某小区住宅楼电气设计毕业设计.docx
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某小区住宅楼电气设计毕业设计
某小区住宅楼电气设计毕业设计
福建电力职业技术学院
毕业设计报告
题目某小区住宅楼电气设计
机电工程系建筑电气专业2011级1班
学号201128013130
姓名黄春城
指导教师苏两河
完成日期2014年1月
摘要
随着时代的发展，人们生活、工作节奏的加快，住宅、工作、休闲场所的功能与内涵也由单一走向多元化，因此作为现代建筑配套的电气安装的设计也相应地更新换代，各种不同类型的照明器具在工业生产、各类高层建筑和人们的日常生活中大量使用，人们对这个领域内的知识技术需要也日趋增长。
住宅的电气设计是住宅设计的一个重要组成部分，他对于住宅建筑美观、实现住宅建筑的使用功能、保障居住者的生命财产安全、降低住宅造价，均具有一定的影响。
本论文简单阐述了住宅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。
本设计主要包括强点部分设计和弱点部分设计。
本论文共包括八章内容：
低压配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计、消防系统设计，其中包括负荷计算、照度计算等。
本小区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。
关键词：
配电系统；照明；负荷；防雷接地。
第一章电气设计内容简介
1.1住宅小区基本情况
该住宅小区楼层占地面积约4567平方米，共有建筑8座，其中每栋楼房为8层，每一层有2户住户，每户面积为276平方米，住户中餐厅25平方米，厨房15平方米洗手间10平方米，书房25平方米，客厅50平方米，主卧室45平方米，另外有两个卧室一个30平方米一个35平方米，一个大阳台15平方米，一个小阳台6平方米，楼梯口面积为3.24平方米。
每一层的结构都是一样的。
配电箱安装在每一栋的一楼中。
绿地、曲径、花园等绿化面积500平方米，物业管理中心占地面积为300平方米。
1.2设计范围
按照市区供电局10kV及以下配电网络设计的规定，对于住宅小区配电工程，设计范围为：
高压侧从市区公用10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧到小区内各建筑低压用电计量装置上表位。
1.3设计原则
进入新世纪后，我国正在进入人口城市化的社会新时期。
各地的开发小区悄然兴起，以满足城市人口急剧膨胀的需要。
开发小区的特点是占地面积大、人口集中、楼房之间有较大的空间。
加之绿地、曲径、花园、水泵、以及灯饰等，丰富了小区的内涵，体现环境、建筑及人居的和谐统一。
根据以上特点它的供电特点与一般的乡村、工厂不同，必须采取新的配电思路和方式来满足其功能的需要。
在供配电设计中，力求做到小区特点及环境的要求。
设计必须根据小区实际，符合其特点，采用多种供配电形式和方法，满足使用功能的要求，不但做到整体布局合理，在宏观上保持三相负荷分配基本平衡，而且在微观上要做到细致，给每个用户提供一个良好的用电环境。
在实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使整个小区的配电合理、适用、经济。
总之，供配电设施要坚持服务和服从于文明城、文明小区创建活动的要求，坚持美化城镇、小区形象，合理布局，科学规范的原则，要有超前意识和适应不断发展变化的新形势。
否则，将有可能造成重复建设，不仅造成资金、资源的浪费，还要影响居民用电。
在建设上主要是符合如下条件：
（1）符合城镇建设的总体规划；
（2）节约居民小区宝贵的土地资源；
（3）保持居民小区的形象整体美观；
（4）配变置于居民小区中心位置；
（5）有较高的供电质量和供电可靠性。
住宅小区的供电方案主要有：
柱上变压器配电、独立配电室配电、箱式变电站配电三种。
其中，柱上变压器配电方案虽然投资小，但对小区环境影响较大，因为高压需架空线路引入而不容易深入负荷中心，不能保证较高的供电质量也将造成较高的低压线损，对居民也增加了事故隐患。
独立配电室配电方案需要一定面积的土建占地，增大了建设投资，对于本设计所选择的小区来说并不适宜，本小区多为多层建筑，用电负荷分散，供电半径大，降低了供电质量、提高了低压线损。
箱式变电站配电方案的特点是，体积小、占地小、外形美观，高压侧采用电缆引入，箱变位置可以随意选择，使得低压配电部分更加合理，提高了供电可靠性，也有利于安装电量采集装置实现自动化管理。
因此，本设计考虑将住宅小区的主要供电模式定位为箱式变电站配电工程。
本市的高压供电等级模式为110kV→35kV→10kV，城区主要配电线路电压等级为10kV，住宅小区一级配电电压选用10kV，低压配电电压应采用220/380V。
第二章照明设计
2.1照明灯具的选择及布置
根据其由电能转化为光能的工作原理不同，大致可分为热辐射电光源、气体放电电光源固体电光源等。
热辐射电光源：
利用电能使物体（耐高温、低挥发）加热到白炽程度而发光的光源。
气体放电电光源：
利用气体或蒸汽的而发光的光源。
住宅楼为一般住宿场所，对照度，照度均匀度，照明方式，照明种类，光源，色表和显色性，眩光的限制等方面要求都不高。
所以本工程中所有灯具均采用简式单管荧光灯40w,布置方式均匀布置。
2.2室内照度计算
照度计算包括照度，亮度及眩光等功能效果计算和照明负荷计算两大部分。
本工程中只需要照度计算和负荷计算。
照度计算的目的是依据所需要照度及其他条件。
确定光源数量与灯具布置，平均照度计算法是从整个被照面为对象，平均照度计算方法主要有利用系数法，单位容量法，灯具概算曲线法等。
本工程中利用系数法计算各个区域的灯具和数量。
2.3灯具数量的计算
餐厅灯具数量的计算:
餐厅长度为5m，宽度为5m，房间高度为3m.工作面距地高为0.75m。
采用简式单管40w的荧光灯作照明。
照度值不低于150lx，顶棚反射比为0.6，地面反射比为0.3，墙面反射比为0.5，顶棚及地面空间墙面反射比均为0.4，窗总面积为8
。
根据住宅电气设计规范，房间的顶棚反射比为0.6，墙面反射比为0.5，地面反射比为0.3，地面空间反射比为0.4，窗的反射比为0.1，灯具安装顶棚高度为0，工作面高度为0.75，房高为3米，额定光通量为2200lx。
各房间的维护系数和平均照度如下表:
表2.1维护系数和平均照度
维护系数
平均照度
餐厅
0.8
50lx
厨房
0.6
50lx
洗手间
0.6
200lx
卧室
0.85
75lx
书房
0.8
300lx
客厅
0.7
100lx
楼梯口
0.8
10lx
阳台
0.8
30lx
计算餐厅灯具数量：
（1）求RCR:
取
=0m则：
=3-0.75-=2.25m
RCR=
取
=3
=4
（2）求
取0.5
（3）求
取0.3
（4）求利用系数U：
经查表得：
（
）=（3,0.42）（
=（4,0.36）
U=
（5）求
取0.3
（6）求r：
查表得：
用插入法求r：
（7）求N：
查维护系数表得：
K=0.8
（盏）
为了布灯方便，取N=2（盏）
计算方法同上可得：
（1）.厨房灯具数量为2盏
（2）.洗手间灯具数量为2盏
（3）.卧室灯具数量为6盏（4）.书房灯具数量为6盏
（5）.走廊灯具数量为3盏（6）.客厅灯具数量为4盏
（7）.两个阳台灯具数量为3盏
每个楼梯口都安装2盏简式单管荧光灯。
第三章住宅楼负荷计算
3.1供配电系统概述
随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅小区越来越多。
准确计算出住宅小区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。
供配电系统设计要根据国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。
另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：
一、正确选择变压器的变压比和电压分接头。
二、降低系统阻抗。
三、采取补偿无功功率措施。
四、宜使三相负荷平衡。
3.2负荷分级及供电要求
3.2.1负荷分级的相关规范
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。
3.2.2本工程的负荷情况
住宅楼电气有照明、网络等一些弱电系统每个房间的照明负荷都不一样，根据所需的照度，亮度来进行设计，插座的类型根据房间电源所需的负荷情况进行计算来选型和排布。
3.3电源及高压供配电系统
小区位于城市主城区内，高压电源即由附近10kV配网线路接引，再由高压电缆输送至小区负荷中心。
近年来，为保证供电质量和供电可靠性，某些小区高压部分采用双电源的供电模式，但对于本设计中的小区来说，参考《城市电力网规划设计导则》规定。
3.4住宅小区住户照明用电负荷计算
负荷计算是供电设计的重要依据，计算结果对选择电气设备起着决定性作用。
负荷计算是选择变压器、高低压电气设备、线路电缆和导线横截面积的重要依据。
建筑电气工程常用的负荷计算方法有负荷密度法和需要系数法，在本工程中采用需要系数法计算。
照明：
插座：
空调插座：
吸顶电风扇：
楼梯口照明：
厨房插座：
卫生间插座：
干线：
第四章导线选择及设备选型
4.1导线选择
照明线路导线选择和电缆要有足够强的机械强度，避免因刮风、结冰或施工等原因被拉断；当长期流过电流时不会因为过热而被烧坏；线路末端的电压损失不超过允许值；同时还要考虑到保护装置与照明线路的配合问题。
导线一般可采用铜芯或铝芯的线，照明配电干线和分支线应采用铜芯绝缘导线或电缆，分支线截面不应小于1
。
当选择的导线和电缆具有几种规格的截面时，应选择其中较大的一种.
根据照明计算电流4.36A查BV.BLV型单芯电线穿塑料管敷设载流量表得照明干线应选用BV-2*1
进户线为50m，计算系数C取12.07.
校检：
满足要求
表4.1BV.BLV型单芯电线穿塑料管敷设载流量
导线截面
（mm^2）
长期连续负荷允许载流量（A）
穿二根
穿三根
穿四根
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
1.0
12
11
10
1.5
16
13
15
11.5
13
10
2.5
24
18
21
16
19
14
4
31
24
28
22
25
19
6
41
31
36
27
32
25
10
56
42
49
38
44
33
16
72
55
65
49
57
44
25
95
73
85
65
75
57
35
120
90
105
80
93
70
50
150
114
132
102
117
90
70
185
145
167
130
148
115
95
230
175
205
158
185
140
120
270
200
240
180
215
160
150
305
230
275
207
250
185
180
355
265
310
235
280
212
根据负荷计算结果，查表可得：
一般插座干线选用BV-3*16
，空调插座干线选用BV-3*6
的导线，吸顶电风扇干线选用BV-3*2.5
，楼梯口照明选用BV-2*1
，厨房插座干线选用BV-3*4
的导线，卫生间插座干线选用BV-3*2.5
的导线（校检略）。
4.2照明配电箱
配电箱有挂墙明装，嵌墙暗装和落地安装三种方式。
可根据配电箱容量大小，建筑墙壁的尺寸大小等具体情况选用，根据本设计，配电箱采用暗装形式，型号为：
XRM98-324。
4.3开关
开关的作用是接通或断开照明灯具电源。
根据安装形式为明装式和暗装式两种。
明装式有拉线开关，扳把开关等。
暗装式多采用扳把开关。
住宅的灯具开关布置考虑到控制方便，所以将其安装在门口顺手侧，采用暗装形式，距地1.3m。
因为要多个开关控制一盏灯。
所以选择的开关为10A的照明开关，型号为BZ31-10和16A的空调开关，型号为DZ47-63。
4.4插座
插座的作用是为了移动式电器和设备提供电源。
有单相二、三极带防溅盒插座、二极加三极带安全门暗插座等种类。
住宅的移动式电器和设备功率不高所以选择10A250V和16A250V插座。
插座布置为：
表5.1住宅插座分配表
插座
规格
数量
安装方式
主卧
二极加三极安全暗插座
带开关空调插座
10A250V
16A250V
4
距地0.3m安装
距地1.8m安装
卧室1
二极加三极安全暗插座
带开关空调插座
10A250V
16A250V
4
距地0.3m安装
距地1.8m安装
卧室2
二极加三极安全暗插座
带开关空调插座
10A250V
16A250V
4
距地0.3m安装
距地1.8m安装
客厅
二极加三极安全暗插座
带开关空调插座
10A250V
16A250V
7
距地0.3m安装
距地1.8m安装
餐厅
二极加三极安全暗插座
10A250V
2
距地0.3m安装
厨房
单相二、三极带防溅盒插座
10A250V
5
距地1.8m安装
卫生间
单相二、三极带防溅盒插座
10A250V
4
距地1.8m安装
阳台1
二极加三极带安全门暗插座
10A250V
1
距地0.3m安装
阳台2
二极加三极带安全门暗插座
10A250V
2
距地0.3m安装
书房
二极加三极带安全门暗插座
10A250V
4
距地0.3m安装
第五章供配电设计
住宅小区供配电特点：
住宅小区楼房林立，各栋楼房之间空间较大，供电面积较大，负荷点的离散性大，每台箱变供电范围有限，因此需用多台变压器才能满足用户负荷要求。
首先把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电区域。
每一台箱变置于区域的位置中心地带，向周边区采用电缆放射式配电（一般为6～10回路）。
每一组区一般由5～8栋多层建筑组成。
再由各建筑低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱。
除高层楼房内配电箱及多层楼房单元内电表箱有电表位置外的均需加装低压电表计量箱。
配电模式示意图如下：
5.1变压器的容量选择
电源采用现场一级变压，10kV变为0.4kV（户外箱式变电站）。
住宅小区负荷点多而分散，箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。
从站变到箱变的10kV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。
5.2变压器的类型选择
目前国内10kV以下配网主要采用的变压器类型有：
油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器，浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。
非晶合金铁心变压器是新一代的配网变压器，主要优点是空载损耗低，其空载损耗值与同容量的新S9型配电变压器相比，可降低75%，节能效果明显。
但当前此类变压器的材料主要依赖进口，所以价格较高，非晶合金铁心变压器在价格上相比S9系列变压器要高1.4~1.7倍，在电网内并未完全推广开来，普遍设计还是使用油浸式配电变压器S9系列配电变压器。
由于采用油浸式变压器的箱式变时，当变压器容量在800kVA及以上时，需加装重瓦斯保护装置，将使箱式变的设计变得相当复杂，不易操作，也增加了安全隐患。
因此，通常变压器容量在800kVA及以上时要选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝缘干式变压器，干式变压器虽然较油浸式变压器价格高，但可以长期免维护，且不必加装重瓦斯保护装置，这两方面的特点也可以平衡变压器在价格上的差异。
综上所述，本工程所使用的四台变压器型号分别为S9-630kVA10/0.4kV，SCB10-800kVA10/0.4kV，SCB10-1000kVA10/0.4kV两台。
变压器主要技术参数如下：
表6.1变压器型号表
型号
额定容量（kV*A）
一次额定电流（A）
二次额定电流（A）
空载损耗（W）
负载损耗（W）
阻抗电压（%）
空载电流（%）
S9-630/10
630
37.8
907.2
1200
6200
4.5
0.9
SCB10-800/10
800
46.2
1154.7
1400
7500
4.5
0.8
SCB10-1000/10
1000
60
1443.4
1700
10300
4.5
0.7
第六章防雷及接地系统的设计
6.1电力设备防雷
在配电网络中，由于接地种类的不同，其保护接地方式、供电系统也有所不同。
正确理解和推广使用几种低压保护接地方式及供电系统，对提高电网安全、可靠运行水平有着十分重要的意义。
6.2低压配电系统的接地型式和基本要求
低压配电系统的接地形式可分为TN、TT、IT三种系统，其中TN系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。
1.TN系统应符合下列基本要求：
（1）.在TN系统中，配电变压器中性点应直接接地。
所有电气设备的外露可导电部分应采用保护导体（PE）或保护接地中性导体（PEN）与配电变压器中性点相连接。
（2）.保护导体或保护接地中性导体应在靠近配电变压器处接地，且应在进入建筑物处接地。
对于高层建筑等大型建筑物，为在发生故障时，保护导体的电位靠近地电位，需要均匀地设置附加接地点。
附加接地点可采用有等电位效能的人工接地极或自然；接地极等外界可导电体。
（3）.保护导体上不应设置保护电器及隔离电器，可设置供测试用的只有用工具才能断开的接点。
（4）.保护导体单独敷设时，应与配电干线敷设在同一桥架上，并应靠近安装。
采用TN--C-S系统时，当保护导体与中性导体从某点分开后不应再合并，且中性导体不应再接地。
2.TT系统应符合下列基本要求：
（1）.在TT系统中，配电变压器中性点应直接接地。
电气设备外露可导电部分所连接的接地极不应与配电变压器中性点的接地极相连接。
（2）.TT系统中，所有电气设备外露可导电部分宜采用保护导体与共用的接地网或保护接地母线、总接地端子相连。
3.IT系统应符合下列基本要求：
（1）.在IT系统中，所有带电部分应对地绝缘或配电变压器中性点应通过足够大的阻抗接地。
电气设备外露可导电部分可单独接地或成组地接地。
（2）.电气设备的外露可导电部分应通过保护导体或保护接地母线、总接地端子与接地极连接。
（3）.1T系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。
（4）.在无特殊要求的情况下，IT系统不宜引出中性导体。
4.IT系统中包括中性导体在内的任何带电部分严禁直接接地。
IT系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘状态。
5.应根据系统安全保护所具备的条件，并结合工程实际情况，确定系统接地形式。
在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统接地形式。
采用TT系统供电部分均应装设能自动切除接地故障的装置（包括剩余电流动作保护装置）或经由隔离变压器供电。
6.3接地种类
1.工作接地：
为保证电力设备达到正常工作要求的接地，称为工作接地。
中性点直接接地的电力系统中，变压器中性点接地，或发电机中性点接地。
2.保护接地：
为保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。
保护接地的形式有两种：
一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。
3.重复接地：
在中性线直接接地系统中，为确保保护安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外，还在保护线其他地方进行必要的接地，称为重复接地。
4.保护接中性线：
在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。
本工程中所使用的高、低压设备接地均选择保护接中性线方式，将接地装置与设备外壳连接实现接地保护。
6.4接地装置
1.接地装置：
接地装置可使用自然接地体和人工接地体。
在设计时，应首先充分利用自然接地体。
（1）.自然接地：
在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。
它们不但耐用、节省投资，而用电气性能良好。
（2）.人工接地体：
人工接地体有两种基本型式：
垂直接地体和水平接地体。
垂直接地体多采用截面为50mm×50mm×4mm，长度为2500mm的角钢或圆钢；水平接地体多采用截面为40mm×4mm的扁钢。
2.接地电阻：
《电力设备接地设计技术规程》规定，低压中性点直接接地系统中，100kVA以上变压器接地电阻值≤4Ω。
本工程所使用的设备接地均为人工接地体接地，按设备基础设计图配套安装，箱式变及高压电缆分支箱的接地电阻值应控制在≤4Ω，低压电缆分支箱的接地电阻值≤10Ω，本建筑物属于三类防雷建筑物，避雷线应选d10镀锌圆钢，沿屋顶女儿墙、突出屋面的楼梯间屋顶四周敷设，支架高度100mm，支撑点间距不大于1.0m，转弯处不大于0.5m详见《建筑物、构筑物防雷设施安装》，引下线利用构造柱内主筋，具体见平面图所示。
钢筋应通长焊接，其上端用d10圆钢与接闪器焊接，详见《利用建筑物金属体做防雷及接地安装》。
引下线下端应与接地装置焊接，且在室外地面下0.8m处爆出一根d12镀锌圆钢，伸向室外距外墙边的距离不小于1.0m。
引下线距室外0.5m高处用一块60*6、L=100的扁钢做预埋连接板，供测试用，具体位置见平面图。
图7.1住宅楼屋顶防雷平面图
第七章消防系统设计
7.1火灾探测器的分类
所谓火灾探测器，是指用来响应其附近区域由火灾产生的物理或化学现象的探测器件。
7.1.1按结构造型分类
按照火灾探测器结构造型特点分类，可以分为线型探测器和点型探测器两种。
7.1.2按火灾参数分
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