住宅楼电气设计毕业设计.docx
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住宅楼电气设计毕业设计
摘要：
本毕业设计是对于衡阳某高层住宅楼的建筑电气设计。
设计以建筑电气设计相关规范为参考依据，重点在强电方面，包含负荷计算，低压设备选型，照明计算等。
在设计中力求准确、合理、规范，不仅考虑到可靠性，也综合考虑了经济性，在经济投入一定的情况下，既节省建设投资，又满足建筑应有功能，力图做到用户用电的安全可靠与便捷舒适。
关键词：
高层住宅楼；电气设计；强电
Abstract:
ThisgraduationdesignisthebuildingelectricaldesignforahighriseresidentialbuildinginHengyang.Thisdesignbasesonthecurrentchinesebuildingelectricaldesigncode,focusingonheavycurrent,includingloadcalculation,selectionoflowvoltageapparatusandilluminationcalculationandsoon.Wetrytomakethedesignaccurate,reasonableandnormative,consideringnotonlythereliability,butalsotheeconomy.Incertaineconomicinvestmentcircumstances,ittriestonotonlysaveconstructioninvestment,butalsomeettherequirementsofbuildingfunctions.Whenthehouseholdliveinthebuilding,theywillfeelconvenientandcomfortable,andbeprovidedwithelectricitysafetyandreliability.
Keywords:
high-riseresidential;electricaldesign;heavycurrent
引言
在过去的建筑电气设计之中，所涉及到的内容只包括供电和照明。
而现在在设计当中我们往往可以将设计内容分为强电和弱电。
其中强电包括照明、高低压供配电以及防雷，而弱电则包含电视、电话、网络、对讲、消防等系统，在现在的一些地方还采用了更先进的楼宇智能控制系统。
这种以电压高低为分类依据的方式通俗易懂，因而被广泛接受。
随着我国人民生活水平的提高以及我国科技的飞速发展，人们对高低压供配电、消防、照明、电视、防雷以及通信等的要求越来越高，这就使得建筑电气的设计不断向着更高品质与更多功能发展，不断地进行横向的拓展和纵向的深入，在安全、智能与经济之间寻找到一个良好的平衡点。
建筑电气的设计者是为业主和施工单位服务的，设计过程中应以国家的有关标准与规范为前提，并遵循国家的技术经济政策，树立服务与合作意识，使设计结果满足供电可靠、建筑设备人员安全、资源不浪费、经济合理的要求。
1设计概况
1.1设计对象及范围
设计对象为衡阳市的某高层住宅楼，含三栋同结构建筑，分别为A楼、B楼、C楼，总建筑面积为15105平方米。
主体11层，建筑高度33米。
属于高层二类建筑，建筑的防火等级为二级。
其中中间主楼B楼地面层设有高低压配电室、消防控制中心与消防泵、生活泵，而两旁A楼、B楼地面层均为自行车库。
设计包括对衡阳某高层住宅楼的低压供配电系统设计、照明设计、防雷与消防设计，以及弱电设计，包括电话、电视、网络与可视对讲系统。
1.2设计依据
（1）相关专业提供的工程设计资料。
（2）各市政主管部门对初步设计的审批意见。
（3）国家现行有关设计规程，规范及标准，主要包括：
航空工业规划设计研究院等.工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京：
中国电力出版社,2005；
电气工程师手册（第二版）[M].北京：
机械工业出版社；
戴瑜兴.民用建筑电气设计手册（上下册）[M].北京：
中国建筑工业出版社,1999；
朱银根.21世纪建筑电气设计手册[M].北京：
中国建筑工业出版社，2001；
杨光臣.建筑电气工程制图识读与绘制[M].北京：
中国建筑工业出版社，2001；
《建筑照明设计标准》GB50034—2004；
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008；
《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94；
《供配电系统设计规范》GB50052-95；
《低压配电设计规范》GB50054-95；
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95;（2001年版）；
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94;（2000年版）；
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98；
（4）国家现行的标准图：
电气设备用图符号国家标准汇编、电气制图国家标准汇编。
（5）各行各业的有关规定。
（6）所学教材，学校提供的有关样图。
（7）各有关厂家产品样本与说明。
1.3设计目的及意义
设计在基本层面首先要完成所要求的设计任务，通过本专业的学习，通过此次设计，让我对建筑电气从一无所知到有一定了解，从单纯平面的知识变成对实际工程的立体实践，经过这一次切身的实践，锻炼了我对所学知识综合运用的能力，并且能够独立地分析和解决问题，这些为以后的工作奠定了基础，是一笔宝贵的财富。
2负荷级别与负荷计算
2.1供电电源与方式
设计要求由住宅楼附近的输配电线引下10kV电源进线，来提供本工程的全部负荷用电，在经由B楼地面层高低压配电室中变压器变电后，由电缆分别供电给A楼B楼C楼，用于动力与照明负荷用电。
工程中采用380伏三相五线制供电，照明和插座分别由不同的支路供电。
消防负荷采用EPS作为应急电源，为双回路供电。
2.2负荷分级
负荷分级一般分为如下几种情况：
（1）如下几种情况若有符合者，要列为一级负荷：
1 若中断供电将有可能造成人员的伤亡的负荷；
2 若中断供电将造成政治经济上的重大损失的负荷，重大损失如损坏重大的设施，报废重大的产品，以及大量报废那些用重要原料生产的产品，和长时间打乱我国经济重点企业的连续生产且不能短时恢复等；
3 有着重要经济或政治意义的用电单位当中的重要电力也要列为一级负荷。
这些单位例如一些大型的体育场馆及重要的交通、通讯枢纽，以及一些人流量很大的经常举行国际活动的中心等。
特别地，如果极其重要不允许停电的负荷，以及断电可能会引发火灾甚至爆炸的负荷，要列为特别重要负荷。
（2）如下几种情况若有符合者，要列为二级负荷：
1 如果断电的话，有可能造成在政治经济上的比较大的损失，例如造成主要设备的破坏，生产大量减产以及一些重要企业的连续生产受到较大影响等，此类情况要列为二级负荷。
2 如果中断供电的话，将对一些重要用电单位造成较大影响，一方面比如交通与通讯枢纽中的重要负荷，另一方面比如说断电会造成公共秩序混乱如电影院等，此类情况要列为二级负荷。
（3）不属于以上提到的一级负荷与二级负荷情况的，要列为三级负荷。
本设计中的衡阳某高层住宅楼属于二类高层建筑，其中的消防系统如消防控制中心和消防电梯、消防泵、风机、应急照明等等，应该按照我国现行的规范列为二级负荷。
二级负荷最好能够双回路供电，但是某高层住宅楼的负荷较小，按照规范可由10kV专用架空线或者电缆来供电，架空线的话可由一回来供电，但如果采用电缆供电则需要两根电缆同时供电，并且电缆的规格应满足只有一根电缆能工作时依然足以承担全部二级负荷。
而衡阳某高层住宅楼中剩下的其它电力负荷，如照明、家庭用电等，就可以列为三级负荷，规范中对三级负荷的电力提供并没有什么特别的要求。
按照相关规范，在二类高层建筑当中，要自备发电的装置，优先采用自动启动的方式，在前者有困难时，也可以用手动启动装置。
通常，在可选的应急电源中，首先强调独立于正常电源，在这一前提下的网络中专用馈电线路或者发电机组、蓄电池，都可以作为应急电源。
而在本设计中，采用EPS作为备用电源。
2.3负荷计算
2.3.1负荷计算的一般方法
负荷计算，一般来讲，其方法有需要系数法、ABC法、利用系数法、二项法、单位面积功率法与变值需要系数法等，以下仅就出现较早并且在实际工程中较常用的几种作简要介绍。
（1）需要系数法。
需要系数法是一种相对简单的方法，在计算过程中，用负荷的设备容量，乘以特定的一些需要系数，再乘以同时系数，就可以求出计算负荷，需要系数和同时系数是随着具体不同种类负荷不同要求而改变的，具体以规范中的表格为准，也有一些行业中的经验值，这些年来，也不断有人发表论文探讨不同地区以及随时代变化下的更恰当的需要系数值和同时系数值。
正因为需要系数法的简便易用，其得以广泛的应用，尤其在配变电所的负荷计算中比较适用。
（2）利用系数法。
利用系数法是通过利用系数与最大系数求出计算负荷的，在求取过程中考虑了设备的台数、功率，并以概率论和数理统计为依据，更切合实际，适用范围广，虽然先前因计算繁琐得不到有效利用，但随着计算机的发展和普及，利用系数法也会因其更切合实际的结果而被更加广泛地使用。
（3）在设计前期或者是无法准确了解设备的数量与功率时就可以采用以下几种方法，在民用建筑中常采用单位指标法和单位面积功率法，在一些工业建筑的设计中常采用单位产品耗电量法，这些都是比较好的估算方法，应用也很广泛。
综合考虑几种方法的优缺点，在本次针对衡阳某高层住宅楼的设计中，采用第一种即需要系数法。
2.3.2具体计算
依据《工业与民用配电设计手册》中的需要系数法，进行负荷计算。
有功功率Pc=KxPekW（2-1）
其中Pe为设备功率，单位为kW；Kx为需要系数。
无功功率Qc=Pctgφkvar（2-2）
其中，tgφ为设备的功率因数角相应的正切值。
视在功率Sc=
kVA（2-3）
计算电流Ijs=
A（2-4）
其中Ur为额定电压（线电压），单位为kV。
2~11层：
R1户型（120m2）：
主卫生间2.6kW（电热水器1500W，浴霸1100W）；
副卫生间0.25kW（洗衣机250W）；
厨房餐厅5.25kW（微波炉1000W，电饭煲800W，电热水壶1200W，电冰箱250W，电磁炉1100W，消毒柜700W，抽油烟机200W）；
空调2kW×3=6kW；
照明1kW；
电脑等其它电器1kW；
总计设备容量Pe=16.1kW，
需要系数取Kx=0.4，取tgφ=0.75则
有功功率Pc=6.44kW
无功功率Qc=Pctgφ=6.44×0.75kvar=4.83kvar
视在功率Sc=
=
kVA=8.05kVA
计算电流Ijs=
=
A=12.23A
R2户型（80m2）：
卫生间2.85kW（洗衣机250W，电热水器1500W，浴霸1100W）；
厨房餐厅5.25kW（微波炉1000W，电饭煲800W，电热水壶1200W，电冰箱250W，电磁炉1100W，消毒柜700W，抽油烟机200W）；
空调2kW；
照明0.8kW；
电脑等其它电器1kW；
总计设备容量Pe=11.9kW，
需要系数取Kx=0.4，取tgφ=0.75则
有功功率Pc=4.76kW
无功功率Qc=Pctgφ=4.76×0.75=3.57kvar
视在功率Sc=
=
kVA=5.95kVA
计算电流Ijs=
=
A=9.04A
R3户型（100m2）：
卫生间2.85kW（洗衣机250W，电热水器1500W，浴霸1100W）；
厨房餐厅5.25kW（微波炉1000W，电饭煲800W，电热水壶1200W，电冰箱250W，电磁炉1100W，消毒柜700W，抽油烟机200W）；
空调2kW×2=4kW；
照明0.9kW；
电脑等其它电器1kW；
总计设备容量Pe=14kW，
需要系数取Kx=0.4，取tgφ=0.75则
有功功率Pc=5.6kW
无功功率Qc=Pctgφ=5.6×0.75=4.2kvar
视在功率Sc=
=
kVA=7kVA
计算电流Ijs=
=
A=10.64A
公共用电：
中间主楼地面层照明：
Kx=0.6
cosφ=1.0
tgφ=0.0
设备容量Pe=1.59kW
有功功率Pc=PeKx=1.59×0.6kW=0.954kW
无功功率Qc=Pctgφ=0kvar
视在功率Sc=
=
kVA=0.954kVA
计算电流Ijs=
=
A=1.45A
两边副楼地面层照明：
Kx=0.6
cosφ=1.0
tgφ=0.0
设备容量Pe=1.8kW
有功功率Pc=PeKx=1.8×0.6kW=1.08kW
无功功率Qc=Pctgφ=0kvar
视在功率Sc=
=
kVA=1.08kVA
计算电流Ijs=
=
A=1.64A
每栋楼正压送风机2台：
Kx=0.75
cosφ=0.8
tgφ=0.75
设备容量Pe=6×2kW=12kW
有功功率Pc=PeKx=12×0.75=9kW
无功功率Qc=Pctgφ=9×0.75=6.75kvar
视在功率Sc=
=
kVA=11.25kVA
计算电流Ijs=
=
A=17.09A
每栋楼消防电梯1台：
Kx=1
cosφ=0.5
tgφ=0.75
设备容量Pe=15kW
有功功率Pc=PeKx=15×1=15kW
无功功率Qc=Pctgφ=15×1.75=26.25kvar
视在功率Sc=
=
kVA=30.23kVA
计算电流Ijs=
=
A=45.94A
每栋楼消防照明（包括楼梯间照明）：
Kx=1
cosφ=0.9
tgφ=0.48
设备容量Pe=2kW
有功功率Pc=PeKx=2×1=2kW
无功功率Qc=Pctgφ=2×0.48=0.96kvar
视在功率Sc=
=
kVA=2.22kVA
计算电流Ijs=
=
A=3.37A
主楼地面层消火栓泵和生活泵：
Kx=0.7
cosφ=0.8
tgφ=0.75
设备容量Pe=16+16kW=32kW
有功功率Pc=PeKx=32×0.7kW=22.4kW
无功功率Qc=Pctgφ=22.4×0.75kvar=16.8kvar
视在功率Sc=
=
kVA=28kVA
计算电流Ijs=
=
A=42.54A
每层楼三户，分别为R1、R2、R3户型，A楼、B楼、C楼均为11层，则三栋楼总计：
有功功率Pc=661.41kW
无功功率Qc=537.11kvar
视在功率Sc=
=
kVA=852.03kVA
计算电流Ijs=
=
A=1294.52A
乘以同时系数Kp=0.9,Kq=0.95
有功功率Pc=661.41×0.9=595.27kW
无功功率Qc=537.11×0.95=510.25kvar
视在功率Sc=
=
kVA=784.03kVA
计算电流Ijs=
=
A=1191.21A
将功率因数补偿至0.95，则
视在功率Sc=
=
kVA=626.60kVA
无功功率Qc=
=
=195.66kvar
所以需补偿ΔQ=510.25-195.66kvar=314.59kvar
选择变压器容量为800kvar，变压器负荷率为78.33%，不大于85%，因此可按照相关规范将其功率损耗概略地计算如下：
ΔPt=0.01Sc=0.01×626.60kW=6.26kW
ΔPq=0.05Sc=0.05×626.60kW=31.3kvar
最终结果见表2.1
表2.1负荷计算表
设备容量
Pe
（kW）
计算系数
计算功率
计算电流（A）
需要系数
Kx
功率
因数
cosφ
tgφ
有功功率
Pc（kW）
无功功率
Qc（kvar）
视在
功率
Sc
（kVA）
Ijs
R1户型（120㎡）
16.1
0.4
0.8
0.75
6.44
4.83
8.05
12.23
R2户型（80㎡）
11.9
0.4
0.8
0.75
4.76
3.57
5.95
9.04
R3户型（100㎡）
14
0.4
0.8
0.75
5.60
4.20
7.00
10.64
中间主楼B栋
1到11层家庭用电
462
0.4
0.8
0.75
184.80
138.60
231.00
350.97
B楼公共用电
地面层照明
1.59
0.6
1
0
0.95
0.00
0.95
1.45
2台正压送风机
12
0.75
0.8
0.75
9.00
6.75
11.25
17.09
1台消防电梯
15
1
0.5
1.75
15.00
26.25
30.23
45.94
消防照明
2
1
0.9
0.48
2.00
0.96
2.22
3.37
消防控制中心
5
0.7
0.8
0.75
3.50
2.63
4.38
6.65
地面层消火栓泵和生活泵
32
0.7
0.8
0.75
22.40
16.80
28.00
42.54
B栋小计
529.59
237.65
191.99
305.51
464.18
A栋
1到11层家庭用电
462
0.4
0.8
0.75
184.80
138.60
231.00
350.97
A楼公共用电
地面层照明
1.8
0.6
1
0
1.08
0.00
1.08
1.64
2台正压送风机
12
0.75
0.8
0.75
9.00
6.75
11.25
17.09
1台消防电梯
15
1
0.5
1.75
15.00
26.25
30.23
45.94
消防照明
2
1
0.9
0.48
2.00
0.96
2.22
3.37
A栋小计
492.8
211.88
172.56
273.26
415.17
C栋
1到11层家庭用电
462
0.4
0.8
0.75
184.80
138.60
231.00
350.97
C楼公共用电
地面层照明
1.8
0.6
1
0
1.08
0.00
1.08
1.64
2台正压送风机
12
0.75
0.8
0.75
9.00
6.75
11.25
17.09
1台消防电梯
15
1
0.5
1.75
15.00
26.25
30.23
45.94
消防照明
2
1
0.9
0.48
2.00
0.96
2.22
3.37
C栋小计
492.8
211.88
172.56
273.26
415.17
3栋楼总计
1515.19
0.79
661.41
537.11
852.03
1294.52
乘以同时系数
Kp=0.9
Kq=0.95
0.78
595.27
510.25
784.03
1191.21
无功补偿
-314.59
补偿后
0.95
595.27
195.66
626.60
952.02
变压器选择
800.00
变压器负载率
78.33%
变压器功率损耗
∆Pt=6.26kW
∆Qc=31.3kvar
3低压配电系统
本部分主要依据《工业与民用配电设计手册》、《民用建筑电气设计手册》、《建筑电气设备选型》及厂家资料进行设计，并参考了大量其它资料。
3.1低压系统的设计概况
低压配电系统的电压一般为380/220V，在我们的设计中指由变电室中低压变压器低压侧出线后到家庭用户中的低压用电设备这一段。
一般地，在做低压配电系统的设计时有这么几点需要注意：
（1）对于重要的负荷要给予其稳定可靠的供电，为防止意外情况出现，在一级和二级负荷的供电当中要配备应急电源，本设计中就采用了EPS作为住宅楼中消防负荷的应急电源。
（2）照明和动力一般适宜分别供电，并且设计施工时要注意线路在安全可靠的同时还有简便易于检修，为以后长远考虑。
（3）在设计中如果有外来的配电线路的话，不要忘记设置进线开关，且要安排在易于检修的地方。
（4）因为是住宅楼，居民家庭用电一般采用单相供电，这时在设计时要注意合理地分配使得三相的负荷平衡，即使由于情况限制无法做到完全平衡，也要确保中性线中的电流低于变压器低压侧额定电流的四分之一。
（5）在住宅楼正常的环境条件下，如果楼中的用电设备的容量大部分属于中小容量的，并且在没有特殊要求的情况下，树干式配电是比较适合采用的。
对于高层建筑物，也适宜分区的树干式配电，当有比较重要的或者是相对集中的较大容量的负荷，那么就应该直接从低压配电室里引线到负荷，实现放射式配电。
（6）一些距离较近的次要的小容量设备，但是离变压器比较远时，链式配电是可以采纳的方案，并且每条回路上最好不要超过五台用电设备，容量也不宜太大，最好低于10kW。
（7）在低压电网中，如果采用接地形式为TN或者是TT的，在选择三相变压器接线方式时适合选用D,Yn11的方式。
3.2低压开关柜
3.2.1低压开关柜的分类
低压开关柜可用于电能的输送、分配和转换，并适用于建筑与工厂等行业。
低压开关柜的分类可以从结构形式上以及连接方式上分类。
从结构形式上分为固定式与抽出式：
（1）固定式：
固定式开关柜是在柜体中稳定可靠地固定各个元器件，其有单列和排列，外形有立方体也有棱台体，立方体如屏式与箱式，棱台体如台式。
（2）抽出式：
抽出式开关柜它的柜体是固定的，但是还包括像抽屉一样的可移动装置，里面装有电气元件等，这也就使得相同规格的抽屉可以互相交换。
并且对抽出式开关柜的抽屉还有两个要求就是一抽屉要轻便，使得移位不会太困难，二是抽屉推进去后要能够可靠地定位。
抽出式柜较省地方，维护方便，出线回路多，但造价贵；而固定式的相对出线回路少，占地较多。
如果客户提供的空间太少，做不了固定式的要改为做
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