建筑电气毕业设计教学讲义 推荐.docx
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建筑电气毕业设计教学讲义推荐
引言
本毕业设计是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤，依据电气工程自动化专业所需的专业知识，选择民用建筑进行电气设计，是完全按照毕业后从事的实际工程设计的步骤进行的。
通过本毕业设计题目要达到以下目标：
（1）熟悉各种建筑电气设计、施工规范；
（2）熟练运用计算机CAD技术进行建筑电气工程设计，掌握电气专业设计软件天正的使用方法；
（3）掌握民用建筑电气设计的基本流程和计算方法；（4）能够熟悉各种施工技术、流程；
（5）熟练运用互联网查询相关厂家产品、规范
（6）综合运用所学知识解决本专业实际问题，深化提高知识水平。
因为是一次接触建筑电气设计，在设计中有很多不足的地方，也不是很熟悉，所有肯定有很多疏漏，但是在老师的精心辅导下，大四后半期的时间学习，基本做完了这个设计。
在以后的工作过程中，一定好好学习建筑电气设计的思路，认真学习设计规范，把这门专业用好，更好的投身于社会中。
第一章绪论
1.1建筑电气设计的相关知识
1.1.1电气设计的概念
电气设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。
基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。
传统建筑电气设计只包括供电和照明，而今天一般将其设计的内容形容为强电和弱电。
将供电、照明、防雷归类在强电，而其余部分，如电话、电视、消防和楼宇自控等内容统统归于弱电。
这种分类以电压的高低为依据，容易理解，所以很快被人们所接受。
设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维的广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化的。
表达方式和工具要适应思维的速度，推动思维发展成熟。
1.1.2设计服务的对象
本工程为衡阳市粮食局综合楼，地下一层,地上7层组成,建筑面积为8058平方米。
建筑高度23.8米.高层二类建筑，建筑防火等级二级。
设计是为甲方（业主）的功能需要服务的，也是为施工单位的施工需要服务的。
在满足国家有关规定的前提下，设计人员应树立服务意识、树立合作观念、树立敬业精神。
对建筑电气专业的设计人员而言，妥善处理与各个专业之间的关系是十分重要的事情，在协调上所用的时间甚至可能超过埋头设计的时间。
1.2建筑电气设计的内容
1.2.1配电系统的设计
（1）电力负荷的计算
电力负荷是配电设计的依据参数。
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。
（2）低压配电线路设计
首先确定进户线的方位，然后确定各区域总配电箱、分箱的位置，根据线路允许电压降等因素确定干线的走向，管材型号和规格，导线截面等，绘制平面图。
（3）电气设备的选择
电气设备的选择是涉及多种因素，首先要考虑并坚持的是产品性能质量。
电气产品的选用必须符合国家有关规范。
其次才是经济性，要根据业主功能要求、经济情况做出选择。
随着人们环境保护意识的日益增加，选择环保产品、节能产品也是新的时尚，这就不仅仅是钱的问题了。
1.2.2照明设计
电气照明设计包括设计说明、光源选择、照度计算、灯具造型、灯具布置、安装方式、眩光控制、调光控制、线路截面、敷设方法和设备材料表等。
照明设计和建筑装修有着非常密切的关系，应与建筑师密切配合，以期达到使用功能和建筑效果的统一。
绿色照明是指在设计中广泛采用新的材料、技术、方法，达到节能、高效及环保的要求。
1.2.3防雷消防设计
防雷、消防都是为安全而设计的，人的生命安全是我们在运行电力系统中所必须首先考虑的问题。
电是双刃剑，安全使用才能带来方便和效益，我们应该牢记：
安全第一。
雷击是一个概率事件，设置接闪器等防雷装置增大了落雷的概率，但可以有效地控制雷击灾害。
传统的防雷方法是采用避雷针、避雷带等，近年来用过的有消雷器和放射式避雷针，但在国内理论界基本是否定的。
而提前放电和抗雷器等避雷方法理论界还在争论之中。
随着建筑物的日趋复杂化，功能的多样化，防火问题变得越来越重要。
由于电气原因引起的火灾也在不断上升之中。
建筑防火设计包括所有的设备专业，水要有喷淋、消防泵，暖通要有防排烟，电气的火灾探测器、通信和联动控制系统更是必不可少的。
1.3建筑电气设计的一些问题
（1）《建筑电气设计标准》内容多是笼统的要求，缺乏对各器件量化、细化的计算、选型方法。
而《民用建筑电气设计规范》施行已十余年，与迅猛发展的IT技术相比，规范内容有些陈旧，不能很好地为工程服务，反而成了技术进步的障碍；
（2）无相应的设计手册和统一的定型产品，设备、管线等无明确的计算和选型方法；
（3）各种设备或器件无详细的安装、布置要求，更没有详细的尺寸和数据参考。
比如，均无控制中心各设备的间距、距门距离及基础安装等要求，应该说这些是比较重要的问题了；
（4）无配套验收规范，对设计、施工中的问题难以准确。
1.4本设计的要求、相关规范、目的、意义及预期目标
1.4.1设计要求
（1）培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题的能力。
（2）培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度。
（3）培养学生的创新意识和创新能力，并使学生获得工程设计方法和科学研究方法的基础训练。
（4）进一步训练和提高学生的分析设计能力、理论计算能力、经济分析能力、实验研究能力、综合管理能力、外文阅读和使用计算机的能力，以及社会调查，查阅文献资料和文字表达等基本技能。
1.4.2本设计的相关规范
（1）《工业与民用配电设计手册》第三版
（2）《建筑电气常用数据》
（3）《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》
（4）《供配电系统设计规范》，GB50052—2009
（5）《建筑照明设计标准》，GB50034—2004
（6）《低压配电设计规范》，GB50054-95
（7）《火灾自动报警系统设计规范》，GB50116－98
（8）《建筑物防雷设计规范》，GB50057-94
1.4.3设计的目的和意义
通过对本专业的学习，结合本专业对建筑进行电气设计，通过这个设计，肯定能让我对建筑电气有一定理解，，也就是能很快入门，把书本上学到的知识加于正在学习的建筑知识结合，完成本次设计。
工程还有待于实践，要的是经验，先把理论弄清楚了，加上时间的积累，相信自己一定能入门进去。
本粮食局综合楼建筑电气设计作为毕业设计，其目的是通过切身实践，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，为即将面临的工作奠定坚实的基础。
1.4.4设计的预期目标
（1）熟悉建筑电气设计的内容及建筑电气设计规范；
（2）掌握计算机辅助制图软件画电气施工图的方法；
（3）对粮食局综合楼进行电气设计，完成强弱电电气施工图；
（4）撰写毕业设计论文。
第二章供配电系统设计
2.1本工程供配电要求和负荷分级
2.1.1设计要求
（1）供电电源：
本工程从附近输配电线引下10KV电源，经过配电室，配电室分别供给本楼的动力负荷及照明负荷用电；照明负荷电源与动力负荷分开使用。
（2）计费：
本工程用户电费采用单元集中计量方式，由综合楼管理中心集中计量收费。
计费处于高压部分。
（3）动力配电
采用380V三相五线制供电。
（4）照明配电：
照明、插座由不同支路供电，正常照明为2线制，应急照明为3线制，插座为3线制，所有插座采用安全型插座、回路均设漏电断路器保护。
灯具应选用高效荧光灯，选灯时请采用显色指数Ra>80的荧光灯，尽量少用白炽灯。
2.1.2负荷分级和供电要求
电力负荷应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：
（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。
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。
（2）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。
（4）本建筑为高层二类建筑。
2.2供电系统的负荷计算
2.2.1负荷计算的内容
负荷计算的内容包括设备功率计算，计算负荷，尖锋电流，一级、二级负荷，季节性负荷，火灾情况下的负荷等计算。
（1）设备功率计算
用电设备额定功率或额定容量，也称为安装功率、安装容量，是指用电设备铭牌上的数据。
对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续下的设备功率。
（2）计算负荷
计算负荷：
作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。
在工程上为方便计，亦可作为电能消耗量及无功补偿的计算依据。
计算负荷即半小时最大负荷。
计算负荷为某一假想的持续性负荷，此负荷的热效应与实际变动的负荷所产生的最大热效应相等。
（3）一级、二级负荷计算
一级、二级负荷：
用以确定备用电源或应急电源的容量。
计算一级、二级负荷按照满足全部一级负荷及二级负荷的要求确定备用电源的容量。
计算一级负荷中特别重要负荷和消防负荷确定应急电源容量。
在计算柴油发电机容量时，应按发生火灾时，消防用电的计算负荷加上在火灾时仍然需要工作的一级负荷中特别重要负荷来计算总的计算负荷，依此选择柴油发电机的容量。
（4）尖锋电流计算
尖锋电流：
用以校验电压波动和选择保护电器，以及电动机自起动的条件。
尖锋电流是指单台或一组用电设备持续ls左右的最大负荷电流，一般取起动电流的周期分量作为尖锋电流。
2.2.2负荷计算的方法
负荷计算有需要系数法，利用系数法，单位面积功率法等几种。
（1）需要系数法：
设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。
这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
（2）利用系数法：
采用利用系数求出最大负荷一个班次的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。
这种方法的理论根据是概率论和数理统计。
因而计算结果比较接近实际。
适用于工业企业电力负荷计算，但计算过程稍繁。
（3）单位面积功率法：
单位指标法和单位产品耗电量法。
前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。
在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备符合的主要方法。
（4）除上述的3种方法之外还有其他一些变值需要系数法，二项式法等等。
本工程采用需要系数法。
计算公式为：
Pjs=Pe×Kx
（其中Pjs为计算有功功率，Pe为设备容量，Kx为需要系数。
）
2.2.3总负荷计算
各负荷计算如下：
（1）照明插座负荷
设备容量Pe=163KW（Kx=0.85，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=163×0.85=138KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=138×0.75=103.5KW
（2）消防用电负荷
设备容量Pe=23KW（Kx=1，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=23×1=23KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=23×0.75=17.3KW
（3）风机盘管负荷
设备容量Pe=117KW（Kx=0.75，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=117×0.75=88KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=88×0.75=66KW
（4）热水器负荷
设备容量Pe=99KW（Kx=0.65，cosΦ=1，tgΦ=0）
有功功率Pjs=Pe×Kx=99×0.65=64KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=64×0=0KW
（5）水泵组负荷
设备容量Pe=57KW（Kx=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=57×0.7=40KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=40×0.75=30KW
（6）电梯负荷
设备容量Pe=30KW（Kx=0.5，cosΦ=0.5，tgΦ=1.73）
有功功率Pjs=Pe×Kx=30×0.5=15KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=15×1.73=26KW
（7）冷却塔空调负荷
设备容量Pe=396KW（Kx=0.9，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=396×0.9=356KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=356×0.75=267KW
（8）其他负荷
设备容量Pe=74KW（Kx=0.75，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75）
有功功率Pjs=Pe×Kx=74×0.75=55KW
无功功率Q=Pjs×tgΦ=55×0.75=41KW
表2.1负荷计算表
设备组名称
设备功率（KW）
需要系数
功率因数（cos）
功率正切（tan）
有功功率（KW）
无功功率（KW）
照明插座组
162.7
0.85
0.8
0.75
138.3
103.7
消防用电组
23
1
0.8
0.75
23
17.3
风机盘管组
117.4
0.75
0.8
0.75
88.1
66.1
热水器组
99
0.65
1
0
64
0
消火泵
16
0.7
0.8
0.75
11.2
8.4
生活水泵
16
0.7
0.8
0.75
11.2
8.4
喷淋泵
25
0.7
0.8
0.75
17.5
13.1
电梯
30
0.5
0.5
1.73
15
26
冷却塔空调
396
0.9
0.8
0.75
356.4
267.3
其他
73.8
0.75
0.8
0.75
55
41
注：
另详细负荷计算表见附录一。
2.3高低压配电设备的选择
2.3.1变压器的容量和数量选择
（1）变压器按使用用途不同可分为公变和专变两种。
1）变压器所带主要负荷为住宅用电电价负荷[如住宅用电、住宅电梯（含电梯加压风机及排水泵等）、梯间用电（梯灯）、生活水泵]且投产后设备需无偿移交给供电部门的变压器即为公变；
2）变压器投产运行后产权为投资方所有，无需移交给供电部门的变压器则为专变。
（2）配电变压器应按“小容量、多布点“的原则进行配置，油浸式变压器应选用全密封S11及以上系列型号环保型变压器，干式变压器选用SC（B）10及以上系列型号变压器。
（3）变压器联结组别选用D.Yn11，其中Ｄ表示高压侧为三角形接法，Ｙ表示低压侧为星形接法，ｎ为中性点接地，11表示变压器高、低压侧电流的相角差的时钟位置。
（4）变压器容量选择：
公变选择范围有1000kVA、800kVA、630kVA、400kVA四种，一般不选用500kVA变压器。
专变变压器选择容量不超过2000kVA，一般控制在1600kVA以下。
（5）公变变压器原则上采用干式变压器。
变压器房若设于首层可选用油浸式变压器。
专变变压器房若设于首层且容量小于1000kVA时可选用油浸式变压器，其他情况应选用干式变压器。
表2.2各类变压器性能比较
类别
油浸式变压器
气体绝缘变压器
干式变压器
矿物油变压器
硅油变压器
六氟化硫变压器
普通及非包封
绕组干式变压器
环氧树脂
浇铸变压器
价格
低
中
高
高
较高
安装面积
中
中
中
大
小
绝缘等级
A
A或H
E
B或H
B或F
爆炸性
有可能
可能性小
不爆
不爆
不爆
燃烧性
可燃
难燃
不燃
难燃
难燃
耐湿性
良好
良好
良好
弱
弱
耐潮性
良好
良好
良好
弱
优
损耗
大
大
稍小
大
小
噪声
低
低
低
大
低
重量
重
较重
中
重
轻
根据以上要求及该工程负荷统计结果和要求，有功为687KW、无功为243KVA、视在功率为729KW,该工程使用专变，选择一台变压器为SCR9-1000kVA的变压器。
变压器联结组别选用D.Yn11，其中D表示高压侧为三角形接法、Y表示低压侧为星形接法，n为中性点接地，11表示变压器高、低压侧电流的相角差的时钟位置。
2.3.2断路器的选择
（1）断路器概念
断路器是控制电流通断的设备，主要用于对线路及设备的保护，当电路中出现过载、短路、欠压等故障时，能迅速切断电源，保护线路、负载及相关设备的安全。
（2）断路器的一般选用原则
1）、根据用途选择断路器的型式及极数；
根据最大工作电流选择断路器的额定电流；根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。
具体要求是：
①断路器的额定工作电压≥线路额定电压；
②断路器的额定短路通断能力≥线路计算负载电流；
③断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）；
④线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣整定电流；
⑤断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压；
⑥断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压；
⑦电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压；
⑧断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍。
2）、采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值，脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流，短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的6-10倍；过载保护的的整定电流等于变压器的额定电流。
3）、初步选定断路器的类型和等级后，还要与上、下级开关的保护特性进行配合，以免越级跳闸，扩大事故范围。
表2.3本工程选用的断路器参考规格（C曲线）
额定电流
（A）
级数
分断能力
1
2
3
4
1
S261-C01
S262-C01
S263-C01
S264-C01
6KA
4
S261-C04
S262-C04
S263-C04
S264-C04
6
S261-C6
S262-C06
S263-C06
S264-C06
10
S261-C10
S262-C10
S263-C10
S264-C10
16
S261-C16
S262-C16
S263-C16
S264-C16
20
S261-C20
S262-C20
S263-C20
S264-C20
25
S261-C25
S262-C25
S263-C25
S264-C25
32
S261-C32
S262-C32
S263-C32
S264-C32
40
S261-C40
S262-C40
S263-C40
S264-C40
50
S261-C50
S262-C50
S263-C50
S264-C50
63
S261-C63
S262-C63
S263-C63
S264-C63
80
S261-C80
S262-C80
S263-C80
S264-C80
6KA
100
S261-C100
S262-C100
S263-C100
S264-C100
表2.4本工程选用断路器参考规格（D曲线）
额定电流
级数
分断能力
1
2
3
1
S261-D01
S262-D01
S263-D01
6KA
2
S261-D02
S262-D02
S263-D02
3
S261-D03
S262-D03
S263-D03
4
S261-D04
S262-D04
S263-D04
6
S261-D06
S262-D06
S263-D06
10
S261-D10
S262-D10
S263-D10
16
S261-D16
S262-D16
S263-D16
20
S261-D20
S262-D20
S263-D20
25
S261-D25
S262-D25
S263-D25
32
S261-D32
S262-D32
S263-D32
40
S261-D40
S262-D40
S263-D40
50
S261-D50
S262-D50
S263-D50
63
S261-D63
S262-D63
S263-D63
2.3.3电线电缆的选择
（1）一般导线截面的选择
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，导线和电缆截面的选择必满足以下条件：
1）发热条件导线和电缆（含母线）在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。
2）电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗值。
对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
3）经济电流密度高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能的损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。
所选截面，称为“经济截面”。
此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。
但对建筑园区内较短的10KV及以下的高压线路和母线，可不按经济电流密度选择。
4）机械强度导线的截面应不小于最小允许截面。
由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需要校验短路热稳定度。
此外，对于绝缘导线和电缆，还需要满足工作电压的要求。
（2）三相系统相线截面的选择
电流通过导线，要产生能耗，使导线发热。
裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。
而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至烧毁，或引起火灾。
因此，导线正常发热温度不得超过导线额定负荷时的最高允许温度（如常用的BV塑料绝缘导线最高允许温度为65℃）。
（3）中性线和保护线截面的选择。
1）中性线（N线）截面的选择
三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。
一般三相四线制线路的中性线截面A0，应不小于相线截面Aj的50%，即A0≥0.5Aj由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面A0应与相线截面Aj相等，即A0=Aj。
对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面Aj，即A0≥Aj
2）保护线（PE线）截面的选择
保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。
根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按GB50054?
95《低压配电设计规范》规定：
①当A≤16mm2时 APE≥Aj
②当16mm2＜A≤35mm2时 APE≥1
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