【实验楼电气系统设计8200字（论文）】

-PAGEVII--PAGEVIII-实验楼电气系统设计21120一、绪论 524901（一）课题背景 522890（二）工程概述 519406（三）设计依据 519353（四）设计内容 620741二、照明系统设计 621835（一）设计要求 625093（二）照度标准 610659（三）光源、灯具选择 76677（四）照明设计计算 8206（五）光源安装方式 1015012（六）线路敷设方式 1016529（七）控制方式 1023600三、应急照明 1027154（一）疏散明照度标准 109053（二）电源形式 1132535（三）疏散照明灯具选择 11967（四）疏散照明灯具安装方式 1125106（五）线路敷设方式 119806（六）控制方式 114017（七）持续时间 1230453四、插座动力系统设计 1217869（一）插座的选择 1216013（二）插座的布置与安装 122792（三）插座线路敷设方式 133765（四）插座控制方式 1325252五、供配电系统设计 1315108（一）负荷等级和各级容量 137889（二）供电电源 1312371（三）配电箱及回路设置 1331235（四）功率因数补偿 1417279（五）系统接地形式 1420438（六）导线、电缆选型计算 146944（七）导线、电缆敷设方式 1510307（八）低压断路器选型 1513315（九）配电箱选型 1514008六、防雷及接地设计 1615978（一）防雷类别 1613007（二）防雷措施 1616994（三）接地装置 1624533（四）等电位箱的设置 1611179（五）安全接地措施 16390结论 178716参考文献 18一、绪论（一）课题背景与住宅、体育馆、车间、图书馆等民用建筑不同，实验办公楼是人们工作试验的重要场所。在设计实验楼的电气部分时，应考虑许多因素。结合实际需要，它主要包括以下几个方面和能量，使用自己的能量。良好的人工环境设计必须遵循实验楼所有设备应用的原则，以节约必要的资源和能源。为了保证用户的工作效率，办公楼和主要活动空间对员工的照明要求严格。为确保火灾、地震等紧急情况下的人身安全，必须安装相应的应急设备。考虑到不同地方的实际用电需求，不同房间的不同插头可以满足不同用户的需求。此外，设计还应考虑经济效益，遵循节能原则，合理选择电气设备。（二）工程概述本工程中的试验办公楼，位于一所211大学校园内。建筑面积499.63m2，建筑层数为四层，建筑高度16.5m，室内外高差为0.6m。一至三层主要由研究室、模拟室、电算室、模拟实训室、等应用于研究及办公的房间组成，各层设有卫生间以及开水间功能性区域；四层设置等级测试站、对培训中心、政治教育研究所、大型报告厅等各类模拟室；除一楼门厅外，各层双跑楼梯对面的区域均设计为休息厅，各层设有电气竖井。本次试验办公楼电气设计需完成的内容包括：照明系统设计、插座动力系统设计、供配电系统设计以及防雷接地及等电位联结设计。（三）设计依据实验楼的电气设计必须有明确的操作要求，以自然和人为约束为客观依据。办公楼电气系统设计如下：本工程建筑概况：长72.6m，宽16.6m，高16.5m，建筑面积499.63m2。本工程供电负荷中，走廊、楼梯、大堂、车间的照明能耗按二级负荷考虑，其余按三级负荷考虑。上传办公楼主要工作时间为7:00-19:00，负荷变化规律明显。项目所在地具有明显的大陆性季风气候，夏季高温，冬季寒冷，气候干燥，昼夜温差大，日照充足，每年6-9月为雨季。该项目位于两个地震带之间，地震频繁，地震活动强烈。秦淮线位于北方，冬季供暖和空调需求较小。本试验办公楼设计使用年限为50年，设计时，满足近期需求为主，同时考虑远期发展的可能性。满足适用性、节能性的原则，充分考虑实际运行的经济效益，要使电能合理利用不致浪费。符合国家现行的行业标准、规范，本设计中主要使用的规范有：《低压配电设计规范》GB50054-2011；《教育建筑电气设计规范》JGJ310-2013；《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019；《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007；《建筑电气制图标准》GB/T50786-2012；《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；以及其他有关国家及地方的现行规程、规范及标准。（四）设计内容建筑电气包含强电与弱电两部分，涵盖的系统、分项有数十个之多。本文只论述该实验室办公楼工程中强电部分，即照明系统、应急照明系统、插座动力系统、供配电系统、接地防雷系统的设计。二、照明系统设计照明系统旨在为用户提供满足用户需求的光能，营造舒适光亮的办公环境。作为建筑电气系统重要的子项，其具有严格的的行业规范、标准，本工程照明设计严格遵守国家标准。（一）设计要求为了适应不同场所的不同功能特点，选择合适的光源、灯具及附件，并设置线路控制模式。本项目是用户长期从事视觉工作的场所，对光源的亮度比、眩光值和色温指数有严格要求。在设计中，确保可见性、消除阴影和避免眩光干扰非常重要。通过实际与经济分析相结合，既能满足照明标准，又能节约能源，满足节能要求及其他相关标准。（二）照度标准在本工程中，房间大致可分为以下几类：研究室、电算模拟等多功能模拟室；走道、楼梯间；值班室、门厅；休息区；储藏间；卫生间、开水处。对照GB50034，设计各区域照明标准值如REF_Ref71710684\h表2.1所示。表STYLEREF1\s2.SEQ表\*ARABIC\s11照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值(Lx)统一眩光值UGR照度均匀度U0显色指数Ra研究室、电算模拟等多功能模拟室0.75m水平面300190.680走道楼梯间地面50250.460值班室门厅地面200190.460储藏间1m水平面100—0.660休息区地面100220.480卫生间开水处地面75—0.460（三）光源、灯具选择光源的选择应符合现行行业标准。在颜色、耗电量、启动时间等满足条件下，根据光源灯具及附件的效率、使用寿命和价格，经综合经济分析比较后确定。为满足节能要求，在每层3M高的洁净室和办公桌上设置模拟机房功能，以满足节能要求。本实用新型采用市场上常用的长度为1.2米的T8三原色节能荧光灯，并配有节能镇流器和感应器。对于大堂、走廊、楼梯等区域，照明要求较低，作为火灾应急的主通道，在选择光源时，除使用日常照明外，还可以满足紧急情况下正常照明的要求。如果出现故障，LED灯可以短时间启动，并在几秒钟内达到照明水平。LED光源安装在大堂和楼梯上，因此对应急光源有一定的要求。一层工作间灯具的选择原则与其他洁净室和功能模拟室相同。如果有应急要求，也可以使用普通和应急T8彩色节能荧光灯，长1.2米，带节能电感镇流器。本实用新型的优点是自然采光好，功能要求低，在人员疏散过程中不需要应急照明的功能范围。对于储藏室天花板的正常照明，选择满足正常照明的LED平面灯。本实用新型结构简单，使用方便，对照明功能要求低。从安全和能耗的角度选择防水防潮LED平面灯，这样在卫生间一楼还设置了残疾人手电筒。（四）照明设计计算常规照度计算方法有单位容量法、流明法。单位容量法计算过程简便，但如果未采用正确的修正系数，会导致误差过大，之前曾存在设计人员在计算照明时直接用照明功率密度限值进行计算的现象，这种行为在国标中已被禁止，单位容量法更多用来进行校验。本工程主要采用流明法计算每个房间的灯具数量，用单位容量法校验照明功率密度限值。具体计算方法如下。流明法EN=为工作面平均照度；Φ为总光通量；N为灯具数；U为利用系数，可查表得；K为维护系数；A为工作面面积。单位容量法Σω=为工作场所的建筑面积；ω为照明功率密度。以一楼的电算室为例，房间相关信息如下：房间长5.5m，宽3.55m，面积19.52m²，灯安装高度3m，办公桌面高0.75m，设计照度300Lx。查表可得，利用系数取0.58。布置灯具时，每个灯具内设2个TLD36W/865光源，单个光源光通量3250lm，荧光灯为提高功率因数采取镇流器补偿，每个灯具镇流器功率8W；维护系数取0.8。计算出该电算室房间内灯具套数为N=取2，即该房间内选取2套灯具。计算出灯具数量以后，使用单位容量法校验是否达到节能标准，本工程各区域照明功率密度值如REF_Ref3186\h表2.2所示。表STYLEREF1\s2.SEQ表\*ARABIC\s12主要工作场所设计照度、照明功率密度值一览表工作场所设计照度(Lx)照明功率密度(W/m2)工作场所设计照度(Lx)照明功率密度(W/m2)研究室、电算模拟等多功能模拟室3009走道、楼梯间502.5值班室、门厅2007休息区1004储藏间100100卫生间开水处753.5已确定该房间灯具光通量、维护系数、利用系数同上所述，两套灯具实际安装总功率为144W，校验过程如下：照度校验：E校验的结果规范值的上下10%误差内均可。此处即介于270lx~330lx之间，满足照度标准。照明功率密度(LPD)校验：LPD小于规范限值9W/m2，符合节能标准。同理，计算得一楼其他房间灯具数量如所示。表STYLEREF1\s2.SEQ表\*ARABIC\s13一楼房间灯具一览表工作场所选用灯具灯具数量财务管理模拟室（15人）2×36WT8三基色节能双管荧光灯9财务管理模拟室（10人）2×36WT8三基色节能双管荧光灯6财务管理模拟室（5人）2×36WT8三基色节能双管荧光灯4手工模拟实训室（小）2×36WT8三基色节能双管荧光灯4值班室2×36WT8三基色节能单管荧光灯2开水房30W防水防潮LED平面灯1卫生间30W防水防潮LED平面灯4门厅30WLED平面灯6次门厅30WLED平面灯4走道30WLED平面灯17注1)：面积一样、照明需求一致的房间省略不写因篇幅有限，本工程灯具布置数量详见设计图纸设备材料表。（五）光源安装方式与老师沟通得知本工程研究室、电算室等多功能模拟室、值班室、走道、卫生间等区域做了吊顶，采用吊顶内嵌入式安装，灯具方向与侧窗平行。楼梯间、储藏间不做吊顶，所以使用的LED平面灯吸顶安装；为残障人士设计的残卫灯，安装在厕所门上方。（六）线路敷设方式办公建筑照明线路多采用直敷布线，这种敷设方式下，导线容易被石灰腐蚀加速老化，所以本工程用作正常照明的线路，均穿过塑料管，埋入墙体或者楼板内敷设，由配电箱引出至各灯具。（七）控制方式本工程灯具为单相负载，LED电源由各楼层环形照明电源箱集中控制。在办公楼中，研究并模拟房间的功能，采用多开关单灯控制模式。采用1~3个单灯组和对照组；开关的数量取决于房间的大小，开关的数量取决于灯的数量、门和其他因素，如一楼的计算机室、研究室、财务管理室和模拟室，可以设置两个控制开关，一个是灯的数量，另一个是模拟室（15），投资证模拟室（10人）、手动模拟培训室三路单控开关控制灯光开关。走廊和楼梯仅用于一般照明，配备声光控制开关，避免在黑暗中寻找开关的麻烦。为确保可靠性，大堂照明采用单触点开关。厕所和沸水室属于潮湿环境。出于安全原因，选择了控制水开关。本实用新型涉及一种安装在马桶旁边的残疾人用闪光开关。残疾人此外，剩余手电筒的额定工作电压为12V，因此需要单独的12V电源。三、应急照明应急照明大致分为安全照明、备用照明以及疏散照明。本设计中应急照明主要指疏散照明，作为消防负荷考虑。在走道、楼梯间、值班门厅设置疏散照明灯具。（一）疏散明照度标准查阅相关规范，本工程中设置疏散照明照度标准时，走道地面最低照度不低于3lx，楼梯间地面最低不低于5lx。（二）电源形式应急备用电源大致分柴油发电机、EPS、UPS三种，本工程中疏散照明负荷功率小，用柴油发电机当电源不经济，不予考虑，UPS适用于应对允许断电时间为毫秒级别的重要用户，本工程疏散照明选择用单相EPS供电，EPS装置设在一楼值班室内，此外，在应急灯具内部装有蓄电池组。（三）疏散照明灯具选择本工程在正常照明中走道、楼梯间内选取的部分灯具为应急、正常两用型LED平面灯，功率大小如前所述。此外，入口、次入口、门厅、次门厅设置安全出口标志灯，在楼梯间、走道设置安全疏散指示灯以引导、疏散人群，安全出口标志灯、安全疏散指示灯功率选择5W。（四）疏散照明灯具安装方式车间、走廊、楼梯间应急灯均为普通灯，其安装方法如上所述。紧急出口标志灯的安装高度应在人群的正常视线范围内[5]。本工程室内高度为3M，标志灯底边与门框的距离不超过0.2m，安全标志灯的安装方式为在0.1M预埋墙的入口、二次入口、大堂门框处安装安全标志灯。为避免火灾时信号灯的烟雾遮挡，走廊和楼梯间的安全疏散信号灯应高出地面0.6m，并嵌入墙内。在大堂和休息区，楼梯两侧没有维护结构，安全疏散指示灯安装在走廊上方，天花板安装管道安装在0.5m处。（五）线路敷设方式本工程中疏散照明的线路为保证工作时的可靠性，选择穿钢管的方式暗敷于墙内、楼板内。（六）控制方式本工程疏散照明系统设置单独的配电回路，由EPS装置供给专门的应急照明配电箱；当出现紧急情况下，由EPS集中控制供电，当EPS出现故障后，由灯内蓄电池组各自供电控制。应急照明使用的灯具，为保证可靠性，用单联单控开关手动控制，走道、楼梯间的开关嵌入墙体安装，门厅用作疏散照明灯具的开关与值班室灯具开关同设置在值班房内。（七）持续时间由EPS供电时，EPS供电时间不小于90min，采用蓄电池工作的应急状态下，持续时间不小于30min。四、插座动力系统设计（一）插座的选择普通民用建筑的插头分为三类：普通插头、空调插头和弱电插头。该方案只针对强电部分，不需要弱电插座。普通插座与空调插座的区别在于，普通插座采用带电和零线连接，电压等级为220V。除三根带电电线外，空调插座也接地，额定电压为380V。本工程计算机、打印机、绘图仪、点钞机、绘图仪等均采用小功率单相负载，额定电压220V，额定电流10V，单相插座，小功率单相负载，220V，16a单相插座，夏季和冬季寒冷，需要使用空调。选择额定电压220V、额定电流16A的三相插座，在沸水中设置防溅单相插座。书房、电脑房、金融模拟室等。空间小。预计有多个工作室，一个单相，两个或三个插座，可同时防止儿童用金属棒刺伤插座造成触电，插座还必须有防护门。大空间、大数量人员模拟实训室、财务管理模拟实训室（10人）、国际贸易实务模拟实训室（10人）等空调安装；三相四路插座设计；客厅选用单相二极和三极插座。（二）插座的布置与安装布置插座要综合考虑房间内的办公设备的摆置，同时考虑为暖通、给排水专业的设备留有余地，为避免对弱电插座产生干扰，插座布置时间隙要留宽，同一个供电回路连接不超过十个。本工程内，插座主要采用沿墙布置，设置距地面高度0.3m，一楼手工模拟实训室插座除沿墙布置外，由于其房屋面积大、预计工作人数多，还补充选择有地面布置的插座。插座嵌入墙体安装。本工程选择的插座如REF_Ref22589\h表4.1所示。表STYLEREF1\s4.SEQ表\*ARABIC\s11本工程插座一览表名称型号数量(套)名称型号数量(套)单相二三极带保护门插座KA86Z223A10352单相二三极地面插座DDZ128T60-ZWA1612单相二三极防溅型插座KA86Z223F108三相四极带接地极插座KA86Z34A1647单相三级带保护门插座KA86Z13A1633卫生间开水处753.5（三）插座线路敷设方式本工程插座动力系统的线路采用埋入地板、嵌入墙体安装的方式。（四）插座控制方式本工程中单相二、三极插座与正常照明灯具共用照明动力配电箱控制，对于大功率的单相三极、三相四极插座，设置专属的动力配电箱控制。五、供配电系统设计（一）负荷等级和各级容量本工程供电负荷中，没有一级负荷，二级负荷是走道、楼梯间、值班室的照明用电，其余插座用电、各研究室、多功能模拟室等照明用电均为三级负荷。由已设置的灯具功率、插座容量计算得到，本工程系统总设备容量585.0kW，二级负荷4.2kW，三级负荷580.8kW。（二）供电电源本工程照明、插座动力主电源分别进线，由工程周边已有建筑变配电室备用回路电缆引入楼内低压总配电柜，供电电压均为380/220V。二级负荷中主要通道照明第二路电源由EPS供给，应急照明备用电源除由灯具内自带蓄电池组供给外，也采用EPS供给。（三）配电箱及回路设置本工程采用照明和电能分开供电。一层工作间内设两个总配电箱，配电箱采用每层箱式配电箱。一层有两个照明配电箱，一个为单相小功率插座，一个为单相配电箱，一个为al1-1和al1-2，两个为井口三相电源插座，编号为ap1-1和ap1-2；CZX沸水分配锅盒，浴室插座。将应急照明配电箱（ALI）放置在一楼。箱子应在同一建筑的每一层进行分配和编号。每层配电箱为辐射配电箱，照明配电箱为同一电器，显示在每个房间的一个回路中。配电箱的备用容量不得超过20%。（四）功率因数补偿为提高功率因数，本工程无功功率补偿部分在电缆引入总配电柜前已集中补偿；对已经选用的荧光灯采用节能镇流器补偿后功率因数达到0.95。（五）系统接地形式本工程接地形式采用TN-S系统，即除三根火线和零线外，还有一条保护接地线，工作零线只用作单相照明负载回路。（六）导线、电缆选型计算导线的选型由计算电流确定，本工程属于一般民用建筑，计算方法采用需要系数法，计算公式如下：有功功率PP无功功率QjsQ计算视在功率SjsS计算负荷电流IjsI计算内容涉及各楼层二级配电箱的进、出线负荷计算，一楼总配电箱进、出线负荷计算。以四楼照明动力配电箱AL4-2为例，计算其进线的电流，过程如下。配电箱AL4-2各回路功率如REF_Ref71898866\h表5.1所示：表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s11AL4-2配电箱各支路功率回路功率（kW）备注回路功率（kW）备注N10.5卫生间照明N93插座N20.5照明N103插座N30.7照明N113插座N40.9照明N123插座N50.9照明N132插座N60.7照明N142插座N73插座N15备用回路N83插座N16备用回路N1~N14各回路负荷功率相加得到Pe为26.2kW，考虑到备用回路的容量，取计算负荷为27kW；办公楼取同时系数Kx为0.85。计算有功负荷Pjs为P计算电流Ijs为I查阅相关图集，该配电箱进线选取导体截面为25mm2的WDZ-BYJ450/750无卤、低烟、阻燃型铜芯交联聚乙烯绝缘外套的导线。中性线截面同样选择25mm2，地线截面选取16mm2，该导线还耐热、耐腐蚀、抗拉强度高等性能。同理，可依次计算出各配电箱进、出线的计算电流，各配电箱计算负荷与计算电流结果详见设计图纸。最终算得本工程照明计算负荷150.2kW，计算电流为253.6A；动力计算负荷137.2kW，计算电流260.6A。应急照明系统选取导线时，还应考虑耐火的需求。（七）导线、电缆敷设方式本办公楼电气系统中，从外引入一楼总配电柜的的照明电源进线、动力电源进线，穿外径150mm的钢管埋入地下0.8m引进；总配电柜引入各楼层配电柜的导线，穿外径40mm的钢管，从走道的桥架引出，沿墙暗敷，给各配电箱配电。各配电箱引出沿墙、地板敷设的导线给用电设备。（八）低压断路器选型除电线电缆外，还应设置低压电器的控制电路。以al4-2配电箱为例，在计算36.6a的电流时，在回路末端，根据低压断路器的类型、极数、额定电流和分断能力，此处选择t1n-160-r50a/3P断路器。为了保护照明电路，应使用C型和s201s-c10微型断路器。带ds202s-c16/0.03断路器的插座保护电路有关断路器和其他配电箱的详细位置，请参考相关配电系统图纸。（九）配电箱选型由于各楼层没有专门的配电室，故各楼层使用的配电箱均采用嵌入墙体安装的安装方式，选择XRM系列；一楼的总配电柜采用XL51系列。六、防雷及接地设计（一）防雷类别建筑物的防雷等级由年预计雷击次数确定，相关公式如下：N=k×ND=A.k——校正系数；L——建筑物的长；W——建筑物的宽；H——建筑物的高。本工程在根据工程概况并查阅相关标准后，计算得到年预计雷击次数N：N=k×属于第三类防雷建筑。（二）防雷措施本工程高度未超过60m，以第三类防雷设计时，只需建筑外部防直击雷、建筑内部防电涌侵入即可，措施如下：将接闪带设于办公楼