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毕业设计论文内容一稿

一、前言

（一）设计题目：

某14层办公楼电气设计

本设计中的工程为框剪结构，现浇混凝土楼板，共15层，其中地下1层，地上14层，层高：

地下一层、一层二层4.5米，三至十四层高3.2米，建筑基底面积1422.14平方米，总建筑面积16754.59平方米。

（二）设计原则

根据建筑物的设计要求，综合考虑国家现行的规范，设计要做到方案合理，技术先进，简捷实用，便于操作、管理和维护，减少各方面的投资，并满足保障人身、设备和建筑物安全、供电可靠、电能节约，使得建筑物开始走向高品质、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。

（三）设计主要内容

本次设计内容包括建筑物的强电、消防系统和弱电系统三部分，强电部分包括配电系统设计，电气照明设计，动力及照明干线设计，防雷与接地的设计。

弱电部分包括消防自动报警和自动灭火系统，有线电视系统，综合布线系统设计。

（四）图纸内容及要求

1.图纸目录、说明、图例、材料表

2.低压配电系统图、竖向干线示意图、配电箱系统图

3.消防报警、电话、电视、网络系统图

4.照明平面图

5.弱电平面图

6.消防平面图

7.防雷平面图

8.接地平面图

二、强电系统设计

（一）配电系统

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。

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。

本设计中配电采用分区树干式（详见图纸配电系统图一）。

2.高压配电系统：

现代高层建筑均是采用两路独立的10KV电源同时供电。

一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。

母线分段数目，与电源进线回路数相适应。

只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线，电源进线几乎全部采用电缆进线。

3.为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000KVA。

为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。

照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费，本设计采用两台干式SC9-800/10式变压器。

4.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。

当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

5.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。

6.所有电梯均要求采用两路不同变压器引出专用电缆进线。

在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。

7.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。

为降低变压器容量，集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用干式移相电容器。

（二）电气照明系统设计

1.照度标准：

根据《电气工程标准规范综合应用手册》表8-35，如下：

公共场所建筑照度标准值单位：

类别

参考平面及其高度

照度标准值

低

中

高

办公室

0.75m水平面

100

150

200

空调机房、变配电室等技术用房

0.75m水平面

100

150

消防控制、监控中心

地面

浴室、厕所、楼梯间

地面

走廊

地面

储藏间

0.75米水平面

地下车库

0.25地面

商场

柜台面上

100

150

200

商场试衣间

试衣位置1.5米垂直处

150

200

300

2.明光源选择的一般原则：

（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。

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。

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。

5.办公照明的类型

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。

局部全般照明：

指利用工作岗位上之灯具提供照明，通常亦包括该工作岗位之周围照明。

应急照明，是指在非正常状况下才使用的照明设施，包括：

备用照明、疏散照明、安全照明。

在民用建筑物中突发灾难时，应急照明、疏散指示照明显得尤其重要。

在外界电源中断时，建筑物内的人员迅速安全撤离灾难区，大楼内的应急照明系统起到了主要作用。

安全可靠、技术先进、经济合理的应急照明设计就十分重要，应急照明的供电方式及其控制方案进行一下探讨。

6.照明计算方法

利用系数法计算公式如下：

布灯具数n=AEav／（ФNUK）

式中A-房间受照面面积，单位为m2；

Eav-受照房间平均照度，单位lx；

ФN-为每盏灯具发出的光通量，单位lm；

U-利用系数，根据房间的室形指数，表面反射系数和灯具型式等查表可的；K-维护系数，受光源本身使用期间光通衰减程度、灯具受环境污染程度的影响，一般办公室取值为0.8。

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ρcc=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%；

7.本设计中的四层---十层标准层照度计算：

办公室均采用嵌入式铝格栅荧光灯YG15-2，三个光源，（3×30W的格栅荧光灯）照度标准200lx。

（1）办公室1

房间等效为标准矩形，房间长度L：

约9.4m房间宽度B：

8m计算高度hRC：

3.0m

室空间比RCR=5*hRc（L+B）/LB

=5*3.0*17.4/74.2=3.8

顶棚反射率ρc=70%,墙壁反射率ρF=50%，地面反射率ρw=30%,

查得利用系数U：

0.56

照度要求：

200lx

计算数目n：

n=（Eav*A）/（ФN*U*K）

=200*74.2/（4800*0.56*0.8）=7.8

灯具数目：

取8套。

照度校验：

Eav=n*ФN*U*K/A

=8*4800*0.56*0.8/74.2=231.84lx

（2）走廊：

选嵌入式节能筒灯（25W1350lm），应急筒灯平时做照明用，在线路故障或断电时自动切换到应急状态。

房间长度：

38m房间宽度：

2m计算高度：

3.0m

室空间比：

RCR=5*hRc（L+B）/（LB）

=5*3.0*40/76=7.89

顶棚反射率ρc=70%,墙壁反射率ρF=50%，地面反射率ρw=30%

查得利用系数U：

0.35

照度要求：

50lx

n=（Eav*A）/（ФN*U*K）

=50*76/（1350*0.35*0.8）=10

灯具数目：

选10套

照度校验：

Eav=n*ФN*U*K/A

Eav=n*ФN*U*K/A=10*13500*0.35*0.8/76=50.1lx

两侧分别放四盏和两盏见平面图，共计16盏灯。

其余层计算方法相同。

（四）动力及照明干线设计

1、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;

（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。

根据工程实践，各照明回路选线均为：

BV-2*2.5，穿PVC管敷设。

本设计亦如此。

实际上，2.5mm2的铜线载流量至少为17A，而一般的单回路的计算电流不过16A，灯具不超过25个，所以选BV–2*2.5mm2合适的。

对于插座回路，每个插座的容量按250W算，其单回路需要系数为：

数量

≤4

0.9

0.8

0.7

0.65

0.6

而单回路的插座个数不超过10个为宜，所以插座回路选线为：

BV-3*2.5-PVC16。

2．配电干线负荷计算方法：

单位面积功率法

每个房间的有功功率：

（2.1）

计算电流:

（2.2）

用电设备组计算负荷：

（2.3）

（2.4）

（2.5）

配电干线计算负荷

　　（2.6）

（2.7）

（2.8）

（2.9）

式中W----------------单位面积功率（W/m2）

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）

cosФ-------------有功功率因数

tgФ-----------------正切角（用来求无功功率）

选导线所用的技术手册为《98D-1图形符号与技术资料》

3.一级负荷计算

（1）客梯兼消防电梯：

主电：

Pe=40Kw，Kd=0.2，cosΦ=0.55。

Pjs=Pe*Kd=8Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=14.6KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=14.6/（1.732*0.38）=22.2（A）。

选VV-5*35电缆

选断路器为：

TG-100（50A）

备用电源同主电。

（2）消防泵（一备一用）：

主电：

Pe=37Kw，Kd=1，cosΦ=0.85。

Pjs=Pe*Kd=37Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=43.5KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=43.5/（1.732*0.38）=66.1（A）。

所以选VV-4*70+1*35电缆，选断路器为TG-225（125A），敷设方式为从配电室引出走500*300钢桥架，进入强电电缆井，再通过桥架进入泵房。

备用电源同主电。

（3）喷淋泵（一备一用）：

主电：

Pe=18.6Kw，Kd=1，cosΦ=0.85。

Pjs=Pe*Kd=18.6Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=21.9KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=21.9/（1.732*0.38）=33.3（A）。

所以选VV-4*35+1*16电缆，选断路器为TG-100（125A）

敷设方式为从配电室引出走500*300钢桥架，进入强电电缆井，再通过桥架进入泵房。

备用电源同主电。

2.本设计照明负荷计算（照明包括插座）

（1）地下一层照明：

Pe=40Kw，Kd=0.9，cosΦ=0.9。

Pjs=Pe*Kd=36Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=40KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=85/（1.732*0.38）=129（A）。

干线选VV-4*120+1*70电缆，断路器为TG-225（200A）；

（2）1/3层照明：

Pe=100Kw，Kd=0.9，cosΦ=0.9。

Pjs=Pe*Kd=90Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=100KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=100/（1.732*0.38）=152（A）。

所以干线选VV-4*240+1*120电缆，断路器为TG-225（200A）；

（3）4/10层照明：

各层Pe=42Kw，Kd=0.9，cosΦ=0.9。

Pjs=Pe*Kd=37.8Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=42KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=42/（1.732*0.38）=63.8（A）。

所以干线选YJV-4*70+1*35电缆，断路器为TG-225（100A）；

（4）应急照明（一备一用）：

主电：

Pe=100Kw，Kd=1，cosΦ=0.85。

Pjs=Pe*Kd=100Kw，Sjs=Pjs/cosΦ=117.6KVA。

Ijs=Sjs/1.732UN=78.82/（1.732*0.38）=178.8（A）。

所以干线选YJV-4*240+1*120电缆，敷设方式为竖向穿电井，水平走桥架，选断路器为TG-225（200A）。

层干线选BV-2*6-SC20，选断路器为TG-100（40A）过负荷保护整定为25A；

各应急照明回路选BV-2*2.5-SC15，选断路器为C65N/1P，过负荷保护整定为16A。

备用电源同主电。

（五）

防雷接地系统设计

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。

1．防直击雷

（1）本建筑利用建筑物金属构件作防雷装置，屋面用ø10镀锌圆钢沿女儿墙顶通圈明敷避雷带，支架间距1米，并暗敷避雷网，网格不大于10m×10m或12m×8m。

（2）利用建筑物结构内两根ø16钢筋通长彼此焊接作引下线，共22处，在建筑物的四周均匀对称布置，间距小于18米，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。

2．防侧击感应雷

（1）为防侧击雷，从30米以上，每三层设均压环，所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通；

（2）钢构架和混凝土的钢筋应互相连接，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接，平行敷设的金属管道如果间距小于0.1米应跨接；

（3）电源从邻近两不同变电站由电缆引入，并在入楼处设置避雷器，电缆金属外皮、金属线槽接地。

3．接地系统

本建筑采用TN---C---S接地保护系统，用混凝土基础钢筋作自然接地体。

防雷接地、电气设备安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于１Ω。

这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。

为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结，在地下室安装一总等电位联结端子箱，把总水管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。

为了保证建筑物美观，所有防雷装置除避雷带外均采用暗敷。

具体设计详见图纸防雷接地平面图。

四、消防自动报警和自动灭火系统

（一）消防系统设计概述

现代高层建筑由于层数多，高度过高，负荷较大，如果发生火灾具有很大的危险性，故高层消防应：

“自足自防、自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。

1．消防系统的组成

所谓消防系统主要由两大部分组成：

一部分为感应机构，即火灾自动报警系统，另一部分为执行机构，即灭火及联动控制系统。

火灾自动报警系统由探测器、手动报警按钮、报警器和警报器等构成，以完成检测火情并及时报警之用。

联动控制系统由火灾事故照明及疏散指示标志、消防专用通讯及防排烟设施等，均是为火灾下人员较好的疏散减少伤亡所设。

所以消防系统的主要功能是：

自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾或者热气，从而发出声光报警并控制自动灭火系统，同时联动其他设备的输出接点，控制事故照明及疏散标记事故广播及通讯消防给水和防排烟设施，以实现监测报警和灭火的自动化。

2.现代消防系统的特点

（1）准确地发现楼内的火灾。

通过各类感烟探测器和感温探测器将火灾信息传送到火灾报警控制器，这为提早发现，提早灭火提供了很好的帮助。

（2）报警信号发出速度快。

由于火灾报警控制器发出火灾报警并正确的显示出报警的准确位置，指出发生火灾的地点状况，保证以最快速度采取正确适当的措施。

（3）系统的高可靠性。

在楼宇的不同楼层，不同地点采用中继器建立分级型系统结构，保证即使某一处探测器或探测线路出现问题，系统仍然可以维持正常的功能，同时系统通过其自测功能，尽早提供故障排除方法。

（4）系统的综合性好。

防火系统除了火灾自动报警以外，还应该包括火灾广播通讯，与人群疏散，消防排烟与联动控制，自动灭火等功能。

（二）本工程消防系统设计

根据《民用建筑设计防火规范》本工程属二级保护对象，系统采用集中报警系统，专设消防控制室，其中设有集中报警控制器一台，联动盘、广播盘、控制盘各一台。

在本栋楼的每单元每层由接线盒引出信号线。

每层设置一个感烟探测器，一个声光报警器和一个消火栓按钮。

每层每单元火灾的信号在集中在一单元一层的区域火灾报警控制器，然后将这栋楼的消防数据送入小区消防中心，具体设计如下：

1．报警区域及防烟防火区域的划分

本工程火灾自动报警区域设置在底商,设备层,各楼梯口及电梯室等部位.采用点型感烟火灾探测器,每一个独立房间划分为一个区域。

本设计中以每户划分防火区,楼梯间及电梯前室均有防火门划分为独立的防火区．

根据《高层民用建筑设计防火规范》本工程属于二级保护对象,故采用区域报警系统.

A区域报警器的设置,一般情况下,一个报警区域设置一台区域报警控制器,在高层建筑中,往往有的楼层无人值班,或者探测区域数量较少,此时可以数个楼层划为一个报警区域,共用一台区控，本工程正是这种情况，则地下一层，首层，二层及设备层各设一个区控，以上各层的楼梯间及电梯前室共用一个区控。

B区控的选择与安装：

选择区域的容量不应小于报警区域内探测区域的总数，共用区控应在每层的楼梯口设置识别楼层的灯光显示装置。

2．探测器种类的选择

探测器种类的选择应根据探测区域内的环境条件，火灾特点，房间高度，安装场所的气流状况，选用其所适宜类型的探测器或者几种探测器的组合。

（1）根据火灾特点，环境条件及安装场所确定探测器的类型

火灾受可燃物质的类别，着火的性质，可燃物质的分布，着火场所的条件，新鲜

空气的供给程度以及环境等因素的影响，把火灾的发生与发展分为四个阶段：

前期、早期、中期、晚期。

作为商场与住宅等民用建筑火灾应控制在前期和早期，感烟探测器作为前期、早期报警是非常有效的，故本工程中均采用感烟探测器。

（2）根据房间高度选探测器

由于各种探测器特点各异，其适于房间高度也不尽一致，为了使选择的探测器能更有效的达到保护的目的，下表列出了几种常用的探测器对房间高度的要求

根据房间高度选择探测器

房间高度

感烟探测器

感温探测器

火焰探测器

一级

二级

三级

不适合

适合

不适合

适合

不适合

适合

不适合

适合

h<=4

适合

3．探测器数目的确定

规范规定：

探测区域内每个房间应至少设置一个火灾探测器。

一个探测区域内所设置探测器的数量应按下式计算：

公式N>=S/kA（只）

式中N一个探测区域内所设置探测器的数量。

S一个探测区域的面积

A探测器的保护面积

k称为安全修正系数。

本工程中根据规范k取1。

下表是两种常用的探测器反映了保护面积，保护半径与其他参量的相互关系。

火灾探测器的种类

地面面积

房间高度

探测器的保护面积A和保护半径R

房间坡度θ

θ<=150

150<θ<=300

θ>300

感烟探测器

S<=80

H<=12

6.7

7.2

8.0

S>80

6.7

100

8.0

120

9.9

H<=6

5.8

7.2

100

9.0

感温探测器

S<=30

H<=8

4.4

5.5

S>30

H<=8

3.6

4.9

6.3

感烟、感温探测器的保护面积和保护半径

（1）商场探测器计算：

把商场为标准的矩形大房间长度：

40m，房间宽度：

12.6m，高度：

4.0m所以S=40×12.6＝504查上表A=60则N=S/A＝504/60＝8.4故选10只感烟探测器。

（2）四-十层标准办公层：

长9.4m,宽8m所以S=9.4×8＝75.2查上表A=60则N=S/A＝75.2/60＝1.3，故选2只感烟探测器。

（3）对于该办公楼层其他房间面积小于60平米，所以均选用一只感烟探测器。

面积大于60平米的均选2只感烟探测器。

在满足其保护半径的前提下，探测器的安装位置可适当调整，但同时满足以下要求：

探测器至墙壁、梁边的水平距离不小于0.5米，其周围0.5）米内不应有遮挡物；

探测器与照明灯具的水平净距不小于0.2米，探测器与不突出的扬声器净距不小于0.1米；

探测器至空调送风口边的水平净距不小于1.5米，并宜接近回风口安装；

探测器距各种自动喷水灭火喷头的水平净距不小于0.3米。

探测器的布置见平面图。

（4）探测器与区域报警器的连接方式

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