建筑电气毕业设计说明书.docx
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建筑电气毕业设计说明书
编号：
（）字号
本科生毕业设计
设计题目：
徐州市山南华府2号楼电气工程
专题：
电气设计中的应急电源问题
姓名：
学号：
班级：
建筑环境与设备工程2007-2班
二○一一年六月
毕业设计任务书
任务下达日期：
2011年1月10日
毕业设计日期：
2011年1月10日至2010年6月12日
毕业设计题目：
徐州市山南华府2号楼电气工程
毕业设计专题题目：
电气设计中的应急电源问题
毕业设计主要内容和要求：
一.工程概况
徐州市山南华府2号楼电气工程，地下一层，层高3.9米，主要为储藏室及设备用房；一类高层住宅楼，地下一层为库房,设备房,地上一至三十二层为普通住宅，屋顶电梯机房。
剪力墙结构,钢筋混凝土基础,建筑高度99.75米，总建筑面积为16044.6平方米。
结构形式为框架结构。
二.设计内容
毕业设计主要任务是进行该楼的电气系统设计，要求电气系统应能够满足其使用要求。
设计的主要内容：
1、照明系统设计：
照明系统设计分为一般照明和应急照明的设计，主要设计内容为灯具的平面布置和选型，电源插座的平面布置及选型，进行照明负荷计算和相关的照度计算。
对于重要工作区段需设应急照明设备，公共走廊、楼梯间等处需设安全疏散指示灯；
2、供配电系统设计：
供配电系统设计包括负荷计算、供配电系统供电方式和各种电气设备的选型及布置等；
3、弱电系统设计：
主要包括电话系统、计算机网络系统、访客对讲系统、有线电视系统和火灾自动报警系统的设计；
4、防雷与接地系统设计：
在建筑物屋面设避雷带防直击雷，低压配电设备采用过电压保护和防雷保护，防雷系统和低压配电系统采用共用接地装置；
5、绘制设计施工图：
图纸目录、设计施工说明、主要设备材料表、平面图、系统图等；
6、编制施工图预算（报优者必做）；
7、专题论文应结合本设计内容撰写；
8、编制设计说明书：
详细论述设计步骤、计算、设计方法等。
三.设计要求：
1.专题论文，要求字数不少于0.3万字；
2.阅读中外文资料不少于20篇；
3.英文翻译，要求外文文献为近五年发表，中文译文内容不少于0.3万汉字；
4.开题报告，按报告书表格要求填报（交由学院保存）；
5.设计进度及其它设计要求详见设计指导书。
院长（系主任）签字：
指导教师签字：
摘要
工程为徐州市山南华府2号楼电气工程，本楼为一梯三户，一共有32层。
供电电源引自小区变电站，电压等级为380V/220V，采用树干式，供电供电电源引自小区内变电站，住宅用电负荷为每户10KW。
设计内容包括强电和弱电设计两个部分。
其中，强电设计内容包括：
配电系统设计、照明系统设计及防雷与接地系统设计；弱电设计包括：
有线电视系统设计、访客对讲系统设计、计算机网络系统的设计、电话系统的设计及火灾报警系统的设计。
照明系统按环保节能标准设计，其中包括灯具的选择、照明干线、插座导线截面积的选择以及导线的敷设方式。
建筑物为第三类防雷建筑，防雷系统设计在屋面上装设避雷针与避雷带相结合的接闪器。
有线电视系统采用分配分支方式，用户输出口信号电平为68±4dB。
本工程为一类高层建筑，消防系统及部分重要负荷采用双电源同时供电，电源由变电站引来。
关键词：
配电系统设计；照明系统设计；有线电视系统设计；火灾报警系统设计
ABSTRACT
TheprojectentitledElectricalEngineeringdesignofShannanHuafuBuilding2,thisfloorisastaircase3,atotalof32layers.Powersuppliesaredrawnfromdistrictsubstation,voltagelevelforthe380V/220V,workswiththetrunktype,powersupplypowersupplysubstationsintheregioncitedayoungage,householdelectricityloadis10kW.
Designelementsincludeelectricandelectronicdesigntwoparts.Amongthem,thestrongelectricaldesignincluding:
powerdistributionsystemdesign,lightingsystemdesignandthedesignoflightningprotectionandgroundingsystem;weakdesigninclude:
cablesystemdesign,theintercomsystemdesign,computernetworksystemdesign,telephonesystemdesign,firealarmsystemdesign.
Lightingdesignbyenvironmentalandefficiencystandards,includingthechoiceoflamps,lighting,trunk,plugwiresandwirecross-sectionalareaofthechoiceoflayingmode.LightningProtectionforthethirdtypeofbuildingconstruction,lightningprotectionsysteminstalledintheroofwithlightningrodsandlightningcombinationJieshanQi.Distributionofbranchesbywayofcabletelevisionsystem,theuseroutputsignallevelwas68±4dB.Meetuserrequirements.Thisprojectforaclassofhighbuilding,firecontrolsystemandsomeimportantloadwithdoublepowerandpowersupply,powersubstation.
Keywords:
electricalsystemdesign；socketsystemdesign；cablesystemdesign；firealarmsystemdesign.
1工程概述
1.1工程概况
本设计为山南华府2号楼电气工程各系统电气设计，一类高层住宅楼，地下一层为库房,设备房,地上一至三十二层为普通住宅，屋顶电梯机房。
剪力墙结构；钢筋混凝土基础；建筑面积16044.6
，建筑高度99.7m。
本设计共主要包括强电部分设计、弱电部分部分设计。
设计内容：
强电部分为：
供配电设计、电气照明及插座设计和防雷接地设计。
弱电部分为：
消防系统设计、可视对讲设计、综合布线设计、有线电视系统设计和电话系统设计等。
供配电系统设计中，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求，负荷计算以及配电方式等内容的相关原理、原则、方法等，并用单位容量法进行了负荷计算，确定各个系统照明负荷的容量、计算电流，以此选择出了断路器，导线。
电气照明系统设计中，主要进行光源、灯具选择，照度计算，一般照明的计算等。
用单位容量法进行照度计算，选择出各个房间合适的灯具数量，及开关的布置。
并对插座的选择安装进行说明。
弱电系统部分设计中，包括了有线电视系统设计、访客对讲系统设计、计算机网络系统的设计、电话系统设计及火灾报自动警系统设计。
主要针对了有线电视系统和火灾自动报警系统进行设计，并通过计算选择了相关的设备及导线。
防雷接地系统中，主要说明对直击雷的防护以及接地系统的方式及具体要求等内容，结合本建筑特点，计算并确定防雷等级，并以此确定防雷方案，做等电位联结的设计。
1.2设计依据
本工程的主要设计依据是：
1、《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
2、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-952005
3、《住宅设计规范》GB50096-19992003
4、《建筑物防雷设计规范》GB50057-942000
5、《有线电视系统工程技术规范》GB50200-942000
6、《江苏省住宅设计标准》DGJ32/J262006
7、《建筑物防雷设计规范》GB50057-942004
8、国家及地方其他有关行业规范
2供配电系统的设计
2.1负荷分级
不同的负荷，重要程度是不同的。
重要的负荷对供电可靠性的要求高，反之则低。
因此根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求，供电负荷分为总共三级。
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。
2.2建筑供负荷计算和设备选型
2.2.1负荷计算的方法
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
建筑的电力负荷计算，采用的方法有单位面积功率法、需要系数法、利用系数法。
1.单位面积功率法
式中d--综合用电指标（w/m²）；
S--建筑物的建筑面积（m²）。
根据《城市电力规划规范》GB50293-1999，各单位建筑面积负荷指标、用电指标如表2.2.1.1和表2.2.1.2：
表2.2.1.1规划单位建筑面积负荷指标
建筑用电类别
单位建筑面积负荷指标（
）
居住建筑用电
20～60
（1.4～4KW/户）
公共建筑用电
30～120
工业用地用电
20～80
表2.2.1.2各类建筑物用电指标
建筑类别
用电指标（
）
建筑类别
用电指标（
）
公寓
30～50
医院
40～70
旅馆
40～70
高等学校
20～40
办公
30～70
中小学
12～20
商业
一般：
40～80
展览馆
50～80
大中型：
60～120
体育
40～70
演播室
250～500
剧场
50～80
汽车库
8～15
注：
表中所列用电指标的上限值是按空调采用电动压缩机制冷的数值，当空调冷水机组采用直燃机时，用电指标一般比采用电动压缩机制冷时的用电指标降低25～35V
。
而目前，沿海发达地区住宅综合用电指标大体如表2.2.1.3所示：
表2.2.1.3建筑物综合用电指标
住宅类型
单位面积用电指标（W/m²）
配电容量（VA/m²）
普通住宅
30～60
60～120
中级住宅
50～100
100～120
高级住宅、别墅
60～100
120～200
2.需要系数法
需要系数kx定义为：
配电范围内用电设备的计算负荷Pc与配电范围内用电设备的设备负荷Pe之比，即
Kx=Pc／Pe
Kx是一个小于1的数，需要指出的是，计算负荷是供配电系统中按发热条件选择的设备导线所需要的负荷，求计算负荷是求一定范围内多个用电设备在热效应条件下的等效负荷。
因此，需要系数法也只有在求多个用电设备计算负荷时才适用。
后续利用需要系数法计算功率时需要用到的需要系数和功率因数表2.2.1.4和表2.2.1.5。
表2.2.1.4需要系数及自然功率因数
负荷名称
规模
需要系数
功率因数
备注
照明
面积<500
1～0.9
0.9～1
含插座容量，荧光灯就地补偿或采用电子镇流器
200～3000
0.9～0.7
0.9
3000～15000
0.75～0.55
0.9
>15000
0.6～0.4
0.9
商场照明
0.9～0.7
0.9
冷冻机房锅炉房
1～3台
0.9～0.7
0.8～0.85
>3台
0.7～0.6
0.8～0.85
热力站水泵房通风机
1～5台
1～0.8
0.8～0.85
>5台
0.8～0.6
0.8～0.85
电梯
<15Kw
0.18～0.22
0.7（直流梯）
0.8（交流梯）
洗衣机方厨房
小于等于100KW
0.4～0.5
0.8～0.9
>100KW
0.3～0.4
0.8～0.9
舞台照明
小于等于200KW
1～0.6
0.9～1
>200KW
0.6～0.4
0.9～1
窗式空调
4～10台
0.8～0.6
0.8
10～50台
0.6～0.4
0.8
>50台
0.4～0.3
0.8
说明：
1.一般动力设备为3台及以下时，需要系数取为
；
2.照明负荷需要系数的大小与灯的控制方式和开启率有关，大面积集中控制的灯比相同建筑面积的多个小房间分散控制的灯的需要系数大，插座容量的比例大时，需要系数的选择可以偏小些；
3.本表摘自《全国民用工程设计技术措施·电气》2003。
表2.2.1.4住宅用电负荷需要系数
按单相配电计算时所连接的基本户数
按三相配电计算时所连接的基本户数
需用系数
通用值
推荐值
3
9
1
1
4
12
0.95
0.95
6
18
0.75
0.8
8
24
.066
0.70
10
30
0.58
0.65
12
36
.050
0.60
14
42
0.48
0.55
16
48
0.47
0.55
18
54
0.45
0.50
21
63
0.43
0.50
24
72
0.41
0.45
25～100
75～300
0.40
0.45
125～200
375～600
0.33
0.35
260～300
780～900
0.26
0.30
说明：
1.表中通用值目前采用的住宅需用系数值，推荐值是为了计算方便而提出，仅供参考；
2.住宅的公共照明及公用电力负荷需要系数，一般可按0.8选取；
3.本表摘自《全国民用工程设计技术措施·电气》2003。
本设计还用到的需用系数见表2.2.1.5：
（查《民用建筑电气手册》2007）
表2.2.1.5常用需要系数
类别
Kx
COSΦ
tgΦ
白炽灯
0.6～0.7
1.0
0
荧光灯
（无补偿）
0.55
1.52
空调
0.7～0.8
0.8
0.75
小型电热设备
0.3～0.5
0.95
0.33
水泵
0.75～0.8
0.8
0.75
电梯
0.35～0.5
0.8
0.75（15吨以下）
消防用电
0.4～0.6
0.8
0.75
电冰箱
0.6～0.7
0.7
1.02
风机
0.75～0.85
0.8
0.75
家用电器
0.5～0.55
0.75
0.88
卫生用通风机
0.65
0.8
0.75
3.利用系数法
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，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。
这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。
2.2.2负荷计算
在本工程的负荷计算中，先用根据单位面积功率法大致估算本工程的计算负荷，然后再用须用系数法进行进一步计算。
根据表2.3.1.1规划单位建筑面积负荷指标，取单位面积功率为60
，每户面积160
，所以本工程每户住宅用电标准设计为160×60KW=9.6KW≈10KW。
本工程具体安装计算负荷、需用系数及功率因数见表2.2.2.1
表2.2.2.1本工程具体安装、计算负荷一览表
项目
类别
安装负荷
（kW）
需用系数
功率因数
计算负荷
（kW）
每户负荷
10
1
0.9
10
住宅用电负荷1
180
0.5
0.9
90
住宅用电负荷2
270
0.45
0.9
121.5
住宅用电负荷3
270
0.45
0.9
121.5
住宅用电负荷4
270
0.45
0.9
121.5
电梯（2部）
40
0.5
0.8
20
给水泵（4部）
40
0.8
0.8
32
消防泵（2部）
50
0.8
0.8
40
排污泵（2部）
8
0.8
0.8
6.4
风机（2部）
6
0.8
0.8
4.8
公共照明
18
0.8
0.9
14.4
总计
1134
0.4
0.9
453.6
2.2.3供配电设计
本工程为高级民用住宅，高度超过十九层，为三十三层高层民用住宅楼，属于一类建筑，消防用电设备（消防栓泵、潜水泵、消防电梯、排烟风机、加压送风机等）、应急照明及疏散指示等为一级负荷；其他一般照明及电力负荷为三级负荷。
根据负荷分级要求及供电要求，由小区市政变电站引入一路工作电源及一路备用电源至地下配电间以220/380V供电，低压电力电缆埋地进户。
进线电缆采用YJV22型铠装电力电缆，进入建筑物处穿钢管保护，保护管伸出建筑物基础至室外手孔井，电缆在建筑物内主要沿电气井道桥架内敷设。
整栋建筑三相进线，单向配电给用户，每个配电箱和线路上的负荷分配应尽量平衡，配电形式以树干式和放射式相结合的方式供电。
本设计住宅用电计费，采用一户一表制的分户计量方式。
公共用电按电能分配的形式分配至各户的计量表上，为便于查表每户的电能计量采用将户电表统一集中在首层电表箱内，表箱安装便于查表易于操作的地方。
每户户内可以安装终端配电箱。
为防止电气线路发生故障时零线可能带电，一般情况下每户电表后的入户线的保护电器，应安装单向双极断路器，进入户内的单相交流电源线的相线和零线从断路器的下端分至户内配电箱。
从集中电表箱至各户采用放射式配电，为以后实现采用自动检查、计量、收费方式创造条件。
在线路敷设方面，应重视管线的一次到位问题，特别是暗敷线路，应考虑发展的需要，留有余量，线径适当选大些。
住宅内配电线路的主要保护有：
短路保护、过负荷保护和接地保护。
住宅内配电线路的这些保护内容，主要通过设在楼内或户内的配线柜或配电箱得的断路器来实现的。
各单元由电表间总箱采用BV线，放射式向住户供电；电梯、消防设备，公共照明采用两路专用回路末端自动互投方式供电，采用TN—C—S系统。
本设计低压配电干线图如图2.2.3.1
图2.2.3.1配电干线图
整栋楼进线为三相进线，共分四路进线，二照明进线，一动力进线，一备用动力进线，地下一层设强弱配电间。
照明出线分四路每路供电九层。
地下一层设生活水泵、消防泵、排污泵、排烟风机，屋顶设正压风机，电梯控制箱（双电源切换）。
公共电源照明分别从动力配电屏BAP1和备用动力配电屏BAP2进线，公共照明设置要求为每条回路灯具数不超过20个或每条回路电流不大于10A。
每六层设置事故照明配电箱，共设置6个，地下一层储藏间用电单独集中设置表箱，从照明配电屏BAL引线，单独计费。
屋顶阁楼层用户设配电箱，从顶层住户引线。
利用表2.2.2.1的安装负荷和计算负荷，画出低压配电系统图如图2.2.3.2：
图2.2.3.2
其中消防设备和公共电源电缆材料均选择耐火材料。
2.2.4导线和电缆及设备的选择
1.电缆芯数及截面的选择
民用建筑一般选用铜芯线缆，由于本工程采用TN—C—S系统，所以进户电缆选四芯电缆，用户端导线当有需接地设备时线型选择为三芯。
一般而言，导线截面应满足以下要求：
1）导线截面应满足允许持续载流量的要求，即导线截面能满足长时间通过最大工作电流的要求；
2）导线的截面应满足允许电压损失的要求；
3）导线截面应满足最低机械强度的要求；
4）导线的截面应满足短路稳定性要求。
2.中性线（N线）截面的选择
1）在三相四线制配电系统中，中性线（N线）的允许载流量不应小于线路中最大不平衡负荷电流。
2）对于向气体放电光源供电的三相电路，由于各相的三次谐波电流均要流过中性线，中性线上的电流会接近相电流，因此中性线的截面应与相线截面相同。
3）对于照明分支回路和由三相电路分出的两相电路来说，中性线的截面应与相线的截面相同。
4）照明干线回路中中性线的截面一般不应小于相线的一半。
3.保护线（PE线）和保护中性线（PEN线）的选择
保护线的截面一般不应小于相线截面的一半，同时应满足单相接地故障保护时热稳定最小截面的要求。
PE线或PEN线的热稳定要求的最小截面见表2.3.3.1
表2.3.3.1PE线或PEN线的热稳定要求的最小截面（单位：
mm²）
相线面积
PE线或PEN线的热稳定要求的最小截面
S≦16
S
16≦S≦35
16
S>35
≧S/2
4.本工程导线、电缆的选择
照明设备接在单相电压时，线路中的单相计算电流为
式中
—单相负荷所在线路的单相总计算负荷，kW；
—单相负荷所在线路的额定相电压，kW；
—单相负荷的功率因数。
照明设备接在三相电压时，线路中的单相计算电流为
式中
—单相负荷所在线路的额定线电压，kW；
—线负荷的功率因数。
照明设备接在线电压时，需将单相负荷折算成三相负荷
式中
—三相等效计算负荷，kW；
—三个单相负荷中最大的线负荷，kW。
线路中的单相计算电流为
式中
—单相负荷所在线路的额定线电压，kW；
—线负荷的功率因数。
大楼动力进户线的选择
大楼照明进户线的安装功率为
=972kW
根据表2.2.1.4住宅用电负荷需要系数查得Kx=0.5，根据表2.2.1.4需要系数及自然功率因数查得
=
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