电气工程及自动化毕业设计（论文）-某中学五层实验教学综合楼电气设计【全套图纸】

兰州交通大学毕业设计（论文） - I - 摘 要 本设计以建筑电气为基础，在低耗、环保、实用的原则下，根据提供的工程设计 资料，参照建筑电气的相关规范和标准，对供配电系统、照明系统、弱电系统及防雷 系统分别进行合理的设计。 照明灯具的布置和照度计算是照明设计的重要组成部分，直接影响照明设计质量。 照度计算的方法有单位功率法、利用系数法、逐点法三种，在本设计中采用单位功率 法确定灯具的安装数目。另外，在本次设计中对灯具的选择、安装也做了详细说明。 除此之外，本论文还主要对负荷计算、低压保护装置的选择、导线的选型做了详细介 绍。负荷计算的方法有需要系数法和二项系数法，本文采用需要系数法进行计算。在 低压保护装置的选择中介绍了断路器和自动开关的选择方法，在导线选型时，要考虑 导线的材料、绝缘护套及载流量。 最后，利用 AUTOCAD 及天正电气软件，根据提供的土建施工平面图，画出电气 工程图、配电系统图和弱电图。 关键词：建筑电气；照度计算；负荷计算；系统图关键词：建筑电气；照度计算；负荷计算；系统图 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 兰州交通大学毕业设计（论文） - II - Abstract The design is based on Building Electricity,in the principle of low energy consumption, environmental protection and utility, according to the information which is about engineering design, referring to relevant norms and standards which are related to Building Electricity, and then coming up with a reasonable design of power supply and distribution system, lighting system, light-current system, lightning protection system respectively. Setting up lighting and calculating illumination are important parts of lighting design, which affect the quality of lighting design directly. The methods of calculating illumination are unit power law, utilizing factor method and By-point method. In this design, the author use unit power law to determine how many lightings should be set up. In addition, the design describs in detail how to select lightings and fix them. Besides, the paper also comprehensively describes the load calculation, low-voltage protection device selection and wire selection. The methods of calculating load are required coefficient method and binomial coefficient method, in the paper, we calculated through required coefficient method. In the selection of low-voltage protection device, the paper describes how to select breaker and automatic switch. When choose a wire, its material, insulating sheath and carrying capacity should be taken into consideration. At last, according to Civil Construction Plans, AUTOCAD and Tianzheng Electrical Software are used to draw Electrical Engineering Drawings, distribution system maps and light-current system figures. Key words：Building electricity，Illumination calculation，Load calculation，System diagram 兰州交通大学毕业设计（论文） - III - 目 录 摘 要.I Abstract II 1 绪论.1 1.1 建筑电气概况1 1.2 设计原则及依据1 1.3 设计内容2 2 灯具选择及照明计算.3 2.1 学校照明要求及灯具选择3 2.1.1 学校照明.3 2.1.2 光源、灯具选择及灯具布置.4 2.2 照明计算方法5 2.3 本设计照度计算8 2.4 应急照明的设计10 3 负荷计算及低压电器选择.12 3.1 负荷分级及供电要求12 3.2 负荷计算13 3.2.1 需要系数法.13 3.2.2 本设计负荷计算.14 3.3 低压保护装置的选择16 3.3.1 熔断器的选择方法.16 3.3.2 自动开关的选择方法.17 3.4 电缆及导线选择18 3.4.1 导线概述.18 3.4.2 电缆及导线截面的选择方法.19 3.4.3 室内配电线路的敷设.20 3.4.4 本设计选用的导线线型及敷设方式.21 3.5 插座选择原则21 3.5.1 插座选择原则.21 3.5.2 插座安装.22 4 照明供配电系统设计.23 4.1 照明供电和设计的一般要求23 兰州交通大学毕业设计（论文） - IV - 4.2 低压配电系统23 4.2.1 低压配电方式.24 4.2.2 低压配电系统的结构.25 4.3 本综合楼配电系统的设计26 5 弱电系统的设计.27 5.1 概述27 5.2 有线电视系统设计27 5.3 电话通信系统设计28 5.4 本综合楼弱电系统的设计28 6 防雷和接地保护.30 6.1 防雷概述30 6.1.1 雷电的形成.30 6.1.2 雷电侵袭形式.30 6.1.3 变电所的防雷措施.30 6.2 本综合楼的防护措施 .31 结 论.33 致 谢.34 参 考 文 献.35 附录 A.36 兰州交通大学毕业设计（论文） 1 绪论 1.1 建筑电气概况 现代建筑电气技术是以电能、电子、电气设备及电气技术为手段来创造、维持和 改善限定空间和环境的一门综合性的技术。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合1。 随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消 防、防雷接地、通信、有线电视等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、 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。 建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下， 进行工业与民用建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、 电能节约、技术先进和经济合理2。 1.2 设计原则及依据 本次设计是对酒泉三中实验教学综合楼的电气设计，该实验教学楼共五层，建筑 高度 16.8m，占地面积 937.44m2。 设计中要结合实际需求，按照建筑设计的有关规范和标准，进行合理设计。设计 需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于 操作、管理和维护，减少综合投资。照明的设计要考虑到各项节能措施，尽可能的降 低电能损耗，节约有色金属，合理的利用铜、铝材质导线。另外建筑电气的设计应根 据地区条件、工程特点、规模和发展规划，正确处理近期和远期发展的关系，做到以 近期为主，考虑发展的可能性。积极采取经实践证明行之有效的新技术、新理论，努 力创造经济效益、社会效益、环境效益。 此次设计的目的是通过对该实验综合楼各个系统的设计实践，综合运用所学知识， 理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠 定必要的基础。具体的设计过程依据以下规范： 中小学照明设计规范 供配电系统设计规范(GB500521992) 建筑物防雷设计规范(GB500571994) 低压配电系统设计规范(GB500541995) 民用建筑电气设计规范(JGJ1992) 兰州交通大学毕业设计（论文） - 2 - 1.3 设计内容 本论文主要阐述了该酒泉三中实验教学综合楼电气设计的设计依据、原则和方法 及设计选择的结论等。论文共包括六大章内容。 第一章为绪论。介绍了本设计的设计原则及依据、设计内容及建筑电气概况。 第二章为灯具选择及照明计算。主要说明光源、灯具选择和照度计算，并依据单 位容量法进行照度计算，选择出各个房间合适的灯具数量，按照有关原则进行照明系 统的设计。 第三章为负荷计算及低压电器选择。主要说明负荷计算以及配电方式等内容的相 关原理、原则、方法等，并用需要系数法进行了负荷计算，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。并依据有关文献对负荷进行了分类， 针对不同级别负荷及负荷大小采取了不同的配电方式，并附带主要设备材料表以及设 计说明。 第四章为供配电系统设计。主要说明了照明供电设计的一般要求、低压配电系统 的方式及低压配电系统的结构，最后对本工程的配电系统设计做了详细说明。附带配 电系统图 1 幅（酒泉三中实验教学综合楼供配电系统图）。 第五章为弱电系统设计。弱电系统的设计包括电话系统设计、有线电视系统设计 及网络系统的设计，本章简单介绍了本实验教学楼中这三种系统的设计，综合考虑教 学楼整体的布局情况，结合每条导线的具体敷设方式，合理的分布和分配导线。附带 弱电系统图 1 幅（酒泉三中实验教学综合楼弱电系统图）。 第六章防雷和接地保护设计。本章简单介绍了变电所的防雷措施及本实验教学楼 的接地防雷措施。 兰州交通大学毕业设计（论文） 2 灯具选择及照明计算 2.1 学校照明要求及灯具选择 2.1.1 学校照明 (1) 照明要求 学校照明的好坏对学生的学习效率、卫生保健、防止近视等都有很大的影响。学 校照明主要有以下要求： 学生学习应有足够的照度，根据国家教委、卫生部的规定：“教室、实验室、 图书馆等学习场所，要求光线充足，通风良好；学生看书学习，要求照度良好；供学 生用的桌面照度为 100lx 至 300lx”。 学校以白天教学为主，但也有夜间授课或自习。因此，应保证教室有足够的采 光。朝南的单侧采光房间，晴天仅有自然光就足够了；而阴天、雨天和冬天的午后以 及朝北的房间，靠内侧往往很暗，应考虑用人工照明来补充照度。照明器的开关应按 补充白昼照明的需要进行控制。 应便于教师讲课时较容易看清教室四周的情况，以提高教学效果。 普通教室的照度标准一般用水平照度衡量，黑板处应考虑垂直照度，制图室则 应注意倾斜照度等。 灯具的选择和配置应尽量减少光幕反射的作用，以提高视觉功能和可见度。 本设计为酒泉三中综合实验教学综合楼电气设计，现行的中小学设计规范中 教室照度标准值为 150lx，然而鉴于此标准定于 20 世纪 80 年代，时间较早，与发达国 家的标准相差较大2。本设计参照国家标准及现在中小学教室的实际照度，列出了本设 计的照度值，各个部分的最低照度值见表 2.1。 (2) 一般教室照明 一般教室照明宜采用荧光灯具照明。荧光灯的布置多数要与黑板成直角方向排列。 此排列方式照度较均匀，眩光较少，减少了光幕反射。 (3) 黑板照明 黑板照明比一般教室的照明度高。由于黑板是用深色无光材料制成，且沿墙壁垂 直方向装设，如仅有天棚灯照明，则垂直照度不够，必须有专门灯具照射黑板。黑白 照明要求是： 学生不应受到黑板的反射眩光，并能很容易的看清黑板上的字迹，照射黑板的 灯具直射出来的光不应进入学生的眼眶，以免造成眩光。 兰州交通大学毕业设计（论文） - 4 - 教室讲课时，不应有眩光干扰。因此，投向黑板的照明器应装在教师水平视线 的 45仰角以上。 由于黑板吸收了很多光，故需保证较好的视看条件，黑板的垂直照度要高，黑 板表面各部分照度均匀相等。 黑板照明有三种方式：嵌入式、顶棚反射式、悬吊式。一般设计中，为了不使黑 板照度上下差别过大，光源应尽量远离黑板。一般可用两只 40W 荧光灯照明，本设计 中亦采用这种方法。 表 2.1 本设计中各部分的最低照度值 类别照度标准值（lx）备注 普通教室、合班 教室 200 课桌面 阅览室 250 课桌面 机械加工教室 200 机台面 值班室 100 地面 办公室 200 桌面 门厅 75 地面 饮水处、厕所 走道、楼梯间 20 地面 2.1.2 光源、灯具选择及灯具布置 (1) 光源选择 光源的种类应根据照明要求、适用场所的环境条件和光源的特点合理选用。光源 的安装功率由照度计算结果确定。 教室照明推荐使用荧光灯，因为荧光灯光效高、光色好、亮度低、节约电能，易 于满足照度均匀的要求。本设计中普通教室一律采用 40W 荧光灯，双管安装。 (2) 灯具的选择 在照明设计中，选择灯具应考虑的主要因素有： 兰州交通大学毕业设计（论文） 配光要求、灯具表面亮度、显色性能、眩光等。 环境条件。环境对防护式的要求。 协调性。灯具外型是否与建筑物和室内装饰协调。 经济性。如灯具效率、电功率损耗、投资运行费、节能效果等。 本设计联系实际，考虑到上述要求及学生的学习照度要求，普通教室采用带反射 罩的配罩型荧光灯具，型号为 YZ40-RL。走廊及楼道中采用声控搪瓷罩白炽灯，楼梯 间采用声控壁灯。 (3) 灯具的布置 灯具的布置是确定灯具在房间内的空间位置。它与光的投射方向、工作面的照度 及均匀性、眩光的限制和阴影等都有直接的影响。灯具布置是否合理还关系到照明安 装容量和投资费用，以及维护检修方便与安全等。灯具的布置是光照设计质量水平的 直观体现，需着重对待。灯具的布置，应根据生产设备或生活设施的分布情况、建筑 结构形式和视觉工作特点等条件来进行，从满足工作场所照度均匀、亮度的合理分布 以及限制眩光等次序来考虑灯具的布置方式和安装（悬挂）高度。其中照度的均匀性 是指工作面或工作场所的照度均匀分布特性，它用工作面上的最低照度与平均照度之 比来表示；而亮度的合理分布是使照明环境舒适的重要标志。为了满足上述要求必须 进行灯具的合理布置。 灯具的布置方式分均匀布置和选择布置两种。均匀布置适用于要求整个可视对象 平面照度分布均匀并且灯具间距和行距都保持一定的布灯方式；选择布置主要使局部 工作面上的照度加强或防止有阴影的布灯方式。一般教室的荧光灯布置都应与窗户平 行。 为了使在一个房间里照度比较均匀，必须协调好灯具的平面分布和竖向高度（顶 棚或梁距地高度、工作面高度）的关系。灯具之间的距离不能过大，离墙也不能太远。 一般采用“距高比”来控制灯具间的距离。灯具到墙壁的距离一般取灯具间距的 1/21/3，墙边无视觉作业时该距离取大些，反之取小些。 为限制直射产生的眩光，对于一般高为 2.83.5m 的房间，考虑灯具的检修和照明 的效率，不希望灯具挂得太高，通常在 2.23.0m 之间5。 2.2 照明计算方法 照明计算的方法通常有利用系数法、单位功率法和逐点计算法三种。利用系数法、 单位功率法主要用来计算工作面上的平均照度；逐点计算法主要用来计算工作面上任 兰州交通大学毕业设计（论文） - 6 - 意点的照度。任何一种计算法都只能做到基本准确。本设计中照明的计算一律采用单 位功率法。下面对单位功率法做进一步的描述。 单位功率法的实质是单位面积的安装功率，用每单位被照水平面上所需要灯的安 装功率来表示。为了简化计算，可根据不同的照明器型、不同的计算高度、不同的房 间面积和不同的平均照度要求，应用设计手册列出表格，供设计时查用。该方法通常 称为单位功率法。单位功率法计算非常简单，但计算结果不准确，一般适用于生产及 生活用房平均照度的照明设计方案或初步设计的近似计算。初步设计时，还可以按单 位建筑面积照明用电指标来估算照明功率。 单位功率法 (1) 计算公式 每单位被照面积所需的灯泡安装功率 (2.1) A nP A P P L 0 式中 房间安装光源的总功率(W)； P 房间的总面积(m2)；A 房间灯的总盏数；n 每盏灯的功率(W)； L P 单位功率，即房间每平方米应装光源的功率(W/ m2)； 0 P (2) 使用单位容量法求照明灯具的安装容量或灯数 单位功率取决于以下各种因素：灯具类型，最小照度，计算高度及房间面积， 0 P 顶棚、墙壁、地面的反射系数和照度补偿等。此外还与照明的布置和所选用的灯泡K 效率有关。 表 2.2 和表 2.3 分别列出了带反射罩荧光灯单位面积的安装功率及伞形灯（搪瓷罩 灯）单位面积的安装功率，本实验教学综合楼设计中灯具安装的数量一律参照表 2.1、 表 2.2 和表 2.3 进行计算。考虑到节能、设计情况的不同，其中的照度达到要求即可。 一楼高度为 5.1m，其余楼层高均为 3.9m。设计中荧光灯均采用吊杆安装，杆长为 0.6m。搪瓷罩灯和声控灯均为吸顶安装。楼梯间安装的为声控壁灯，安装高度为距地 2.2m。安全指示灯及疏散灯也为吊杆安装，杆长为 0.6m。 兰州交通大学毕业设计（论文） 本设计照度计算一律按照公式(2.1)计算，下面结果仅为达到照度值时的安装灯具 数目，在绘制图纸时，要根据实际的需求进行调整。另外单位容量法计算的灯具安装 数目与实际的考察结果相差较大，不能只局限于计算的结果安装灯具数目，要联系到 实际情况，实地调查中小学照明情况后安装的灯具数目更接近实际。 表 2.2 带反射罩荧光灯单位面积安装功率(w/m2) 荧光灯照度（lx）计算高度 （m） 房间面积 （m2） 305075100150200 2-3 1015 1525 2550 50150 150300 300 以上 3.2 2.7 2.4 2.1 1.9 1.8 5.2 4.5 3.9 3.4 3.2 3.0 7.8 6.7 5.8 5.1 4.7 4.5 10.4 809 7.7 6.8 6.3 5.9 15.6 13.4 11.6 10.2 9.4 8.9 21 18 15.4 13.6 12.5 11.8 3-4 1015 1520 2030 3050 50120 120300 300 以上 4.5 3.3 3.2 2.7 2.4 2.1 1.9 7.5 6.2 5.3 4.5 3.9 3.4 3.2 11.3 9.3 8.0 6.8 5.8 5.1 4.8 15 12.4 10.6 9 7.7 6.8 6.3 23 19 15.9 13.6 11.6 10.2 9.5 30 25 21.2 18.1 15.4 13.5 12.6 表 2.3 伞行灯单位面积安装功率(w/m2)(搪瓷罩灯) 白炽灯照度（lx）计算高度 （m） 房间面积 （m2） 510152040 2-3 1015 1525 2550 50150 150300 300 以上 2.6 2.2 1.8 1.5 1.4 1.3 4.6 3.8 3.2 2.7 2.4 2.2 6.4 5.5 4.6 4.0 3.4 3.2 7.7 6.7 5.8 4.8 4.2 4.0 13.5 11.2 9.5 8.2 7.0 6.5 3-4 1015 1520 2030 3050 50120 120300 2.8 2.5 2.2 1.8 1.5 1.3 5.4 4.5 3.8 3.4 2.8 2.3 6.9 6.1 5.3 4.6 3.9 3.3 8.6 7.7 6.7 5.7 4.8 4.4 15 13.1 11.2 9.4 7.8 6.5 兰州交通大学毕业设计（论文） - 8 - 300 以上 1.22.12.93.65.8 2.3 本设计照度计算 (1) 一层照明计算 一楼厕所、盥洗室：安装搪瓷罩白炽灯。 已知 ， 2 m92.252 . 76 . 3A 2 0 W/m7PW40 L P 求得 4 40 92.257 L 0 P AP n 其余楼层的厕所面积和一楼一样，安装的荧光灯数一样。 机械加工专业实训教室：安装格栅三管荧光灯。 已知 ， 2 m13.3036 . 33)322 . 7(42 . 4A 2 0 W/m 6 . 12PW120 L P 求得 31 120 13.303 6 . 12 L 0 P AP n 门厅：安装双管荧光灯。 已知 ， 2 m153)6 . 622 . 4()32 . 7(A 2 0 W/m8 . 5PW80 L P 求得 10 80 1538 . 5 L 0 P AP n 值班室、配电室：安装双管的荧光灯。 已知 ， 2 m24.302 . 42 . 7A 2 0 W/m8 . 6PW80 L P 求得 3 80 24.308 . 6 L 0 P AP n 走廊和楼梯口：安装 25W 带伞的搪瓷罩白炽灯和 25W 的声控壁灯。 兰州交通大学毕业设计（论文） 每个楼梯口安装两个 25W 的声控壁灯，走廊接近七米安装一个搪瓷罩白炽灯。其 它楼层的都和第一层一样，再不做详细描述。 (2) 二、三层照明计算 实训教室：安装双管荧光灯。 已知 ， 2 m48.6022 . 42 . 7A 2 0 W/m 6 . 13PW80 L P 求得 10 80 48.60 6 . 13 L 0 P AP n 合班教室：安装双管荧光灯。 已知 ， 2 m72.9032 . 42 . 7A 2 0 W/m 6 . 13PW80 L P 求得 14 80 72.90 6 . 13 L 0 P AP n 教师办公室：安装双管的荧光灯。 已知 ， 2 m24.302 . 42 . 7A 2 0 W/m 4 . 15PW80 L P 求得 5 80 24.30 4 . 15 L 0 P AP n 大合班教室：安装双管的荧光灯。 已知 ， 2 m108152 . 7A 2 0 W/m 6 . 13PW80 L P 求得 18 80 108 6 . 13 L 0 P AP n 楼层厕所、盥洗室：安装搪瓷罩白炽灯。 已知 ， 2 m92.252 . 76 . 3A 2 0 W/m7 . 6PW40 L P 求得 兰州交通大学毕业设计（论文） - 10 - 3 40 92.257 . 6 L 0 P AP n 以下楼层和二、三楼一样 (3) 四层照明计算 普通教室：同二、三层实训教室。 学术报告厅：同二、三层大的合班教室。 (4) 五层照明计算 普通教室：同四层普通教室。 阅览室：安装双管荧光灯。 已知 ， 2 m72.9032 . 42 . 7A 2 0 W/m 4 . 15PW80 L P 求得 16 80 72.90 4 . 15 L 0 P AP n 会议室：同二、三层合班教室。 以上计算出了各个教室的灯具安装数目，详细的安装高度和接线方式见附图（酒 泉三中实验教学综合楼强电系统设计图）。 2.4 应急照明的设计 (1) 疏散应急照明 为保证人员在发生事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。在疏散通道 地面上提供的照度应达到 1lx，最低不得小于 0.2lx。此外，在安全出口和疏散通道的 明显位置还要设有标志指示灯。 (2) 安全应急照明 在正常照明突然熄灭时，为保证潜在危险场所(如医院手术间)的人员人身安全而 设置的照明。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。 (3) 备用应急照明 正常照明发生事故时，能保证室内活动继续进行的照明，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。 (4) 转换时间的确定 兰州交通大学毕业设计（论文） 转换时间根据实际工程及有关规范规定确定。 备用照明的转换时间不应大于 15s。 疏散照明的转换时间不应大于 15s。 安全照明的转换时间不应大于 0.5s。 转换时间的确定主要从必要的操作、处理及可能造成事故、经济损失考虑，某些 场所要求更短的转换时间，对于有严重危险的生产场所，应按其生产实际需要确定。 对于疏散照明和备用照明只要采用自动转换是容易实现的。即使使用柴油发电机组作 为应急电源，采用自动启动、自动转换也是可以实现的。 (5) 应急照明的安装位置及其光源的选择 疏散指示标志照明主要在疏散通道的拐角处或交叉处、较长的疏散通道中间等处 设置疏散指示标志灯。疏散通道中间所设置的疏散指示标志灯的数量，按其间距不大 于 20确定；疏散指示标志灯的安装位置一般确定在疏散通道、通道拐角处以及楼梯m 间的侧面墙上；安装高度离地面 1.0以下，选择具有防机械损伤和防触电措施的灯具，m 以确保灯具和人身的安全。 安全出口标志照明主要在阅览室通往室外的出口和应急出口处、各层通向楼梯间 (或电梯间)的出口处设置安全出口标志灯。出口标志灯安装在出口门内侧的上方，一 般安装高度为疏散门上方 0.20.3。m 应急照明灯主要安装在阅览室、走廊、疏散楼梯间等处。 本设计只有应急照明和疏散照明，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。 本工程中，应急照明电源采用自带蓄电池。应急照明选用环型荧光灯，安全出口 标志灯 10W，疏散标志灯 10W。 兰州交通大学毕业设计（论文） - 12 - 3 负荷计算及低压电器选择 3.1 负荷分级及供电要求 电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程 度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。 (1) 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡时。 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。 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：重大交 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负荷。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。 对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承 担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心以及经常用于重要国际活动的大量人员 集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及 计算机网络正常工作，或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为 特别重要负荷。 一级负荷的供电“应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不 致同时受到损坏”。但在实际设计中为了满足一级负荷的供电，可以采用两路高压供 电，但当供电不能满足要求时，应设自备发电机，故可以采用一路高压电源加一路备 用电源供电，当一级负荷容量较大时，应采用两路高压供电。对于特别重要的负荷供 电，除了必须采用两路高压外，还必须设置应急电源（应急柴油发电机），并且该电 源中严禁接入其他负荷。 (2) 二级负荷 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。 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。 兰州交通大学毕业设计（论文） 二级负荷的供电要求“宜由两回线路供电”，即当发生电力变压器故障或线路常 见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。设计中常采用两路电源供电，一路 高压电源，另一路备用电源（柴油发电机组），但当负荷较小或地区供电条件困难时， 可由一回 6kV 及以上专用架空线供电。 (3) 三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求。 3.2 负荷计算 负荷是指发电机或变电所供给用户的电力，其衡量标准为电气设备（发电机，变 压器和线路）中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。 负荷计算的目的在于正确的选择电气设备和电工材料，例如进线开关容量和进户 线截面的大小，建筑物的电力变压器容量等，同时也为能合理的进行无功功率补偿提 供依据。在进行负荷计算时，要考虑环境影响及社会因素影响，并未将来的发展留有 适当的余地。负荷计算常用的方法有需要系数法、二项系数法、负荷密度法等。本设 计选用需要系数法进行计算。学校用电设备的需要系数及功率因数如表 3.1 所示。 表 3.1 学校用电设备需要系数及功率因数 用电设备分类需要系数功率因数 照明 0.850.9 插座（9-10 个） 0.60.9 应急照明 10.9 3.2.1 需要系数法 (1) 用电设备组的计算负荷 有功功率 (3.1) exjs PKP 无功计算负荷 (3.2)tgPQ jsjs 视在计算负荷 兰州交通大学毕业设计（论文） - 14 - (3.3) 2 js 2 jsjs QPS 计算电流 三相 (3.4) cos3 NL js js U P I 单相 (3.5) cos e js js U P I 式中 设备总容量(kW)； e P 需要系数； x K 用电设备的额定电压(kW)； e U 用电设备的标称线电压(kV)； NL U 用电设备的功率因数。 cos (2) 配电干线的计算负荷 有功功率 (3.6)( jsxPjs PKKP 无功功率 (3.7)tan( jsxPjs PKKQ 视在功率 (3.8) 2 js 2 jsjs QPS 3.2.2 本设计负荷计算 根据照明配电箱为三相供电，支路为单相供电，所以本设计中照明配电箱负荷计 算按照公式(3.5)进行计算，回路的负荷计算按照公式(3.4)进行计算，具体的计算过程 如下。 兰州交通大学毕业设计（论文） (1) 一层照明配电箱 南面配电箱 配电箱内总容量：，kW82 . 6 e PkW37 . 6 85 . 0 82 . 6 exjs PKP 计算电流：A37.13 732 . 1 9 . 022 . 0 37 . 6 cos3 NL js js U P I 其余配电箱负荷计算的详细计算过程同上，再不做详细叙述。 北面配电箱 配电箱内总容量：，kW59 . 5 e PkW95. 3 js P 计算电流：A47 . 7 js I (2) 二、三层照明配电箱 南面配电箱 配电箱内总容量：，kW85 . 6 e PkW73. 5 js P 计算电流：A54.10 js I 北面配电箱 配电箱内总容量：，kW44 . 5 e PkW72 . 3 js P 计算电流：A11 . 7 js I (3) 四层照明配电箱 南面配电箱 配电箱内总容量：，kW92 . 7 e PkW07 . 6 js P 计算电流：A66.10 js I 北面配电箱 配电箱内总容量：，kW24 . 6 e PkW07 . 6 js P 计算电流：A34.11 js I (4) 五层照明配电箱 南面配电箱 配电箱内总容量：，kW22 . 7 e PkW6 js P 计算电流：A11.11 js I 北面配电箱 兰州交通大学毕业设计（论文） - 16 - 配电箱内总容量：，kW40 . 5 e PkW25. 5 js P 计算电流：A64 . 9 js I (5) 回路 照明回路 设备总容量：，kW2 e PkW7 . 1285 . 0 exjs PKP 计算电流：A58 . 8 9 . 022 . 0 7 . 1 cos e js js U P I 插座 设备总容量：，kW2 e PkW2 . 126 . 0 exjs PKP 计算电流：A23 . 6 9 . 022 . 0 2 . 1 cos e js js U P I 应急照明 设备总容量：，kW12 . 0 e PkW12 . 0 exjs PKP 计算电流：A62 . 0 9 . 022 . 0 12 . 0 cos e js js U P I 各个回路的负荷计算只计算了每项回路中功率最大的一条回路，根据此回路的计 算电流可选出断路器的型号及导线的型号。其余回路的断路器型号及导线型号同功率 最大的回路，负荷计算再不做详细叙述。 (6) 总配电箱 配电箱内总容量：，kW39.52 e PkW91.4139.5285 . 0 exjs PKP 计算电流：A75.70 732 . 1 9 . 022 . 0 9 . 41 cos3 NL js js U P I 3.3 低压保护装置的选择 低压配电线路需要实施过电流保护。过电流保护装置一般采用熔断器和自动开关。 引起线路过电流的原因是短路或过载。短路大多因线路的绝缘破坏而引起，过载则主 要因用电负荷的盲目增加而引起。因此，配电线路的保护一般分为短路保护和过载保 护两种。通常照明线路按过载保护要求选定保护装置。 兰州交通大学毕业设计（论文） 3.3.1 熔断器的选择方法 熔断器主要是选择熔体的额定电流，并按短路电流检验其动作灵敏度和分段能力。 (1) 熔体额定电流的确定 对于照明线路，熔体的额定电流： (3.9) jmer IKI 式中为线路的计算电流；为照明线路熔体可靠系数，取决于电光源启动状况 j I m K 和熔断器特性。当时，对于白炽灯、荧光灯均取值为 1。A60 er I (2) 按短路电流检验动作灵敏度 为了熔断器动作可靠，应按下式检验其灵敏度，即应满足 (3.10) tr er dmin K I I 被保护线段最小短路电流。接地系统中为单相接地短路电流，在中性点 dmin I 不接地系统中为两相短路电流。 熔断器动作系数，一般取 4，有爆炸危险场所取 5。 tr K (3) 按短路电流检验分析能力 因为一般熔断器经受回路的冲击电流时在 0.01S 熔断，故应满足下式 (3.11) cher II 熔断器的最大开断电流。 er I 回路的冲击短路电流有效值。 ch I 3.3.2 自动开关的选择方法 自动开关是选择其脱扣器的整定电流，计算与校验的步骤与熔断器相同。 (1) 脱扣器整定电流的确定 对于照明线路，脱扣器整定电流按下列公式确定： (3.12) jst1t1 IKI (3.13) jst3t3 IKI 兰州交通大学毕业设计（论文） - 18 - 式中，分别是长延时，瞬时脱扣器整定电流；而，是相应这两种脱扣 t1 I t3 I t1 K t3 K 器的可靠系数，通常取 1，取 6。因为脱扣器的额定电流是按大于或等于线路计 t1 K t3 K 算电流确定，所以其整定电流有可能大于额定电流。 (2) 按短路电流校验动作灵敏度 为了使自动开关可靠动作，必须检验其灵敏度，即应满足下式 (3.14) tz t23 dmin K I I 为自动开关脱扣器的短延时或瞬时整定电流；为自动开关的动作系数，取 23 I tz K 1.5。 上述检验熔断器和自动开关的动作灵敏度时，采用了不同的动作系数。熔断器的 动作系数大而自动开关的动作系数较小。这是由于熔断器具有反时限特性，过电流倍 数越大，熔断时间越短；而自动开关只要过电流大于瞬时或短延时脱扣器的整定电流， 就会瞬时动作或短延时动作。设计规程中要求自动开关的动作系数为 1.5。 3.4 电缆及导线选择 3.4.1 导线概述 导线的种类大体有以下几种。从材料上分有：铝芯线，铜芯线等；从绝缘及护层 方面分有：橡皮绝缘导线，塑料绝缘导线以及油浸纸绝缘电力电缆，交联聚乙烯绝缘 聚氯乙烯护套电力电缆，裸铝护套电缆，裸铅护套电缆等7。 导线分为电线和电缆两大类型。电线一般有以下几种： (1) 聚氯乙烯绝缘线。此类导线绝缘性能良好，制作工艺简便，价格较低，可用于 室内明敷或穿管，但对气温适应能力较差，不宜室外敷设。主要型号： BLV，BV，BVR，BVV，BLVV。以上的字母：“L”表示为铝芯线，无此字母的为 铜芯线。字母“V”表示塑料绝缘护套，单个字母“V”的为单层，两个字母“V”的 为双层。上述型号的字母代号的意义以下均同。 (2) 橡皮绝缘线。此类导线弯曲性能较好此类导线弯曲性能较好，对气温适应较广， 有棉纱编制和玻璃丝编织两种，其中玻璃丝编织可以用作室外架空线或进户线。主要 型号：BLX，BX，BBLX，BBX。 (3) 氯丁橡皮绝缘线。此类导线具有前两类电线的优点，且耐油性能好，老化时间 较慢，适宜作室外架空线及进户线。主要型号：BLXF，BXF。 电缆的结构包括导电芯、绝缘层和保护层几个部分。常用电缆型号： 兰州交通大学毕业设计（论文） (1) 油浸纸绝缘电力电缆。这种电缆有铅包或铝包两种护套，其特点是耐热性能强， 耐电压强度高，介质损耗低，使用寿命长，但弯曲性能较差。主要型号： ZQ，ZLQ，ZL，ZLL。 (2) 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。这种电缆的绝缘性能，弯曲性能，抗腐 蚀性能均较好，且护套轻，耐腐蚀。主要型号：VV，VLV7。 在很多建筑电气中，低压线路一般都用耐压为 500V 的 BV500 型铜芯塑料线，也 可考虑选用铝芯塑料线 BLV-500 型8。根据实际需要，本会议室设计全部线路定位 BV 铜芯型聚氯乙烯绝缘线。 3.4.2 电缆及导线截面的选择方法 选择导线的截面是电气设计中一个重要组成部分。选择导线的截面要保证供电的 安全可靠，要充分利用导线的负载能力。在进行导线截面的选择时，应从下列四个方 面考虑。 (1) 发热因素。当导线电流通过导线时，就会发热，使温度升高。当所流过的电流 超过其允许电流时，就会破坏导线的绝缘性能，严重时还会发生触电或火灾。所以应 当按导线的允许载流量来选择截面，保证导线在通过负荷电流时，最高温度不超过所 规定的允许温度。 (2) 机械强度因素。导线截面的选择必须满足机械强度的要求，保证供电线路安全 运行，设计导线截面不应小于最小允许截面。 (3) 电压损失因素。电流通过导线时，由于线路上有电阻和电抗存在，除产生电能 损耗外，还产生电压损失，当电压损失超过一定的数值后，将导致用电设备端子上的 电压不足，严重时还会影响用电设备的正常运行。因此，必须根据线路的允许电压损 失来选择导线的截面，或者根据已知的截面校验线路的电压损失是否超过允许范围。 (4) 导线允许温升因素。导线截面允许通过的电流大于该线路导线的长期工作电流 时，就可以保证它的实际温升不超过允许温升。导线截面允许通过的电流与环境温度 和敷设方式有关。在按发热因素选择导线的截面时，应注意标准工作环境温度后进行 适当选择。 以上四种因素是一般情况下导线选择的依据。本设计中导线的选择考虑到以上的 因素，再根据下表 3.2 选取。 表 3.2 聚氯乙烯绝缘电线穿钢管辐射的载流量（A） 2 根单芯管径（mm） 截面 mm2 25303540 支线干线 兰州交通大学毕业设计（论文） - 20 - BV 型铜 芯 1 1.5 2.5 4 6 10 13 17 25 33 43 59 12 16 24 31 41 56 11 15 23 29 39 53 10 14 21 27 36 49 15 15 15 15 20 2525 3 根单芯管径（mm） 截面 mm2 25303540 支线干线 表 3.2 聚氯乙烯绝缘电线穿钢管辐射的载流量（A） 续表 3.2 BV 型铜 芯 1 1.5 2.5 4 6 10 12 16 22 30 38 52 11 15 21 28 36 49 10 14 20 26 34 46 10 13 18 24 31 43 15 15 15 20 20 2532 3.4.3 室内配电线路的敷设 (1) 一般规定 电线、电缆的敷设应根据建筑物的性质、用电设备的分布及环境特征等因素确定， 应避免因外部热源、腐蚀或污染物存在对布线系统带来的影响，并防止在敷设及使用 过程中因受冲击、振动和建筑物伸缩、沉降等各种外界应力作用带来的损害。 敷设方式分明敷设和暗敷设两种。明敷设是导线由支持件或者在管子、线槽等保 护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处；暗敷是导线在管子、线槽等保护体内， 敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等内部，或者在混凝土板孔内敷线等。 (2) 导线敷设方式 瓷（塑料）线夹、鼓形绝缘子、针式绝缘子布线。适用于正常环境的室内外场 所和挑檐下。 绝缘导线直敷。直敷布线应采用护套绝缘电线，其截面不宜大于 6；电线 2 mm 垂直至地面低于 1.8m 部分，应穿管保护；不得将绝缘电线直接埋入墙壁、顶棚的抹灰 层内。 (3) 绝缘导线穿管敷设 兰州交通大学毕业设计（论文） 明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属管布线，应采用水、煤气钢管；明、暗敷于 干燥场所的布线可采用电线管或半硬塑料管。 2 根绝缘导线穿于同一根管时，管内径不应小于两根导线外径之和 1.35 倍（立 管）；3 根及以上绝缘导线穿于同一管时，导线的总截面积不应大于管内净面积的 40%。 穿管的交流回路，应将同一回路的所有相线和中性线穿于同一根管内。不同回 路的线路不应穿于同一根管内。 (4) 线槽布线 线槽布线分金属线槽、塑料线槽及地面内暗装金属线槽。金属线槽适用于正常环 境明敷，但对金属有严重腐蚀的场所不应采用，若线槽加封闭槽盖，可在建筑顶棚内 敷设；塑料线槽适用于正常环境的室内场所，但在高温和易受机械损伤