住宅楼的电气设计张麒.docx
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住宅楼的电气设计张麒
学士学位毕业设计（论文）
住宅楼电气系统的设计
学生姓名：
张麒
学号：
20104073636
指导教师：
史国军
所在学院：
信息技术学院
专业：
电气工程及其自动
中国·大庆
2014年5月
黑龙江八一农垦大学
本科毕业设计（论文）任务书
学生姓名
张麒
所在班级
电气10专升本
导师姓名
史国军
导师职称
副教授
论文题目
住宅楼电气系统的设计
题目
分类
1．强电部分：
〇照明系统〇低压电配置〇防雷系统
2．弱电部分：
〇火灾报警系统〇通信系统
（1、2类中必须各选一项适合自己题目的类型在〇内打√）
主要研究内容及指标：
本论本论文主要阐述了一栋九层以下住宅楼电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。
本论文共包括强电和弱电两大块，照明系统，电视、电话系统，防雷、等电位系统是建筑电气的重要组成部分。
此设计本着对安全性，可靠性，先进性和经济性的追求，着重对通化某综合住宅楼的这三部分内容展开了设计
主要参考文献：
[1]戴瑜兴.建筑智能化系统工程设计[M].北京.中国建筑工业出版社，2005
[2]刘洋办公楼电气设计[D].郑州.郑州大学,2006
[3]JGJ/T16-1992民用建筑电气设计规范[S].北京.中国标准出版社,1993
[4]GB50057-1994建筑物防雷设计规范[S].北京.中国标准出版社,1994
阶段规划
2.17－3.01：
查阅有关技术资料，构思设计方案。
3.25－4.05：
开题报告。
4.06－4.15：
硬件电路设计。
4.16－4.30：
完成毕业设计。
5.01－5.17：
完善毕业设计。
开题时间
2014.2.17
完成论文时间
2014.5.17
专家审定意见：
系主任签字：
年月日
注：
1．任务书由指导教师填写后交给学生，要求学生妥善保存。
2．此任务书夹于论文扉页与论文一并装订，作为论文评分依据之
摘要
本论本论文主要阐述了一栋九层以下住宅楼电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。
本论文共包括强电和弱电两大块，照明系统，电视、电话系统，防雷、等电位系统是建筑电气的重要组成部分。
此设计本着对安全性，可靠性，先进性和经济性的追求，着重对通化某综合住宅楼的这三部分内容展开了设计
关键词：
低压配电；照度；防雷；有线电视；消防报警
ABSTRACT
Thisthesismainlyexplainstheelectricaldesignbasalprinciple,methodsandtheselectiveconclusionofthedesignineachelectricalsystemofacertaindwellinghousebuildingwhichissixteenfloors.Thethesisincludetwoparts:
theforcefulelectricpowerpartand thelightcurrentpart.Ithassixchaptersandpreviousfourchaptersaremostlyaboutthedesignoftheforcefulelectricpowerpartandchapter5and6aremostlyaboutthedesignofthelightcurrentpart.
Thepartofforcefulelectricpowermainlyincluding:
thedistributionsystemofthelowvoltage,lightingsystemandgroundconnectionforlightningprotectionsystem,amongothersincludeload-calculationandillumination-calculation.
Thepartoflightcurrentmainlyincluding:
telephonesystem,CATV，WideBandsystemandfire-warningsystem,etc.
Thiselectricaldesignofthedwellinghousebuildingisagraduationdesign.Thepurposeofthisdesignistomanageelectriciantheoryandcontactpracticesoastogetthemethodofelectricaldesignandbeabletoanalyzeandsolvepracticalproblemsofproject.Itwilllayagoodfoundationforfuturework.
KeyWords:
Thedistributionsystemofthelowvoltage；Illumination；Lightning-protection,；CATV；Fire-warning
前言
现代建筑电气是以电能、电气设备、电气技术、计算机技术、无线电技术和通信技术为手段来创造、维持和改善建筑或建筑群室内空间的电、光、热、声和通信环境，并将随着科技的进步向更加完善的自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。
随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全、有线电视和通信等系统的要求也是越来越高，这促使了建筑电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。
建筑电气设计包括强电和弱电的设计。
在认真执行国家有关经济技术政策和标准规范的前提下，要求设计出能保障人身、财产、设备和建筑物安全的图纸，并力求可靠、安全、合理、节约、先进。
1绪论
1.1设计依据
本次设计是对住宅小区高7层的6号楼进行的电气设计，其主要概况是：
住宅楼，地下一层为架空层，作为停车场，以上7层为住户，其中6和7层作为复式楼，高为54.5m，属二类建筑。
设计要综合运用所学的理论知识，利用AUTOCAD和天正电气专业软件绘图，理论联系实际，认真贯彻国家的相关标准和规范的要求，执行我国建筑电气行业相关的政策方针，力求使设计做到安全合理、运行可靠、技术先进、节约成本。
图1结构设计图
2低压配电系统设计
2.1负荷等级及供电要求
2.1.1供电要求
对于供电要求有如下规定：
1.一级负荷的供电应由两个电源供电，当一个电源发生故障而中断供电时，另一个电源应不致同时受到损坏，而应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。
当一级负荷设备容量在200KW以上或有高压用电设备时，应采用两个电压等级相同的高压电源供电。
当需双电源供电的用电设备容量在100KW及以下，又难于从地区电力网取得第二电源时，宜从邻近单位取得第二低压电源或用柴油发电机组作为备用电源。
对于特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源（如应急柴油发电机），并且该电源严禁接入其他负荷。
2.二级负荷的供电宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，可用自备柴油发电机组，且供电系统应做到当电力变压器或线路发生故障时，不致中断供电或中断供电能够及时恢复。
当负荷较小或地区变电条件困难时，可由一路6KV及以上专用的架空线路供电，或采用两根电缆供电，其每根电缆应能承担全部二级负荷。
3.三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。
此外，应该注意，作为应急用电的自备电源与电力网的正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。
本设计为二类高层建筑，应急照明设备用电、消防控制室、消防水泵、消防电梯和防烟排烟风机为一级负荷，采用两路专用回路供电。
火灾事故照明和疏散指示可采用蓄电池作为备用电源，事故时其连续供电时间不应小于20min。
普通客梯、排水泵、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷，应由两路电源供电，楼梯照明灯采用电子延时开关控制，火灾时强制点亮。
其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。
2.2负荷计算
负荷计算一般采用需要系数法。
用电设备功率乘以需要系数和同时系数（一般可取K∑=0.9），便可直接求出计算负荷。
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。
需要系数值是在一定的范围内按统计方法来确定的，它的准确性对负荷计算有重要的意义，可从许多文献中查表得到。
但是，需要系数表中给出的只能是推荐值，这就要求设计者根据设计经验和具体情况从中选取一个比较恰当的值。
一般来说，当用电设备组的设备台数多时选取较小值，否则选取较大值；设备使用率高时选取较大值，否则选取较小值[1,13]。
（1）用电设备组的有功、无功和视在计算负荷：
（2）配电干线或变电所的有功、无功和视在计算负荷：
又有，每层配电箱有功功率：
计算电流为：
式中 W--------------------单位面积功率（W/㎡）
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，对配电箱ZAL1进行负荷计算。
P=8KW，查表可知，需要系数Kx取0.5，
取0.9，
则，可求得
=0.484
=0.5×8=4KW
=4×0.484=1.94Kvar
=
=4.45KVA
=
A=6.76A
所以可选择空气式断路器：
C65-40/P，电度表用10（40）A的为宜。
又，对于配电箱AP1，P=180KW，Kx取0.5，
取0.9，
=0.484，
则，可求得
=0.5×180=90KW
=90×0.484=43.56Kvar
=
=99.99KVA
=
A=151.92A
所以在干线上选择HUM8系列智能型塑料外壳式断路器，额定电流值选175A的为宜。
电源220/380V三相四线制以电缆穿钢管埋地分住宅照明、双回路电梯和通风机电源引入，进线处作重复接地并引出保护PE线，接地电阻小于1Ω。
所有配电箱、照明箱、电表箱暗装于墙上，距地面高均为1.5m。
开关、触摸延时开关、插座、空调插座暗装于墙上，距地面高分别为1.3、1.3、0.3、2.0（厨房、阳台、卫生间、漱洗间均为1.5m，客厅空调插座0.3m）。
具体的计算书表1所示配电箱负荷计算表。
具体选择结果见附录配电系统图。
2.3导线的选择
2.3.1导线的选择原则
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；
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[5]。
2.3.2导线的选择结果
根据规范要求，照明回路统一选用BV2*2.5,插座回路统一选用BV3*4，三相空调插座选用BV5*4。
2.4配电方式的确定
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。
应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。
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：
1.工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。
2.工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。
3.工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。
本工程配电采用分区树干式.
3照明系统设计
3.1照明设计的基本概念
电气照明设计的基本原则主要是实用、经济、安全、美观。
根据这一原则，在进行照明设计时，应根据视觉要求、作业性质和环境条件，使工作区或空间获得：
良好的视觉功效，合理的照度和显色性、适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。
在确定照明方案时，应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求，处理好电气照明与天然采光的关系、合理使用建设资金与采用节能光源高效灯具等技术经济效益的关系。
要求我们设计时要正确选择照明方式、光源种类、灯泡功率、灯具数量、形式与光色，防止人与光环境之间失去协调性。
总之，电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。
其目的是应人的视觉功能要求，提供舒适明快的环境和安全保障。
设计要解决照度计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型，并绘制平面布置图、大样图和系统图。
3.2照明电光源的选择
光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。
常用的光源有：
白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体灯等。
照明光源的选择遵循以下的一般原则：
1.发光效率好；
2.显色性好，既显色指数高；
3.使用寿命长；
4.可靠、方便、快捷；
5.性价比高。
3.3照明灯具的选择和布置
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。
照明灯具选择的一般原则[2,148-149]：
1.光通量与光分布。
根据环境对光通量的需要确定灯具的效率和光源，根据环境要求光通量的分布而确定灯型，两方面综合考虑。
2.限制眩光。
3.场所的环境。
根据场所的环境（如：
干燥少尘、潮湿、有腐蚀性气体、易受机械损伤、有爆炸或火灾危险）选择相适应的灯具。
4.经济性原则。
在满足照明质量和达到环境要求的前提下，采用光源发光效率高、光通量利用率高、耐用、安装维护方便的灯具。
5.艺术性原则。
选用的灯具要与建筑结果协调，应与装饰空间、美化环境结合起来，达到照明的艺术效果。
灯具的布置就是确定灯的空间位置，直接决定工作面的亮度、光通量的均匀性、眩光、光的投射方向、亮度分布、环境的阴影、初期建设的投资、后期的维护费用、使用的安全性和耗电量等，合理的灯具布置能得到较高的照明质量和较高的艺术效果。
现介绍室内布置的两种方案：
均匀布灯和选择布灯。
均匀布灯：
是使灯具在一定的平面内或空间内均匀分布相同的灯具。
在要求照度均匀、阴影少、对眩光有较高限制的场合都采用均匀布灯，如发光顶棚等。
选择布灯：
是指根据环境内不同区域对照度要求不同或追求艺术效果而设置不同的灯具，如办公室的台灯、卧室的壁灯、车间的工作灯等。
采用这种布灯方式可以减少设施投资又可获得较好的照明效果，且可达到较高的艺术性。
3.4照度和照明方式的选择
照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。
不同的照明种类有不同的照度要求。
所谓照度，是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。
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。
照明方式有一般照明、局部照明和混合照明三种。
在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当选用合适的照明方式，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。
3.5照明设计
本建筑的照明设计可分为一般照明设计和应急照明设计。
本建筑为普通民用住宅，一般照明主要为住宅室内照明和楼梯照明。
3.5.1一般照设计
住宅照明应具有浓厚的生活感，据统计一般人每天几乎有多一半的时间要在自己的家里度过，大大超过了在办公室、学校里停留的时间，因此不断改善住宅的光环境是至关重要的。
住宅照明质量的提高有赖于合理的选择灯具特性（科学性），而灯具造型的多样化又是个人对灯具型式偏爱的需要，在条件允许时应尊重使用者的意愿进行照明设计以利住宅的商品化、生活化。
在住宅照明设计中，只规定在插座回路上设置漏电保护器，是因为插座回路所连接的电器主要是移动式和手持式设备，从防单相故障接地保护角度，这是必要的。
这里需要提醒的是卫生间内的灯具应设置在防护区以外为好。
随着人民生活水平的提高，美化家庭、节约电能的任务也越来越显得必要。
住宅建筑的照明主要应满足人们不同居住水平、不同居住条件的生活需要。
在住宅或公寓照明中，常用的光源有白炽灯和荧光灯两种。
住宅灯具的安装方式：
厨房、厕所采用防水吊线式；客厅、卧室、门厅、过道采用吸顶式灯具；吸顶式灯具尽可能选用节能型灯具，如三基色照明灯具，不但光线柔和悦目、无频闪、保护视力，而且具有多种色温。
在许多文献和国家制定的规范中，对住宅照明的照度都有所规定并给出其标准值。
表1列出的就是住宅建筑照明的照度标准值。
参照表1的标准值，厕所、走廊为0m工作面照度，其他为0.75m的工作面照度，则可得出本建筑主要照度、光源及灯型选择参考如下：
1.配电室、消防控制室、门厅：
300lx 三管格栅荧光灯；
2.电梯机房：
50lx 日光灯；
3.起居室：
200lx 白炽灯；
4.卧室：
75lx 白炽灯；
5.厨房：
100lx 白炽灯；
6.餐厅：
100lx 白炽灯；
7.卫生间：
75lx 白炽灯；
8.走道、楼梯、阳台：
30lx 吸顶灯。
表1住宅照明参考图
房间及场所
参考平面及高度
照度标准值/lx
显色指数（Ra）
起居室
起居室
一般活动
0.75m水平面
100
80
80
80
80
书写、阅读
300
卧室
卧室
一般活动
0.75m水平面
75
床头、阅读
150
餐厅
卫生间
厨房
厨房
一般活动
操作台
0.75m水平面
台面
150
100
100
150
80
80
80
80
3.5.2应急照明设计
应急照明是在正常照明系统因电源发生故障，不再提供正常照明的情况下，供人员疏散、保障安全或继续工作的照明。
其按用途可分为：
疏散照明、备用照明、安全照明。
1.疏散照明：
是在正常照明因故障熄灭后，为了避免发生意外事故，而需要对人员进行安全疏散时，在出口和通道设置的指示出口位置及方向的疏散标志灯和照亮疏散通道而设置的照明。
在疏散通道地面上提供的照度应达到1lx，最低不得小于0.5lx，且疏散照明的转换时间不应大于15s。
在人员密集的公共建筑、餐厅、宾馆、商场、地铁站、厂房等，应设置疏散照明。
2.备用照明：
是在当正常照明因故障熄灭后，可能会造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故的场所，或停止工作将造成很大影响或经济损失的场所而设的继续工作用的照明，或在发生火灾时为了保证消防能正常进行而设置的照明。
备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供，其应急电源主要应来自两个级别的电源：
电网电源和自备电源（发电机或集中蓄电池），照度一般为正常照度的10％，备用照明的转换时间不应大于15s。
3.安全照明：
在正常照明发生故障时，为确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。
如：
使用刀具裸露而无保护措施的圆盘锯的场所、医院手术室等。
安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5％，并且应在正常照明电源消失后0.5s以内提供安全照明电源。
此外，应急照明也可作为正常一般照明的一部分，经常点燃，在发生故障时应能保证继续点燃。
消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室和自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度。
疏散应急照明灯宜设在墙面上或顶棚上。
安全出口标志宜设在出口的顶部；疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面上。
走道疏散标志灯的间距不应大于20m。
应急照明和疏散指示标志，可采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少于20min；高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min。
应急照明电源是当正常电源不再提供正常照明需要的最低亮度的状态，即正常照明电源电压降为额定电压60％以下时，转换到应急照明电源供电。
应急照明电源大致可以分为以下几种类型：
1.来自电力网有效地与正常电源分开的馈电线路。
2.柴油发电机组。
3.蓄电池组。
又分为灯内自带蓄电池、集中设置的蓄电池组、分区集中设置的蓄电池组。
4.组合电源：
即由以上任意两种以至三种电源组合供电方式。
从上面的介绍可知，应急照明必须选用能瞬时启动的光源，只有应急照明作为正常照明的一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明才可选用其它光源，因为若选用不能瞬时启动的光源（如气体放电灯）时，当其不在正常照明运作中一同使用，一旦发生事故，因其启动时间长而不能起到事故照明的作用。
综上所述，本建筑为普通高层住宅，只需要在走道、楼梯设置疏散照明，可选用自带蓄电池组作为应急照明的电源，其连续供电时间不应小与30min。
图2楼梯照明规划图
3.6照度计算
照度计算的目的是按照已规定的照度及其他已知的条件来计算灯泡的功率，确定其光源和灯具的数量。
照度的计算方法主要有三种，即利用系数法、单位容量法和逐点计算法。
任何一种方式也只能做到基本上合理，完全准确也是不可能的，其设计误差控制在±10%～±20%为宜。
下面将用利用系数法计算所需灯具数量。
计算公式：
式中 N--------------------灯具数量（套）
--------------------工作面上的平均照度（lx）
A--------------------工作面面积（㎡）
--------------------光源的光通量（lm）
U--------------------利用系数，指投射到工作面上的光通量与光源光通量之比
K--------------------维护系数，办公室取0.8，室外取0.7，营业厅取0.75
故取N=8，既用所提供的灯具的话需要8套才能满足照度的要求。
详细的各个房间的灯具数量要求计算见表2所示。
3.7照明负荷平面图
设计原则：
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