长沙市长株潭大厦电气工程系统设计.docx
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长沙市长株潭大厦电气工程系统设计
长沙市长株潭大厦电气工程系统设计
[摘要]本次设计的主要内容包括电力、照明、防雷接地、电视电话、网络等系统，以及配电系统、负荷计算、供电电源和电压的选择和设备选型。
其中电力系统主要包括确定负荷等级、供电方式，照明系统主要包括照度计算灯具选择及插座数量的确定，防雷接地系统包括防雷等级及各种防雷措施，接地选择和测试方法。
在照明系统设计中，本着节能的原则，选择荧光灯为光源。
插座安装的设计避免了拖线板的滥用，满足增加用电设备的需求，提高了用电的安全性。
接地防雷的设计中，通过扁钢、圆钢与地基钢筋结构相接，防雷、接地公用接地体，既保障了接地安全，又节约了接地设备。
[关键词]办公楼；配电；照明；防雷接地
ChangshaCityChangzhutanBuildingElectricalEngineeringsystemdesign
AbstractThemaincontentofthedesign,includingpower,lighting,lightningprotectionandgrounding,television,telephone,networksystems,aswellasdistributionsystems,loadcalculations,powersupplyandvoltageoftheselectionandequipmentselection.
Electricalpowersystem,mainlyincludesthedeterminationloadrank,thepowersupplyway,lightingsystems,includingtheilluminationcalculationoflightingchoicesanddeterminethenumberofsockets,lightningprotectionandgroundingsystemincludeslightningprotectionlevelsandavarietyoflightningprotectionmeasures,groundedselectionandtestingmethods.
Theprincipleofenergy-efficientlightingsystemdesign,selectthefluorescentlightsource.
Socketdesigntoavoidtheabuseofthedelaylineboardtomeettheincreasingdemandforelectricalequipmentandelectricalsafety.
Groundingforlightningprotectiondesignphaseofflatsteel,roundsteelandfoundationreinforcementstructure,lightningprotection,grounding,utilitygroundingbody,bothtoprotectthegroundsafety,butalsosavethegroundingequipment.
Keywords：
Officebuilding；Powerdistribution；Illumination；lightningprotectionandgrounding.
目录
引言…………………………………………………………………………1
1强电设计……………………………………………………………………2
1.1负荷计算…………………………………………………………………3
1.2供电电源及电压的选择…………………………………………………4
1.3配电系统设计……………………………………………………………4
1.4电气照明设计……………………………………………………………5
1.5电线、电缆设计…………………………………………………………9
1.6防雷与接地………………………………………………………………11
2弱电设计……………………………………………………………………13
2.1消防自动报警和自动防火系统…………………………………………13
2.2有线电话、有线网络……………………………………………………14
2.3综合布线…………………………………………………………………14
结论…………………………………………………………………………16
致谢…………………………………………………………………………17
参考文献………………………………………………………………………18
引言
建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。
它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。
随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。
建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。
随着改革开放，内地与沿海、国内与过外的交往日益频繁，与之相适应的贸易管理大厦、各种住外办事用的写字楼，集吃、住、娱乐、购物、办公一条龙的综合楼随之兴起，高层超高层的建筑像雨后春笋般崛起；住宅楼也三层四层发展到多层、高层，自成单元的小别墅也日益增多；娱乐场所由电影院、剧院发展到旅游度假村、野生动物园、水上公园、各种电子游戏、高尔夫球场等。
由于国内、外交通的发展，大型航空港、车站码头的改造和新建也层出不穷。
由于各类民用、商用等建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，人民生活水平的提高，科学技术的发展，因此对建筑电气突出了更高的要求。
在供电上，变压器的容量常常超过1000kVA，达1600kVA、2000kVA；在同一建筑物中常有一、二、三级负荷同时存在，因此增加了供电的复杂性。
为了满足供电质量，变压器有时设在高层，有时设在地下室，有时在同一平面中需要设置几处。
这就形成了量大、面广、用途复杂的供电系统，不论是高低压的一次及二次接线中，都存在提高技术的问题。
在照明上，同一栋建筑物中，照明的种类繁多，有一般的工作照明、局部工作照明、备用照明、安全照明、疏散指示照明、值班照明、障碍照明、节日照明等。
不同的照明类别，其供电要求也不一样，控制方式也各异。
照明的质量要求提高，应按要求选择不同色温及显色指数的光源，以产生冷色调、暖色调、中间色调及不同显色性的照明；在灯具的选择上，既要满足与建筑的装修相协调，又要达到节能的效果，常常使用减光系数较小，又能避免眩光，配光合理、型式新颖的灯具。
线路选型上，目前有一般型、阻燃型、耐高温的塑料护套线、塑料绝缘线、塑料护套塑料绝缘的电缆线、铰链电力电缆等。
线路敷设方式有塑料护套线卡钉明敷，沿线槽明敷或暗敷；塑料绝缘线穿半硬塑管沿板缝板孔暗敷；塑料穿线阻燃管及钢管明敷或暗敷；电缆在室外直埋或沿室外电缆沟敷设、电缆隧道敷设或电缆桥架敷设。
在防雷上，随着建筑物高度及用途的差别，有防直雷击、侧雷击、感应雷击的措施。
有防人身和设备安全的接零和接地保护，有防接触电位差的等电位联结，有防电子设备误动作的屏蔽接地等，内容多设施也各异。
在建筑物通信、保安、自动化设施上，也由单一的电话逐步向自动化、智能化发展。
为适应我国全面建设小康社会，住宅建筑电气工程设计，首先是要满足建设小康社会的需要，更要认识到设计工作是开拓、创造性劳动，要有超前意识，适应现在、开发将来，着眼于提高广大人民的物质、文化生活，体现小康社会物质的富有和生活的幸福。
小康社会里的居民住宅，应该是居民文化、娱乐、生活休息的温馨家园，处处电气化，通过网络系统及时取得外界社会的动态信息，提高信息的科技知识，参与社会经济活动，使自己的劳动价值随时能够增值，从而提高生活、工作的科技含量和质量。
现代住宅建筑电气设计应使居民住宅成为既舒适，又幽雅的生活环境，设计好防盗、防火、防灾和安全用电的电气装置，美化环境、绿色庭院，使居民生活真正得到富有和安全保障。
1强电设计
1.1负荷计算
电力负荷是供电设计的依据参数。
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。
负荷计算的基本方法有：
利用系数法、单位负荷法等。
1.1.1负荷等级
本工程属于二类高层建筑，按一级负荷供电，三类防雷建筑物、二级防火进行电气系统设计。
1.1.2负荷计算
高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。
层需要系数取Kx=0.8同时系数Kt=0.8
负荷计算采用需要系数法.
照明负荷计算：
每层配电箱有功功率
（1.1）
计算电流
（1.2）
用电设备组计算负荷：
（1.3）
（1.4）
（1.5）
配电干线计算负荷：
（1.6）
（1.7）
（1.8）
（1.9）
式中
——同时系数
——需要系数
Q——用电设备组无功功率（kvar）
P——用电设备组有功功率（kW）
1.2供电电源及电压的选择
该建筑由一路10KV市电供电，10KV市电引入到小区的变压器。
采用电缆埋地敷设方式。
为了保证供电可靠性，配电装置应设有备用电源。
保证应急照明、电脑设备、电梯等事故用电。
本工程变配电室、弱电总配电箱、电梯配电箱、空调机房均设在地下一层，消防控制室设在一层。
1.3配电系统设计
1.3.1配电方式
高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式之一：
根据对供电可靠性的要求、变压器的容量及分布、地理环境等情况，高压配电系统宜采用放射式，也可采用树干式、环式及其组合方式。
1）放射式。
供电可靠性高，故障发生后影响范围较小，切换操作方便，保护简单，便于自动化，但配电线路和高压开关柜数量多而造价较高。
2）树干式。
配电线路和高压开关柜数量少且投资少，但故障影响范围较大，供电可靠性较差。
3）环式。
有闭路环式和开路环式两种，为简化保护，一般采用开路环式，其供电可靠性较高，运行比较灵活，但切换操作较繁。
本工程配电采用放射式。
高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。
楼层配电则为混合式系统。
配电设备中的主要部分是干线。
现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。
水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。
每层楼竖井设层间配电小间。
层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。
低压配电系统各级开关均采用自动空气开关（断路器），设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。
各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。
功率因数补偿到0.9---0.95。
无功补偿都采用集中自动补偿方式。
1.4电气照明设计
1.4.1照度标准
根据《建筑电气》表6-9，如下：
表1.4.1公共场所照明的照度标准值
类别
参考平面及其高度
照度标准值lx
普通
高档
办公室
0.75m水平面
300
500
空调机房、变配电室等技术用房
0.75m水平面
75
100
消防控制室
地面
50
75
厕所、楼梯间
地面
75
150
走廊
地面
50
100
活动室
地面
100
150
电梯前室
地面
75
150
储藏间、戊类库房
0.75m水平面
100
翻译间
0.75m水平面
300
会议室
0.75m水平面
300
营业厅
0.75m水平面
300
休息厅
0.75m水平面
100
1.4.2照明类型照明光源选择
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。
1.4.3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。
本次设计主要采用荧光灯。
1.4.4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；
（4）限制眩光。
1.4.5照度和照明方式选择
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。
1.4.6一般照明
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商业照明等。
1.4.7办公照明一般设计原则
（1）办公时间几乎都是白天，因此人工照明应与天然采光结合设计而形成舒适的照明环境。
办公室照明灯具宜采用荧光灯。
（2）办公室的一般照明宜设计在工作区的两侧，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。
不宜将灯具布置在工作位置的正前方。
在难于确定工作位置时，可选用发光面积大，亮度低的双向蝙蝠翼式配光灯具。
（3）在有计算机终端设备的办公用房，应避免在屏幕上出现人和什么物（如灯具、家具、窗等）的映像。
照明类型分为：
常用照明普通照明，这种照明方式是给一个环境提供基本的空间照明，用来把整个空间照亮。
他要求照明器的匀布性和照明的均匀性。
1.4.8照明计算
对于插座回路，每个插座的容量按100W算，其单回路需要系数为：
数量
≤4
5
6
7
8
9
10
Kx
1
0.9
0.8
0.7
0.65
0.6
0.6
而单回路的插座个数不超过10个为宜。
灯具的确定：
采用单位容量法计算。
单位容量法计算公式如下：
布灯具数：
n=P0AEav／P
式中A—室内被照面积，单位为m2；
Eav——平均照度，单位lx；
P0——单位容量，根据房间的室形指数查表可得；
P——所选灯具的功率，W。
室空间比：
RCR=5hR（L+B）／LB
式中L-房间的长度；
B-房间的宽度。
hRC-室空间高度。
抹灰并大白粉刷的栅顶反射率ρc=70%；
喷白的砖墙或或混凝土屋面反射率ρw=50%；
混凝土地面的反射率ρF=30%；
例：
地下机房变配电室照度计算
根据公共场所照明的照度标准值选取照度Eav=100lx
房间等效为标准矩形
房间长度L：
约15.7m房间宽度B：
约13.5m计算高度hRC：
6.3m
室空间比RCR=5*hRc（L+B）/（AB）=4.340
顶棚反射率ρc=70%,墙壁反射率ρF=50%，地面反射率ρw=30%,
查得单位容量P0：
0.0556
照度要求：
100lx
计算数目n：
n=P0AEav／P=100*169.5*0.0556/80）=11.780
灯具数目：
取12套。
各楼层相关的照度计算及灯具数量详见附表1-1。
1.5电线、电缆设计
电缆选择原则:
（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。
1.5.1一级负荷用电设备电线、电缆设计
（1）客梯兼消防电梯
设备总容量Pe=10Kw
需要系数取Kx=0.8
功率因数取cosΦ=0.80
有功功率Pc=Pe*Kx=8Kw
视在功率Sc=Pc/cosΦ=10KVA。
计算电流Ic=Sc/1.732UR=10/（1.732*0.38）=15.2（A）。
选BV-3
2.5-PR-CC电缆
选自动断路器为：
TIM1N-125（16A）
电梯配电箱的计算电流I=4*15.2*0.8=48.64（A）
选BV-3
10-PR-CC电缆
选自动断路器为：
TIM1N-125（50A）
1.5.2照明负荷（包括插座）电线、电缆设计
（1）与一级负荷用电设备电线、电缆设计方法相同，通过计算电流，从而对电线、电缆选型，其计算方法如下：
根据每个单回路的照明设备和插座数量来确定该回路的总容量Pe
照明需要系数取Kx=0.8
照明和插座的功率因数均取cosΦ=0.9
空调插座的需要系数取Kx=0.7
空调插座的功率因数取cosΦ=0.8
有功功率：
Pc=Pe*Kx（Kw）
视在功率：
Sc=Pc/cosΦ（KVA）
计算电流：
（A）
根据计算电流和建筑电气常用设备及导线技术参数选型。
（1）各房间配电箱接线电线、电缆选型，计算方式如下：
每个房间配电箱均按一个空调插座的负荷设置备用
根据通用用电设备配电设计规范第8.0.6条
配电给日用电器的插座线路，应按下列要求确定：
①插座计算负荷：
已知使用设备者按其额定功率计；未知使用设备者，每出线口按100W计。
②插座的额定电流：
已知使用设备者，应大于设备额定电流的1.25倍；未知使用设备者，不应小于5A。
③插座线路的载流量：
对已知使用设备的插座供电时，应大于插座的额定电流；对未知使用设备的插座供电时，应大于总计算负荷电流。
每个插座按5A来计算，40W荧光灯一盏按0.45A计算
例：
空调机房配电箱的接线选型
照明负荷为P照明=17*80+40=1400W
照明回路的电流即为I照明=1400*0.45/40=15.8A
选择BV-3×2.5-PR-CC型号电线
插座负荷为P插座=9*100=900W
插座回路的电流即为I插座=9*5=45A
选择BV-3×10-PR-CC型号电线
该建筑楼层各房间配电箱接线电线、电缆选型，详见附表1-2。
（2）房间配电箱、楼层配电箱以及总配电箱电线、电缆选型，计算方式如下：
有功功率同时系数取0.9，无功功率同时系数取0.95
例：
配电箱M
1电缆选型
有功功率为Pc=（Kx*P照明+K'x*P插座）*0.9（其中插座回路的需要系数K'x应根据插座数量来确定）
无功功率Qc=（Qc，照明+Qc，插座）*0.95
视在功率Sc=
计算电流
（A）
根据所得计算电流和建筑电气常用设备及导线技术参数选型。
该建筑房间配电箱、楼层配电箱以及总配电箱电线、电缆选型，详见附表1-3、1-4。
1.6防雷与接地
1.6.1防雷
根据《民用建筑电气设计规范》中防雷等级的划分，民用建筑物防雷分为三类：
第一类防雷的民用建筑物，是具有特别重要用途的属于国家级建筑物；国家级重点文物保护的建筑物和构筑物；高度超过100m的建筑物。
第二类防雷的民用建筑物，是重要的或人员密集的大型建筑物；省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑；省级及以上大型计算机中心和装有重要电子设备的建筑物。
第二类防雷建筑物防直击雷的措施，采用装设在建筑物上的避雷网（带）应按规范的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。
所有避雷针应采用避雷带相互连接。
引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。
当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。
第三类防雷的民用建筑物，建筑物年计算雷击次数大于或等于0.05的建筑物；建筑群边缘地带的高度为20m以上的建筑物；历史上雷害事故较多地区的建筑物。
本工程按三级防雷建筑设防。
本建筑物预计雷击次数为0.175，按雷击次数进行防雷等级分类，本办公楼属第三类防雷建筑。
并分为防直击雷和防感应雷。
防直击雷：
利用装设在屋顶上的避雷网（带）及避雷针混合组成防雷接闪器，网格不大于10Mx10M；利用建筑物钢筋混凝土柱内的钢筋作为引下线，引下线沿建筑物四周均匀（对称）布置，其平均间距不大于18M，利用建筑物钢筋混凝土基础（基础圈梁）内的钢筋作为接地装置。
防侧击雷及雷电波侵入的措施：
钢构架和混凝土的钢筋应互相连接；45M及以上外墙上的栏杆、门窗等较大金属物与防雷装置做电气连建筑物周圈钢筋三根以上相互焊接。
电源进户处设电源避雷器及信号避雷器，防感应雷电波。
1）接闪器
①为防直击雷,在该建筑楼屋面四周及屋脊暗敷设
12镀锌圆钢，并在屋脊装设避雷针（
12镀锌圆钢,长0.3米）作为接闪器。
凡是突出屋面的金属构件均应与防雷接地系统可靠连接。
②有高出屋面的部位，如电梯机房，裙墙等沿着四周设避雷带。
③墙上的金属栏杆、门窗等凸出部位都直接或通过预埋件与建筑物内主筋相连，用做防侧击雷和等电位措施。
2）引下线
避雷引下线利用结构柱内主筋（两根Φ16主筋），利用建筑物混凝土承台梁及桩基内的钢筋作为接地装置，引下线钢筋与基础承台梁接地网钢筋应可靠焊接，钢筋的焊接长度应大于钢筋的六倍，并满足施工验收规范及质量检查部门的有关要求。
30M层高以上，每三层设均压环并与雷电流引下线及每层钢窗连接，每隔三层设备管道均于钢筋混凝土梁中主筋连接。
3）接地装置
本工程利用建筑物基础、桩基钢筋及圈梁的主筋组成闭合回路，做接地体，使接地电阻小于1Ω。
1.6.2保护接地
本工程采用TN-C-S系统，进户电源在配电柜处作重复接地，主配电柜与各配电柜各设备分别进行局部等电位连接及总等电位连接，防雷接地与保护接地共用基础接地体，接地电阻<=1欧。
1）接地装置
本工程属于民用建筑，建筑物之间的距离一般都不能满足各种接地装置的相互距离，因此常采用共用接地装置。
电力设备与防雷设备共用接地，接地电阻按其中最小的要求值选，共用接地装
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