需用系数KX0.9,得:

考虑无功功率后,计算电流为:

②插座各回路的负荷计算

每个插座按400W计算。

由于本设计中的厨房及卫生间等空间面积较小,功率因数取,其他房间的功率因数均取为,普通插座回路需用系数KX0.9。

厨房插座回路包含3个普通插座,所以:

则:

卫生间插座回路包含3个普通插座,所以:

则:

电源插座回路一包含4个普通插座,所以:

则:

电源插座回路二包含6个普通插座,所以:

则:

空调插座回路包含1个防爆插座,空调功率为2000W,功率因数,所以:

则:

2单元负荷计算

①分户箱的负荷计算

根据表2.4,此住宅楼每户进线功率为6kW,选择同时系数Kt0.8,所以

②公共照明回路的负荷计算

对楼梯间照明负荷计算,根据表2.4,楼梯间照明的需用系数KX0.8,且白炽灯无需考虑无功补偿,所以

则

③每单元的负荷计算

该住宅楼结构为一梯两户,共六层,所以每单元12户,把楼梯间照明的功率按6kW计算,且每单元供电采用三相供电,根据规范查表2.6需用系数KX0.75,选择同时系数Kt0.6,得:

④住宅楼总负荷计算

该住宅楼结构为每栋六单元的住宅楼,依据前两步的计算,选需用系数KX0.45,同时系数Kt0.6,得:

3.2导线、电缆及低压电器的设计

3.2.1导线、电缆及低压电器设计原则1导线及电缆的选择

在住宅照明设计中,一般按导线长期载流量和允许温升选择导线截面,并按电压损失和机械强度来校验。

当负荷为断续工作或短时工作时,应折算成等效发热电流、按温升选择电线、电缆的截面,或者按工作制校正电线、电缆的载流量。

①按导线长期载流量和允许温升选择导线截面

按照温升选择导线截面。

式中,为根据计算负荷求出的总计电流A;

为不同截面的导线长期允许的额定电流A。

②按电压损失校验截面

为了保证用电设备的正常运行,按电压损失校验截面时,应使各种用电设备端电压符合电压偏差允许值。

但由于线路上有电压损失,因此在选择电线与电缆时,要按电压损失来选择电线或者电缆的截面。

在具体选择电线或电缆截面时,两种及以上选择原则常常用以相互校验,即按发热条件选择后要用电压损失条件进行校验;或按电压损失要求选择后,还要用发热条件进行校验。

③按机械强度选择

由于导线本身的重量,以及风,雨,冰雪等原因,使导线承受一定的应力,如果导线过细,就容易折断,将引起停电等事故。

应此,还要根据机械强度来选择,以满足不同用途时导线的最小截面要求。

由于生活现代化,家用电器发展较快,因此在民用建筑电气设计时,对干线和某些场合的导线应考虑发展的需要,选择导线截面时应当留有余地。

2低压电器的设计原则①断路器

低压断路器应能适合于可能的最繁重的工作制,在选择断路器时应遵循以下两点[6]:

a.≥,否则导线烧毁开关还没有动作;

b.≥,否则在正常负荷下工作时,也会跳闸;

令≥

式中,为线路的计算电流A;

为低压断路器动作灵敏系数,一般取1.3;

为低压断路器过电流脱扣器额定电流A。

②剩余电流动作保护器

剩余电流动作保护器能迅速断开接地故障电路,以防止发生间接电击伤亡和引起火灾事故。

当剩余电流动作保护器用于插座回路和末端线路,并侧重防止间接电击时,则应选择动作电流不大于30mA的高灵敏度剩余电流保护动作器。

如果需要作为上一级保护,其动作电流不小于300mA,对配电干线不大于500mA,其动作应有延时。

对于住宅和中小型建筑,剩余电流动作保护器可以安装在建筑物电源总进线上。

为保证其动作灵敏度及与末端插座回路漏电保护器的选择性,该剩余电流动作保护器动作整定值最好不大于0.5A,并有0.4s或以上延时。

该剩余电流动作保护器作为防电弧性接地故障引起的火灾是很有效的。

电气线路和设备泄露电流值及分级安装的剩余电流动作保护特性的电流配合要求如下: