供配电课程设计住宅小区的电气设计.docx

1、供配电课程设计住宅小区的电气设计 供配电课程设计一、课程设计任务书 1、题目：住宅小区的电气设计设计内容:建筑的供配电系统、电气照明、综合布线系统、系统集成、电气安全、节能与环保。设计要点:1 建筑的供配电系统；（1 供配电系统；2 负荷计算及无功功率补偿；3 短路电流计算、电气设备选择及继电保护；4 变、配电所二次接线；5 变、配电所布置；6 电气传动；7 电线、电缆的选择及敷设；8 电气布置；9 防雷与接地；.）2 电气照明；3 建筑的通信技术、有线电视系统、广播音响系统；4建筑的综合布线系统、系统集成；5建筑的防火、防盗；6建筑的电气安全；7节能与环保。二、要求：1、指导教师能够提供实际

2、工程设计的指导工作，尽量使课程设计接近实际设计工作；发挥学生的主观能动性，引导学生按照国家标准、行业规范进行设计工作；灌输行业、企业文化。 2、学生需要自主完成电气施工图纸的绘制，完成负荷参数的计算，保护装置及电气设备的选择并完成课程设计论文。三、设计提交材料：1电气施工图纸一张（1号图纸）。 2课程设计论文一份。 3课程设计任务书一份。四、设计依据 1国家及上海有关设计规范、标准：高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)；民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)；建筑物防雷设计规范(GB50058-92)；住宅设计标准(DGJ08-20-2001,J10090-2001);住宅设

3、计规范(GB50096-1999)；汽车库建筑设计规范(JGJ100-98)；汽车库、修车库、停车场设计防火规范(GB50067-97)。五、设计进度（2014年6月11日至6月25日） 时间设计内容1112日布置设计任务、查阅资料1315日制定设计方案1620日数据计算2124日选择设备、绘制图纸25日整理论文六、答疑时间及地点新实验楼电气机房，新实验楼321全天答疑 绪论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

4、的交融发展。因此，本次课程设计是针对住宅楼的供配电系统进行全面设计，为使供配电系统设计贯彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。设计内容包括一层住宅楼的设备电气负荷等级，负荷计算，选择变压器的容量、类型及台数，设计楼层供电线路中的照明、防雷接地等，确定供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择及校验等。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、

5、节约、先进。设计过程中需要绘图的部分使用AutoCAD绘图，最后进行课程设计整理，文档报告总结。关键词：高层住宅、供配电设计、计算负荷、设备选择、防雷接地第一章设计概况及相关计算1.1设计概况首先，根据设计要求和目的，建筑供配电是按照最新的供配电系统设计规范对其中的建筑负荷进行分类统计，根据高层民用建筑设计防火规范，按照现行的国家标准工业与民用供配电系统设计要求进行设计，然后进行负荷等级与无功补偿计算，列出负荷计算表。根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，根据最后总计算负荷选择变压器容量及台数、主接线方案以及是否需要柴油发电机，确定配电所主接线方式。其次，应符合建筑的供配电系统、电气照

6、明、综合布线系统、系统集成、电气安全、节能与环保等原则。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。接着选择大楼的高低压部分进行短路电流的计算，并列出计算表格，选择配电所的一次设备及其校验，包括高低压断路器、熔断器、隔离开关、避雷器、开关柜，电流、电压互感器等设备，并根据需要进行热稳定和力稳定检验，列表表示。然后进行导线电缆的选择与校验。最后，根据相关规范，进行建筑的防雷保护与接地设计。1.2负荷计算计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。它是用来按发热条

7、件选择供电系统中各元件的负荷值。本工程属二类高层民用建筑。负荷等级：二级负荷有消防泵、喷洒泵、加压风机、消防电梯、防火卷帘、消防报警系统、排烟机、楼梯过道照明、电梯、设备房照明。其余负荷为三级负荷。负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种，本设计将采用需要系数法予以确定。需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。1.3用电设备组的负荷计算 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

8、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。在计算设备组单台设备的容量（Pe）后，可以根据所提供的需要系数Kx,得到设备组的有功计算负荷 式中，Kx为给出的需要系数； Pe为单台电气设备的设备容量（kW）。设备组的无功计算负荷 式中，为给出的正切值； Pj为有功计算负荷（kW）。设备组的计算容量 设备组的计算电流 式中，UN为系统的额定电压（kV）。设备组的功率因数 第二章电气设

9、备选择2.1供电电源的选择 由工程由附近10kV配电所引来一回10kV电源，另在负一层设置一台柴油发电机提供应急电源，本工程为高层民用建筑，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最长不超过150m,所以本工程只设置1座10/0.38kV变电所，对所有的用电设备均采用低压220/380V三相四线制TN-S系统配电。2.2变配电室系统选择 变配电室主结线的选择原则：(1)当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。(2)当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。(3)当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。(4)为了限制

10、配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。(5)接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。(6)610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。(7)采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。(8)由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。(9)变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。 (1

11、0)当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。 最后，综合各方面因素选择高压侧采用单母线不分段结线方式、低压侧采用单母线分段方式。低压配电系统采用树干式与放射式结合的方式。2.3变压器和柴油发电机选择无功补偿容量选350kVar，补偿后，变压器高压侧计算负荷为712.95kW,功率因数为0.91，设备总视在计算负荷784.59kVA，所以变压器选择一台SG9800kVA10/0.4kV防护等级IP20,变压器参数如下：表2-1 SG9-800的主要技术指标变压器型号额定容量/额定电压/kV联 结 组型 号

12、损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SG9-800800100.4Dyn112.457.451.34.5 根据应急电源需求选取柴油发电机的容量，应急电源所供的设备有回路WL8a、WP1a-WP13a,其总设备功率为P1=249kW,需要系数Kx=0.8，Pj=199.2kW则柴油发电机容量可按如下公式计算式中，为发电机并联运行不均匀系数，一般取0.9，单台取1。 K为可靠系数，一般取1.1。计算得出柴油发电机容量P=219.12kW 柴油发电机为环保型，零烟气排放，低于45摄氏度冷却风，并且配有自动启动装置，启动时间不大于15s。2.4导线电缆的选取原则根据设计经验：一般10KV及以

13、下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。距离小于200米和负荷电流较大的供电线路，先按发热条件选择，再按电压损失和机械强度校验。距离大于200米或电压水平要求较高的供电线路，先按允许电压损失选择截面，再按发热条件和机械强度校验。高压线路，先按经济电流密度选择截面，再按发热条件和电压损失条件校验，同时还必须校验机械强度。以计算所得的几个截面中的最大者为准，从产品目录中选择稍大于所求得的值。导线敷设处的环境温度，应采用下列温度值：1、直接敷设在土壤中

14、的电缆，采用敷设处历年最热月的月平均温度；2、敷设在空气中的裸导体，屋外采用敷设地区最热月的平均最高温度；屋内采用敷设地点最热月的平均最高温度（均取10年或以上的总平均值。）3、在三相四线制配电系统中，中性线（以下简称N线）的允许载流量不应小于线路中最大不平衡负荷电流，且应计入谐波电流的影响。以气体放电灯为主要负荷的回路中， 中性线截面不应小于相线截面。第三章配电布置与安全3.1强电系统布置配电设备的布置必须遵循安全、可靠、 适用等原则，并应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。配电室内除本室需用的管道外，不应有其它的管道通过。室内管道上不应设置阀门和中间接头；水汽管道与散热器的连接应采用焊

15、接。配电屏的上方不应敷设管道。落地式配电箱的底部宜抬高，室内宜高出地面50mm以上，室外应高出地面200mm以上。底座周围应采取封闭措施，并应能防止鼠、蛇类等小动物进入箱内。同一配电室内并列的两段母线，当任一段母线有一级负荷时，母线分段处应设防火隔断措施。当高压及低压配电设备设在同一室内时， 且二者有一侧柜顶有裸露的母线，二者之间的净距不应小于2m。成排布置的配电屏，其长度超过6m时， 屏后的通道应设两个出口，并宜布置在通道的两端，当两出口之间的距离超过15m时其间尚应增加出口。配电室通道上方裸带电体距地面的高度不应小于下列数值： 1、屏前通道为25m；当低于25m时应加遮护，遮护后的护网高度

16、不应低于22m；2、屏后通道为23m，当低于23m时应加遮护，遮护后的护网高度不应低于19m。安装在生产车间和有人场所的开敞式配电设备，其未遮护的裸带电体距地面高度不应小于25m；当低于25m时应设置遮护物或阻挡物，阻挡物与裸带电体的水平净距不应小于08m，阻挡物的高度不应小于14m；阻挡物内屏前、屏后的通道宽度应符合本规范第319条的规定。配电室屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级， 其它部分不应低于三级。配电室长度超过7m时 应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。当配电室为楼上楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。配电室内的电缆沟应采取防水和排水措施。当严

17、寒地区冬季室温影响设备的正常工作时，配电室应采暖。炎热地区的配电室应采取隔热、通风或空调等措施。有人值班的配电室，宜采用自然采光。在值班人休息间内宜设给水、排水设施。附近无厕所时宜设厕所。位于地下室和楼层内的配电室，应设设备运输的通道，并应设良好的通风和可靠的照明系统。配电室的门、窗关闭应密合；与室外相通的洞、 通风孔应设防止鼠、蛇类等小动物进入的网罩，其防护等级不宜低于外壳防护等级分类（GB420884）的IP3X级。直接与室外露天相通的通风孔还应采取防止雨、雪飘入的措施。3.2弱电系统布置弱电系统布置主要包括电话系统、宽带接入网系统等综合布线的设计。电话系统的居住区指标电信要求为：1.每套

18、住宅电话按12对设计，有特殊要求按实际情况确定2.居住区的物业管理部门应预留办公外线电话3.居住区的配套建筑（如商店等）均按建设单位设置电话4.每250户平均预设公用电话一部5.居住区的住宅群建筑面积每10万应预留电话交接间，其适用面积不少于12住宅小区内每户设两门电话，本建筑工程电话装机约为120门。话电缆引入建筑时，应在室外进线处设置手孔或入孔，由手孔或人孔预埋钢管或硬质PVC管引入建筑内。电话用户线路的配置一般可按初装电话容量的130%160%考虑。电话外线工程路由及管孔数量应由电信部门确认。多层及高层住宅楼的进线管道，管孔直径不应小于80。90户及以下的住宅楼宜按一处进线设计，90户及

19、以上的住宅楼，可按一处以上进线设计。最少在每户住宅的主卧室和客厅各设一部电话。室外直埋电话电缆在穿越车道时，应加钢管或铸铁管等保护。宽带接入网系统同电话系统类似。第四章 照明系统设计4.1住宅照明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

20、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2.1列出的就是住宅建筑照明的

21、照度标准值。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。4.2应急照明设计由高层民用建筑防火设计规范节录，高层建筑的下列部位应设置应急照明：1、楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用室和避难层（间）。 2、配电室、消防控制室、消防水泵室、防烟排烟机

22、房、供消防用电的蓄电池室、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他房间。3、观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅和商业营业厅等人员密集的场所。4、公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过20m的内走道。 5、疏散用的应急照明，其地面最低照度不应低于0.5lx,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他房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度。由民用建筑电气设计规范接线方式：各应急灯具宜设置专用线路，中途不设置开关。二线制和三线制型应急灯具可统一接在专用电源上。各专用电源的设置应和相应的防火规范结合。应急电源与灯具分开放置的

23、，其电气连接应采用耐高温电线，以满足防火要求。 二线制 该接法是专用应急灯具常用接法，适用在应急灯平时不作照明使用，待断电后，应急灯自动点亮。也适用于微功耗应急灯平时常亮，待遇断电后，转为应急持续点亮。三线制该接法为应急灯最多的接法，可对应急灯具平时的开或关进行控制，当外电路断电时不论开关处于何种状态，应急灯立即点亮应急。K为平时照明开关。应急照明供电方式的确定，一般有三种方式：（）由电网独立电源供电。（）由柴油发电机组供电。（）采用蓄电池电源。应急照明供电方式的选择，应考虑应急照明的种类、转换时间、持续工作时间、各种电源的特点及实际工程的要求等多种因素，做到安全可靠、技术先进、经济合理。第五

24、章 防雷与接地针对高层建筑物的特点、安全性要求及极易受雷击的危害方式，考虑如何从直击雷、侧击雷、感应雷、雷电波侵入方面来满足防雷技术要求，探讨高层建筑物防雷工程设计中应采取的各种防护措施，必须进行多层防护与多类防护措施相结合的综合防护方法，以达到高层建筑物综合防雷目的。5.1高层建筑物防雷设计体系 现代建筑物防雷是一个综合性的系统工程，雷电对建筑物的破坏形式有直击雷、感应雷，雷电波侵入等。综合防雷主要由直击雷防护、侧击雷防护、等电位连接、屏蔽、综合布线、浪涌保护、有效接地等防护措施组成，高层建筑物防雷设计须在安全可靠、技术先进、经济合理的前提下，做到高效防护、层层防护，有效降低建筑物及电气设备

25、遭受雷击的破坏。5.2直击雷防护一、接闪器接闪器有避雷针、避雷带（网）、避雷线等几种，采用何种方式应根据建筑物的造型及避雷效果而定。目前一般高层建筑较多采用避雷针、明装避雷带和暗装避雷网相结合的方式。大多数情况下，外部防雷装置附着于被保护建筑物上，其布置取决于被保护建筑物的形状、所需的保护要求及所采用的几何设计方法，在设计时，应根据被保护对象的用途、高度、长宽比进行选择。二、引下线利用结构柱内对角钢筋作为引下线，每根柱子的纵向主筋自下而上焊接，每层又与梁板钢筋焊接，向上伸出与避雷带焊接，向下与接地体（基础、承台及桩基）钢筋焊接。引下线的设计要注意引下线尽可能短，并尽可能地利用建筑物内四个角的主

26、筋作为引下线和垂直接地体相连。三、接地装置高层建筑的防雷接地装置的接地体，一般利用高层建筑的钢筋混凝土基础作接地体，同时把建筑物内的工作接地、保护接地、防雷接地与基础钢筋连接在一起，形成共用接地体。考虑到大部分高层建筑的基础均做了防水处理，致使接地电阻增大，应尽量在建筑物周边做圈式接地。周圈式接地可避开防水处理层，同时由于接地体埋在基础的外边，也具有均衡电位的效果，提高了安全性。在大地土壤电阻率高的地区,当一般做法的联合接地体的接地电阻值难以满足要求时,可以采用向外延伸接地体、改良土壤（换土、采用降阻剂）、深埋电极以及外引等方式。接地线一般安装在易于检查的地方，有防止机械损伤及防止化学腐蚀的保

27、护措施，从接地干线敷设到用电设备的接地支线的距离要越短越好，接地线与电缆或其它电线交叉时接地线在加保护钢管；在穿过建筑伸缩缝时,接地线要略加弯曲，有一定的伸缩余地，避免断裂。5.3侧击雷防护高层建筑由于高度高，一定要注意防备雷电侧击的危害，应从以下方面设计考虑：在30m以上部位，每隔2层（或1层），沿建筑物四周敷设一道避雷带与各根引下线相焊接。避雷带可安装在外墙抹灰层内，或者直接利用结构钢筋时每隔适当的距离（不大于6米）与楼板钢筋焊接，这个避雷带实际上是均压环。30m起的外墙上的金属栏杆、铝合金门窗等设置接地预埋铁，并将均压环处的上下两层铝合金门窗、金属栏杆的接地预埋铁的引出端与均压环通过扁钢

28、或圆钢焊接连通。扁钢间的搭接长度为宽度的2倍，扁钢与圆钢搭接长度为圆钢直径的6倍，三面施焊。高层建筑柱主筋和梁板钢筋可直接利用作为引下线和均压环，但应注意引下线、接地装置、均压环和接闪器间必须牢固可靠地连接；建筑物外墙上的金属支撑件、金属装饰构件等较大金属物通过预埋件与均压环或引下线相连；建筑物内的各种竖向金属管道每三层要与均压环连接一次，底端和顶端与防雷装置相连，平行或交叉的管道间也应跨接。高层建筑幕墙的金属立柱、金属横梁、铝合金门窗框应按规范要求与建筑物的防雷装置和均压环接通连成一个防雷整体，使遭受的巨大雷电能量，通过建筑物接地系统迅速传送到地下，保护它们和建筑物免遭雷电破坏。对于高层建筑

29、外墙的空调防雷，空调主机及其支架，应在窗洞口下方30cm-50cm处予先埋设IP等级较大、密封性能良好的金属分线盒，盒内敷设已作防腐处理的镀锌扁铁。扁铁的一端与主体内均压环或钢筋引下线焊连，一端与带铜接线端子的多股导线相连接(导线最好选用BV-10mm2以上的PE线)，该导线的另一端用螺栓来连接空调室外机及其支架。课设总结本次课程设计的主要是针对住宅楼电气设计，其中设计内容包括CAD电气绘图、负荷计算、低压电气设备选择、强弱电设计、防雷措施等，较为客观实际地将书本中学到的供配电知识用于实际当中。在课设过程中，我碰到了许多疑问和难以理解的地方，但是通过同学和老师的指导、讲解，我对供配电技术的负荷

30、计算和这块知识有了更深入的理解，也帮助了我完成课程设计的速度。通过本次课程设计的学习，我们不仅复习了对CAD绘图能力，还更加深化了对供配电设计这门课的理解与运用。在设计方案，理论分析与计算的过程中，我们难免会对陌生的知识产生疑问，但是我没有松懈，而是更加努力地查阅资料，向同学和老师提问。而且，这次课设使我增加了更多对建筑供配电的认识。由此我意识到，我们必须学好专业知识，来丰富自己的技术储备，时刻准备着为社会的进步做出自己的贡献。同时我们要培养出优秀的团队意识，以及面对困难的顽强精神。从小的方面来说，我们在将来的岗位上，不能单枪匹马应对问题，必须通过团队的力量，以最快最精准的方式解决问题，再投入

31、其他问题中去。我们不仅要有良好的心理素质去应对问题，还要以集体为重，各出其力来解决问题。在和同学交流知识，共享经验的过程中，我觉得十分值得，十分快乐，这样才是真正的在学习中得到快乐。而且这个过程中也锻炼了我们的团队合作精神，我们可以通过团队的力量共同分析和解决难题，既锻炼了自己，也缩短了完成任务的时间。参考文献1 南寿松.电工实验与电工实践 2 康华光.电子技术基础3 张春.MATLAB在毕业设计教学中的应用J.兵工自动化4吴伟雄.应用电子线路CAD软件 提高毕业设计质量J.嘉兴学院学报二、评语及成绩评分项目评分标准量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不能102系统综合设计能力很强较强一般较差很差253.电气图设计效果规