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学校物化实验室电气设计

四川信息职业技术学院

毕业设计说明书（论文）

设计（论文）题目:

学校物化实验室电气设计

专业:

班级:

学号:

姓名:

指导教师:

二〇一五年十月二十日

四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书

学生

姓名

学号

班级

专业

设计（或论文）题目

指导教师姓名

职称

工作单位及所从事专业

联系方式

备注

四川信息职业技术学院

设计（论文）内容：

1.照明系统设计；

2.插座动力平面部置设计；

3.防雷接地系统设计；

4.某教学楼建筑面积1000余平米，楼高为2层，完成强电、弱电设计；

5.电源进线由物业变电所引来三相四线制。

低压配电系统采用TN-S系统；

6.负荷按《建筑照明设计标准》取值计算。

进度安排：

第1～5周:

查找资料选择参考方案；

第6～10周:

确定方案撰写论文；

第11～13周:

修改论文、确定初稿；

第14周:

检查定稿；

第15周:

答辩。

主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：

[1]《建筑物防雷设计规范（2000版）》GB50057-94　　　

[2]《建筑照明设计规范》DBJ133-90　　　

[3]《高层民用建筑设计规范（2001版）》GB50045-95　　　

[4]《供配电系统设计规范》GB50052-2009

[5]《低压配电设计规范》GB50054-95

[6]《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92　　

审

批

意

见

教研室负责人：

年月日

备注：

任务书由指导教师填写，一式二份。

其中学生一份，指导教师一份。

目录

摘要1

第1章绪论2

1.1工程概括2

1.2设计内容2

第2章配电系统设计3

2.1配电的设计要求及负荷等级3

2.2负荷计算4

2.3导线选择7

第3章照明系统设计8

3.1概述8

3.2照明光源选择8

3.3照明灯具选择8

3.4照度设计和种类9

3.3照明计算11

第4章插座动力系统设计13

4.1设计原则及要求13

第5章防雷接地系统设计15

5.1防雷的种类和措施15

5.2本建筑物的防雷接地系统设计结果15

结论17

致谢18

参考文献19

附录20

摘要

本论文主要阐述了某校二层物化实验教学楼平面结构电气设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论。

本论文共包括五章内容，主要包括强电部分设计。

强电部分主要内容包括：

低压配电系统、照明系统、插座动力系统及防雷接地系统的设计，其中包括负荷计算、照度计算等。

本次设计完成图纸共5幅，绘图采用AUTOCAD软件绘制。

本二层物化实验教学楼平面结构为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。

关键词配电系统；照明系统；插座动力；防雷接地

第1章绪论

1.1工程概括

本次设计是对二层楼实验物化研究中心的电气设计，本工程概况为实验楼，总占地240平方米，高7.5米。

设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。

此次设计的目的是通过对该实验楼的各个系统的设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力。

1.2设计内容

物化实验室电气设计，建筑楼高为2层，都为教学楼区域。

本次设计阐述了该实验楼各系统电气设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论等。

论文共包括五大章内容，主要包括绪论及强电部分设计。

每个设计的步骤是根据设计的原则、条件，考虑现实中的要求，进行计算的出相应的技术指标，然后选择产品。

强电设计分为：

低压配电系统设计、照明设计、插座设计及防雷接地系统设计。

照明设计是室内照明，为三级负荷。

主要的内容是选择合适的灯具使房间能够达到所要求的照度要求，设计中采用单位容量法进行照度计算。

插座设计是根据其功能选择合适的插座，然后进行插座的容量计算，并放在其最方便使用的位置上，确定每路可带的插座数目。

低压配电系统，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求，负荷计算以及配电方式等内容的相关原理、原则、方法等，并用单位容量法进行了负荷计算，确定各个系统照明负荷的容量、计算电流，以此选择出了断路器，导线，系统采用TN-S系统。

防雷接地的设计是按照建筑物的重要性、使用性质来确定建筑物防雷与接地的等级，主要说明对直击雷、侧击雷、雷电感应等的防护以及接地系统的方式及具体要求等内容，在楼道内还各设有总等电位箱。

第2章配电系统设计

2.1配电的设计要求及负荷等级

2.1.1设计要求

供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。

供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。

供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

2.1.2负荷等级及供电要求

电力负荷是根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定。

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时。

2．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：

重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

3．中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。

例如：

重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

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，应视为特别重要的负荷。

符合下列情况之一时，应为二级负荷：

1．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：

主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

2．中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

例如：

交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

3．不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

2.1.3各负荷等级的供电措施

1．一级负荷：

要求供电系统无论时正常运行还是发生了故障时，都应保证其连续供电。

因此对一级负荷，应有两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电的时间，采用双电源互相自动地或手动地切换线路，如果一级负荷不大，则可采用蓄电池、自备发电机等设备，或者从临近的单位取得第二独立电源。

这里所说的两个“独立电源”是指其中任何一个电源发生故障或停电检修是，都不致影响另一个电源继续供电。

2．二级负荷:

二级负荷的供电要求“宜由两回线路供电”，即当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。

设计中常采用一用一备两路高压电源供电或一路高压，另一路备用电源（柴油发电机组），但当负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6KV及以上专用架空线供电。

3．三级负荷:

根据文献［7、8］对消防用电设备进行负荷等级划分，对于一类高层建筑的消防用电按一级负荷要求供电并且消防用电设备应采用专用的供电回路。

火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源，其配电设备应明显标志。

本实验楼为三相四线制380/220V架空线路，由底层楼梯间的北墙外引入进户前要求重复接地，应急照明采用两个电源自动切换装置进行切换，同时设不间断电源装置UPS作为第三电源，它能自动投入使用。

照明及单相插座、空调均为单相，额定电压为220V，动力设备、照明用电为三级负荷。

2.2负荷计算

负荷计算一般采用需要系数法。

照明负荷计算采用单位面积功率法。

用电设备组计算负荷

（2-1）

（2-2）

（2-3）

配电干线计算负荷

　（2-4）

（2-5）

（2-6）

（2-7）

式中W------------------单位面积功率（W/m2）

S------------------供电面积（

）

------------------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）

例如：

对一楼配电箱AL0-1负荷计算，照明设备YG2-2，14套；YG2-1，4套；吸顶灯和壁灯JXD5-2，9套；吊灯一套200W，单相插座6个；壁挂式空调1.5P。

，

=0.8。

则照明负荷干线负荷计算

有功功率

=0.8*（36*28+4*36+60*9+200）=1.398KW

无功功率

=1.748tgarccos0.8=1.048Kvar

视在功率

=1.747KVA

计算电流

=4.584A

断路器整定值选5A，导线选取BV-2*2.5，其载流量大于5A。

动力插座与空调插座负荷干线负荷计算

有功功率

=0.8*（200*6+1.5*735）=2.302KW

无功功率

=2.302tgarccos0.8=1.726Kvar

视在功率

=2.88KVA

计算电流

=7.559A

断路器整定值选10A，导线选取BV-3*4+1*1.5，其载流量大于10A。

例如对二楼配电箱AL0-2负荷计算，照明设备YG2-2,16套；YG2-1,2套；吸顶灯和壁灯JXD5-2,5套；单相插座9个；壁挂式空调2.5P.

，

=0.8。

则照明负荷干线负荷计算

有功功率

=0.8*（36*32+2*36+60*5）=1.219KW

无功功率

=1.219tgarccos0.8=0.914Kvar

视在功率

=1.5231KVA

计算电流

=3.998A

断路器整定值5A，导线选择BV-2*2.5，其载流量大于5A。

动力插座与空调插座负荷干线负荷计算

有功功率

=0.8*（200*9+2.5*735）=2.91KW

无功功率

=2.91tgarccos0.8=2.182Kvar

视在功率

=3.637KVA

计算电流

=9.545A

断路器整定值选10A，导线选取BV-3*4+1*1.5，其载流量大于10A。

2.3导线选择

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。

配电网络导线和电缆的选择，一般按照下列原则进行：

（1）按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。

（2）按机械强度选择导线的最小允许截面。

（3）按允许载流量选择导线和电缆的截面。

（4）按电压损失校验导线和电缆的截面。

截面的选取：

对建筑供配电中的低电压380/220V进出电线和电缆的截面选择，是按长期允许载流（或称发热条件或称温升条件）来选择的。

每箱电缆（或每相电线）的横截面积，必须满足下述条件：

Ial≥I30=Ic；I30是流过每相电线（或电缆）的计算电流，即对该负载计算得出的计算负荷电流Ic=I30

对于照明回路：

中性线N的截面与各相电线截面选择为相同或近,如表2.1

对于PE线截面的选择：

PE线最小截面（mm²）

表2-1相线PE线的选取

相线截面S

PE线截面

S≤16

S

16

16

S>35

S/2

选择结果：

照明回路统一选用BV2*2.5,插座回路统一选用BV3*4

第3章照明系统设计

3.1概述

电气照明设计的基本原则主要是安全、适用、经济、美观。

环境条件对照明设施有很大影响。

要使照明设计与环境空间相协调，就要正确选择照明方式、光源种类、灯泡功率、照明器数量、形式与光色、使照明在改善空间立体感、形成环境气氛等方面发挥积极的作用。

3.2照明光源选择

照明光源选择一般原则：

1．发光效率高；

2．显色性好，即显色指数高；

3．使用寿命长；·

4．启点可靠、方便、快捷；

5．性能价格比高。

3.3照明灯具选择

灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。

选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。

在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明，这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。

灯具选择一般原则：

1．使用安全：

防触电和防火、防爆以及其他环境条件引起的危险；

2．提高能效：

选用灯具效率高、灯具配光和场所条件适应，以及光通维持率高的灯具；

3．合理考虑功能性（良好的照明效果）、装饰性（美观、协调）、经济性（性价比高）和能源效益的结合；

3.4照度设计和种类

选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害工作人员的视力，不合理的高照度则会浪费电力。

选择照度必须与所进行的视觉工作相适应，在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。

当一种光源不能满足显色性要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。

另外，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。

充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数可达70－80％，同样能起到节电的作用。

3.4.1设计结果

照明可分为一般照明、应急照明。

本建筑一般照明主要为办公照明及实验室照明等。

为使整个照明场地获得均匀明亮的水平照度，使用照明器在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。

本建筑主要照度标准及光源、灯型选择如下：

（走廊、厕所为0米工作面照度，其它为0.75米工作面照度）

1．研究室、办公室、物理试验室、化学试验室、图书资料室、会议室：

200lxYG2-2

2．厕所：

50lx球形吸顶灯JXD1-1

3．走廊：

50lx壁灯JXD5-2

4．值班室：

50lx荧光灯YG2-2

表3-1房间照度值参数表

类别

参考平面及其高度

照度标准值

低

中

高

办公室

0.75m水平面

100

150

200

试验室

0.75m水平面

75

100

150

厕所、楼梯间

地面

30

50

75

走廊

地面

30

50

75

资料室

0.75米水平面

100

150

200

会议室

0.75米水平面

100

150

200

值班室

0.75米水平面

75

100

150

3.4.2照明种类

1.正常照明

为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明。

它起着满足人们基本视觉要求的功能，是照明设计中的主要照明。

它一般可单独使用，也可与应急照明和值班照明同时使用，但控制线路必须分开。

2.应急照明

在正常照明因事故熄灭后，供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照明称为应急照明。

它包括备用照明、安全照明和疏散照明三种。

应急照明的设置原则，从安全角度考虑，应在较多的建筑内设置应急照明，而从经济的观点出发，只能在一些最需要的建筑内设置。

3.值班照明

在非工作时间供值班人员观察用的照明称为值班照明。

可利用正常照明中能单独控制的一部分或应急照明的一部分或全部作为值班照明。

本建筑采用应急照明与正常照明相结合，走廊、厕所、楼梯等场所按一级负荷供电，采用双电源，已满足应急照明要求，办公室等场所应急照明采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不少于20min，走道疏散标志灯的间距在20m内，安装高度及其它要求均满足相关规范。

如图3.1所示，详细布置见照明平面图。

图3.1应急照明布置

3.3照明计算

3.3.1本设计采用单位容量法计算灯具数量

（1）本工程照度标准选用建筑照明设计标准为基准，并参照照明标准进行设计。

（2）照明电源，根据国家节能要求特殊装修要求外，均选用高效，低耗的节能型日光灯和节能筒灯为主。

3.3.2本设计采用单位容量法计算灯具数量

计算方法：

（3-1）

式中：

N--------------------规定照度下所需灯具套数，套

W--------------------在某最低照度值下的单位面积安装功率,w/m2

S----------------------房间面积，m2

Z---------------------最小照度系数

P----------------------一套灯具安装容量，不包括镇流器损耗，w

例如，对于物理实验室S=48

照度要求300x,安装高度2.75米，则查得0.75米工作面上W=18w/

，Z=1，灯具YG2-2

则

=

=12套

根据已知的面积和所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h，从上式算出全部灯泡的总安装功率P。

然后除以灯具的功率，再考虑到室形及对灯具布置的要求即可得灯具数量。

3.3.3照明符合平面布置

设计原则

1．每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，单支回路所带灯具（插座）数量应满足相关要求，一般可以带灯具12至13盏，插座7至8只。

2．每个照明开关所控光源数不宜太多，体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制。

3．供电半径应满足要求，一般不超过30米。

4．插座不宜和照明灯接在同一分支回路。

5．尽量使三相所带负荷平衡。

本建筑内区域照明采用集中控制，如图3.2所示

图3.2一楼照明平面图

第4章插座动力系统设计

4.1设计原则及要求

4.1.1一般规定（规范）

1．当插座为单独回路时，数量不宜超过10个（组）。

2．当灯具和插座混为一路过，其中插座数量不宜超过5个（组）。

3．插座应由单独的回路配电，并且一个房间内的插座由同一路配电。

4．在潮湿房间内，不允许装设一般插座，但设置有安全隔离变压器的插座可除外。

5．备用电源、疏散照明的回路上不应设置插座。

4.1.2教室插座布置

1．实验室

除教室前后墙应各设置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个）外，实验室实验桌应设置220V10A安全型插座，教室讲桌处除设置单相插座外，且应设置380V16A插座。

如图4.1所示。

2．图书资料室

周墙布置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个），前后各一组。

3．办公室，会议室，研究室。

除周墙布置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个）外，还要予留空调插座插座。

如图4.2所示。

图4.1实验室插座设计图4.2办公室插座设计

第5章防雷接地系统设计

5.1防雷的种类和措施

5.1.1建筑物的防雷分类

按照建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，其防雷等级可分为三类：

一级防雷，二级防雷和三级防雷的建筑物。

本建筑高7.5米，依据文献[5]防雷设计按三类防雷建筑物处理。

5.1.2一般防雷的措施

根据《建筑物防雷设计规范》各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。

第一类防雷建筑物根据《建筑物防雷设计规范》所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施，装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。

5.2本建筑物的防雷接地系统设计结果

本工程按三类防雷建筑设计考虑；设计利用混凝土柱子中的两根主钢筋作防雷引下线，作引下线的钢筋自下而上必须焊接，引下线钢筋并且和基础钢筋焊接工6处。

避雷带材料采用ø10热镀锌圆钢，避雷带水平敷设时，支架间距1.0米，转弯处为0.5米。

不同标高处的避雷带相连处采用镀锌扁钢-40*4暗敷于墙内。

工程采用联合接地，防雷接地电阻R<1欧姆，必须在各有关柱子施工到0.5米时，对该基础进行实测，如果达不到设计要求，应通过预埋件外打接地装置，利用基础底板钢筋及50*5镀锌扁钢构成等电位接地网。

屋面上的金属管道及金属设备均与附近的避雷带相连，接地电阻测试盒暗设在引下线在外墙侧距地0.5米。

5.2.1防直击雷

1．本建筑利用建筑物金属构件作防雷装置，屋面用ø10镀锌圆钢沿女儿墙顶通圈明敷避雷带，支架间距1米，并暗敷避雷网，网格不大于20m×20m或24m×16m。

2．利用建筑物结构内一根ø8钢筋通长彼此焊接作引下线，共4处，在建筑物的四周均匀对称布置，间距小于25米，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。

为了降低跨步电压，防直击雷的接地装置距建筑物入口及人行道不应小于3米。

当小于3米时应采取下列措施之一：

（1）水平接地体局部埋深不小于1米。

（2）水平接地体局部包以绝缘物（例如50～80毫米厚的沥青层）。

（3）采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80毫米厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2米。

5.2.2防感应雷

1．钢构架和混凝土的钢筋应互相连接，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接，平行敷设的金属管道如果间距小于0.1米应跨接。

2．电源由架空电线引入，并在入楼处设置避雷器。

5.2.3接地系统

本建筑采用TN--C--S接地保护系统，用混凝土基础钢筋作自然接地体。

防雷接地、电气设备安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于1Ω。

这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。

为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结，在地下室安装一总等电位联结端子箱，把总水管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。

为了保证建筑物美观，所有防雷装置除避雷带外均采用暗敷。

结论

本次毕业设计完成了对学校实验楼的电气设计，通过对该实验楼配电系统、照明系统、插座动力系统，防雷接地系统四个系统的设计，我基本掌握了建筑电气方面的一些基本东西，同时也学会了建筑电气识图并能设计一些较简单的电气图，为以后工作奠定了基础。

建筑电气所涉及的内容繁多，我目前所掌握的只是其中很少的一部分，我深知我的不足，在以后及将来的工作中，我会努力地学习专业知识，提高自己的专业技能。

致谢

本毕业设计是在四川信息职业技术学院指导老师徐志刚老师的悉心指导下完成的，论文的全过程倾注了大量的心血和汗水。

毕业设计是检验和锻炼学生实际工程设计能力的一项教学环节。

在此次设计中，我综合运用所学知识，认真执行“民规”，“高规”等相关规范，与理论相联系。

在老师的耐心指导下完成了多个系统的电气部分设计，培养锻炼了独立分析和解决建筑电气方面问题的能力，为将来的工作奠定了基础。

在此期间，徐志刚老师为我作了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计过程中的一个个难题，使设计工作顺利完成，在此，谨向他们致意深深的谢意!

同时，在本次设计及论文的写作过程中，同学们也为我提供了力所能及的帮助，他们为我提了不少宝贵意见，并创造了浓厚的学习氛围，在此也一并向他们表示感谢！

再次感谢诸位老师悉心的指导和同学们的热心帮助。

此次设计是我初次设计，设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。

参考文献

[1