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某商场建筑电气工程设计 商场供电系统毕业设计【含CAD图纸】

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某商场建筑电气工程设计 商场供电系统毕业设计【含CAD图纸】.zip
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CAD图纸【34张】.dwg
DS01 商场A区低压网络配电图.dwg
DS02 商场A区主接线图.dwg
DS03-DS05 商场A区低压配电系统图.dwg
DS06-DS07 商场A区中压配电系统图.dwg
DS08-DS16 A区动力配电箱系统图.dwg
DS17-DS22 A区照明配电箱系统图.dwg
DS23-DS27 商场A区动力平面图.dwg
DS28-DS29 商场A区照明平面图.dwg
DS30-DS31 消火栓泵二次回路图.dwg
DS32-DS33 商场A区防雷接地平面图.dwg
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编号:13502655    类型:共享资源    大小:3.09MB    格式:ZIP    上传时间:2019-01-19 上传人:机****料 IP属地:河南
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含CAD图纸 某商场建筑电气工程设计 商场供电系统毕业设计【含CAD图纸】 商场 建筑 电气 工程设计 供电系统 毕业设计 cad 图纸
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内容简介:
某商场建筑电气工程设计学 生:学 号:指导教师:专 业:摘 要 该文通过阅读所给的某商场建筑平面图、该商场建筑电气设计要求以及建筑电气设计相关规范,对该商场进行建筑电气工程设计,其中主要内容包括变配电系统的设计、动力配电与二次控制回路设计、地下层照明与照明配电设计和防雷接地系统设计。 本设计将通过AutoCAD绘图软件绘制某商场的低压配电网络图、低压开关柜系统图、变压器主结线图、配电箱系统图、建筑照明平面图、建筑动力平面图、消火栓泵二次回路图和防雷接地系统图,并打印出图纸。关键词:建筑电气,工程设计,变配电系统,动力控制,照明,防雷接地IIIABSTRACTThis article is proposed to complete a building electrical engineering design for a given commercial building by reading its architectural plans, consulting its building electrical design requirement and relevant norm. The major contents includes the design of transformer and matcher electric system, the design of power equipment electrical distribution and electrical secondary circuit control, the design of underground illumination and its electrical distribution, and the design of lightning protection and ground connection system. This project will provide low voltage power distribution network diagram, low voltage switchgear system diagram, transformer main wiring diagram, distribution box system diagram, building lighting plan, building power plan, hydrant pump control schematic and lightning protection and ground connection system diagram by AutoCAD software. All the diagrams will be printed.Key words: Architecture Electric, Building Design, Transformer and matcher Power System, Power Control, Lighting, Lightning protection and ground connection 重庆大学本科学生毕业设计(论文) 目录目 录中文摘要ABSTRACT1 引言11.1 建筑电气工程设计概述和意义11.1.1建筑电气设计概念11.1.2建筑电气设计发展现状11.1.3建筑电气设计意义11.2 本次设计概述21.2.1设计对象概况21.2.2设计依据21,2,3设计主要内容22 变配电系统设计32.1 低压网络配电结构设计32.1.1负荷种类分类与负荷分级32.1.2低压网络接线形式确定42.1.3变压器主结线设计52.2 负荷计算与短路电流计算52.2.1干线负荷计算52.2.2干线截面积选择72.2.3 变压器容量确定92.2.4干线短路电流计算102.3 低压断路器选择与校验122.3.1低压断路器的选择122.3.2过载保护与短路保护整定142.3.3热稳定性校验162.4 低压开关柜选择172.4.1开关柜型号选择172.4.2开关柜方案号选择172.4.3低压配电系统图设计192.5 中压开关柜的选择192.5.110kV系统主结线形式设计与短路电流、计算电流确定192.5.2开关柜型号选择202.5.3开关柜方案号选择212.5.4中压线路热稳定性校验222.5.5中压配电系统图设计233 动力配电与控制设计243.1 动力配电243.1.1动力设备起动方式243.1.2动力设备保护类型与整定243.1.3动力配电箱系统图设计253.1.4动力平面图设计253.2 消火栓泵控制设计253.2.1消火栓泵控制要求253.2.2消火栓泵二次控制回路及其流程264 地下层照明与照明配电设计284.1 照明要求284.1.1 照明种类与方式确定284.1.2 照明标准值确定284.1.3 灯具数量与型号确定294.1.4 应急照明设计314.2 照明配电设计324.2.1 照明配电箱系统图设计324.2.2 照明平面图设计325 防雷接地设计335.1 防雷类别确定335.2 防雷接地措施设计345.2.1外部防雷系统设计345.2.2防反击与闪电电涌侵入设计355.3.3防雷平面图设计356 结论36参 考 文 献37VI1 引言1.1 建筑电气工程设计概述和意义1.1.1建筑电气设计概念建筑电气是以电气技术为手段,在有限的空间内创造人性化生活环境的一门学科。而建筑电气设计,是通过国家制定的相关规范,将供配电、照明、综合布线等电气技术相结合,以为建筑打造一个安全可靠而舒适的用电环境为目的,对建筑进行变配电系统、照明、动力控制、消防等电气设计。1.1.2建筑电气设计发展现状 目前,建筑工程设计分为六个阶段:规划、方案、初步设计、施工图设计、施工服务和验收。而建筑电气工程设计便在初步设计阶段开始进行。建筑电气工程设计的主要对象从大类来区分有强电和弱电两类,详细区分后设计对象有变配电、电气控制、照明、防雷接地与电气安全、火灾自动报警、电话配线与有线电视网络、数据通信网络、安防系统和其他智能化系统。随着人类社会进步、建筑逐步实现智能化,建筑电气由原来涉及供配电、照明、防雷接地的简单学科上升到了与物理学、光电学、电磁学、通信学等各类学科相联系的复杂学科。如今,建筑电气设计行业已经成为建筑设计行业中不可或缺的一部分,并且建筑电气设计已日益成熟,已经能够做到将供配电、照明、通信、综合布线以及消防紧密结合,实现建筑电气智能化的水平。1.1.3建筑电气设计意义(1)对建筑用电的意义一个可靠性高的建筑电气设计会带来安全而舒适的建筑用电环境。对建筑内部一级负荷采用双电源供电,使其在某一电源故障情况下仍可以正常运行;将应急照明作为独立的回路从变配电所引出,当建筑内部停电后可以确保应急照明正常工作;对电力设备较多的房间可设立设备控制中心,减少了系统的出线,并且更加有利于控制电力设备。(2)对当代建筑电气专业学生的培养意义建筑电气设计是建筑电气专业学生的最终目标,具有重大的培养意义。在设计过程中,学生可以采用对比的方法得出最佳方案,如低压断路器的选择、配电网络系统的设计等;也可以通过设计熟悉和掌握相关规范,如绘制照明平面图和动力平面图时注意规范标注。通过此次设计,学生可以扎实自己的专业知识,并且培养独立思考、独立解决工程问题的能力,为今后在工作单位中进行正式的建筑电气设计打下基础。该课题所涉及的规范很多,这也可以培养学生阅读规范的能力,拓展知识面和就业面。1.2 本次设计概述1.2.1设计对象概况 本次设计对象为一中型百货商场A区,为一类高层。该商场A区地上共有七层,地下共有两层,地下层高4.5m,地上层高3.9m,总建筑面积28343.52平方米。商场负二层有变配电室、水泵房、制冷机房、柴油发电机房等重要设备站房,负一层和六层用作餐饮用途,包括餐厅和厨房,消防控制室设置在负一层。1到5层为商场。该商场内含有大量一级负荷与三级负荷,大部分分布在负二层与顶层。1.2.2设计依据(1)建筑电气专业相关辅导书、教科书(2)国家相关规范及标准: a.供配电系统设计规范 GB50052-2009b.通用用电设备配电设计规范 GB50055-2011c.建筑照明设计标准 GB50034-2013d.建筑物防雷规范 GB50057-2010e.低压配电设计规范 GB50054-2011f.建筑电气制图标准 GB50786-2012T1,2,3设计主要内容(1)变配电系统设计:包括低压配电网络结构确定、负荷分类及负荷计算、短路电流计算、干线截面确定、低压断路器选择、低压中压开关柜选择等内容;(2)动力配电与控制:包括动力配电方式、二次回路控制原理等内容;(3)地下层照明与照明配电:包括照明灯具的选择、照度计算、照明标准值的确定以及照明配电等内容;(4)防雷接地系统设计:包括防雷类别划分、防雷措施、电涌保护设计等内容。412 变配电系统设计2.1 低压网络配电结构设计2.1.1负荷种类分类与负荷分级根据商场动力平面图和商场照明平面图,该商场负荷分布如下表所示:商场负荷分布表表2.1负荷所在楼层负荷名称负荷数量负荷代号-2层给水加压泵2台01SD、01SD消火栓泵3台02SD、03SD、023SD消火栓稳压泵2台04SD、04SD喷淋泵3台05SD、06SD、056SD喷淋稳压泵2台07SD、07SD消防梯基坑排污泵2台08SD、08SD冷水机组4台ALS-1、ALS-2、ALS-3、ALS-4冷却水泵4台21SDQ、22SDQ、23SDQ、24SDQ冷冻水泵4台11SDD、12SDD、13SDD、14SDD柴油发电机房送风机1台41F-S柴油发电机房排风机1台42F-P柴油发电机冷却泵3台41SDQ、42SDQ、412SDQ站房照明普通照明防火卷帘应急照明楼梯间照明-1层扶梯2台排风机1台03F-P空调机1台-11KT消防控制中心普通照明防火卷帘应急照明楼梯间照明1-6层空调机12台XXKT扶梯12台空调排风机12台XXKP普通照明应急照明防火卷帘楼梯间照明7层普通电梯2台DT2、DT3消防电梯1台DT1柴油发电机冷却塔2台41SDT、42SDT冷却水塔4台31SDT、32SDT、33SDT、34SDT排风机1台02F-P卫生间风机1台08F-P正压送风机6台04F-JS、05F-JS、06F-JS、07F-JS送风机2台01F-JS普通照明应急照明楼梯间照明根据负荷分布表可以将商场负荷大致分类:普通照明、应急照明和楼梯间照明属于照明负荷;各类消防泵、电梯、扶梯、各类风机属于动力负荷;制冷机组、冷却水泵、冷却水塔、空调机、空调排风机属于空调负荷。根据供配电系统设计规范GB50052-2009中对负荷分级的规定,将商场各类负荷进行负荷分级。中断供电将会造成人员伤亡,并导致重大经济损失的,列为一级负荷,有:消火栓泵、消火栓稳压泵、给水加压泵、喷淋泵、喷淋稳压泵、排污泵、柴油发电机排风机和送风机、柴油发电机冷却水塔和冷却水泵、应急照明、各类风机;其余属于一级负荷之外的,列为三级负荷。2.1.2低压网络接线形式确定根据一级负荷和三级负荷的供电要求,确定不同负荷的接线方式。其中一级负荷采用双电源供电,这里用两路10kV进线作为两个供电电源,柴油发电机作为备用电源;三级负荷采用单电源供电即可。由于消防水泵数量较多,功率较大,因此在水泵房设立水泵房控制中心集中供电。根据这个思路另设立柴油发电机房中心和制冷机组中心进行集中供电。其余负荷如照明负荷、电梯、风机等均采用树状式配电。需要注意,消防控制中心、消防电梯和应急照明按照消防要求,不应与其他负荷共用一供电回路,需单独供电,增加可靠性。根据以上低压网络供配电设计可画出低压网络配电图,详见附录。2.1.3变压器主结线设计 由于该商场变配电所有两路10kV进线,因此可以将负荷合理进行分配。这里选择四台变压器,由于空调负荷有功率较大的制冷机组,因此用两台变压器T3和T4连接空调负荷。根据一级负荷和三级负荷不同供电要求,这里将一级负荷全部作为变压器T1的负载,三级负荷大部分作为T2的负载。T1和T2之间有联锁装置,保证正常时不会造成电压回流,在T2故障时由T1向T2下的一级负荷供电。另设柴油发电机带一级负荷作为备用电源,并与T2联锁。变压器主结线图详见附录。2.2 负荷计算与短路电流计算2.2.1干线负荷计算负荷分级和接线形式确定后,开始进行干线负荷计算。以水泵房控制中心这条干线为例,采用需要系数法进行负荷计算。首先根据负荷性质进行分组,分别计算每组的设备功率和计算功率、。对01SD、01SD,有:根据供配电系统附录附表一,取水泵的需要系数为0.8,功率因数为0.8,则为0.75。故有:用同样的方法可得对2SD、03SD、023SD有:对05SD、06SD、056SD有:对04SD、04SD、07SD、07SD有:取同时系数,得水泵房控制中心干线总计算负荷:由公式得水泵房控制中心干线计算电流为对于其他干线,计算方法与上述相似,各条干线的需要系数与功率因数根据负荷性质查供配电系统附录附表一与建筑电气常用数据04DX101-1,同时系数见供配电系统4.3。最后得出各条干线计算负荷如下表所示:干线负荷数据表表2.2干线名称计算有功功率(KW)计算无功功率(KVAR)计算负荷SC(KVA)计算电流IC(A)水泵房控制中心109.3197.36146.38222.40水泵房冷却水泵140105175265.88水泵房冷冻水泵83.262.4104158.01空调制冷机组1196147245372.23空调制冷机组2196147245372.23空调制冷机组3196147245372.23空调制冷机组4196147245372.23发电机房通风机64.57.511.39发电机房控制中心4533.7556.2585.46排污泵1291522.79站房照明6.443.17.1410.85普通照明(-2-1)7435.5282.1124.73普通照明(1-2-1)89.442.91299.17150.67普通照明(1-2-2)89.442.91299.17150.67普通照明(3-4-1)89.442.91299.17150.67普通照明(3-4-2)89.442.91299.17150.67普通照明(5-7-1)91.944.112101.94154.88普通照明(5-7-2)91.944.112101.94154.88空调机组145.6109.2182276.51排风(烟)机42.330.1451.9478.91扶梯78.4104.27130.46198.21楼梯照明2023.04消防控制中心1010.214.2921.71发电机冷却水塔5.764.327.210.94屋顶冷冻水塔35.226.44466.85普通电梯消防电梯9.682212.8729.2616.136.6124.4655.62应急照明7033.677.65117.97防火卷帘1.20.91.52.282.2.2干线截面积选择以水泵房控制中心干线为例,干线采用YJV四芯绝缘电缆。根据干线载流量大于干线计算电流的原则,查询建筑电气常用数据表6.8,初选出干线载流量为271A,截面积为95(设环境温度为40,敷设方式为敷设在空气中)。但考虑到实际环境温度、敷设方式与理想环境温度与敷设方式有差异(实际环境温度取45),需要将载流量乘以修正系数。查询建筑电气常用数据表6.26和供配电系统图9-7,得温度修正系数为0.9,并敷修正系数为0.8。这里采用一个小技巧,即用计算电流除以修正系数得修正计算电流:只要干线载流量比大即可。可以看出,初选的载流量不能满足条件,因此需要将截面积增大。查询建筑电气常用数据表6.8可最终确定该干线的载流量为314A,截面积120。根据上述方法可以确定所有干线的截面积,列表如下:干线截面积表表2.3干线名称表称允许载流量(A)标称线缆截面积(mm2)实际允许载流量(A)实际线缆截面积(mm2)水泵房控制中心27195314120水泵房冷却水泵水泵房冷冻水泵3141741205041422318570空调制冷机组14141855823*150+70(四根单芯)空调制冷机组24141855823*150+70(四根单芯)空调制冷机组34141855823*150+70(四根单芯)空调制冷机组44141855823*150+70(四根单芯)发电机房通风机发电机房控制中心排污泵29115292.5252.540143494356站房照明普通照明(-2-1)291742.55040223470普通照明(1-2-1)1745022370普通照明(1-2-2)1745022370普通照明(3-4-1)1745022370普通照明(3-4-2)1745022370普通照明(5-7-1)1745022370普通照明(5-7-2)1745022370空调机组314120414185排风(烟)机911611525扶梯22370314120楼梯照明292.5404消防控制中心292.5404发电机冷却水塔292.5404屋顶冷冻水塔普通电梯913816491681610消防电梯68109116应急照明1433517450防火卷帘201.5404注:所有干线均采用YJV四芯绝缘电缆;动力线路中性线截面积为相线的一半,照明线路中性线截面积与相线相等。2.2.3 变压器容量确定根据变压器主结线图,可以计算出每台变压器的计算负荷。对T1,将其所带负载干线的计算有功功率、计算无功功率分别相加得:则变压器T1的计算负荷为:设有功负荷系数,无功符合系数,则变压器T1平均功率因数为:根据供电要求,变压器低压侧功率因数不得小于0.95,故需要对T2进行无功功率补偿。设,。由公式得变压器T1无功补偿容量为变压器T1经过补偿后,计算负荷为:取变压器负载率为80%,则可以计算出变压器T1容量为:取。根据上述计算方法可以确定所有变压器的容量,列表如下:变压器无功补偿及容量表表2.4变压器编号补偿前计算负荷(KVA)补偿后计算负荷(KVA)无功补偿容量(KVA)负载率额定容量(KVA)T1727.50647.18173.880.8800T2509.10467.4197.350.7800T3638549.24179.920.9630T4665572.49187.530.9630注:变压器T2所带的消防设备在变压器正常运行情况下不计入计算负荷中。查询电气安全附表1可得变压器型号,列表如下:变压器型号表表2.5变压器编号额定容量(kVA)联结组标号额定电压(kV)空载损耗(W)短路损耗(W)短路电压(%)T1800Dyn1110/0.4155075006T2800Dyn1110/0.4155075006T3T4630630Dyn11Dyn1110/0.410/0.41350135062006200662.2.4干线短路电流计算以水泵房控制中心干线为例,已知其截面积为120,查询电气安全附表23得短路电阻,短路电抗,相保电阻,相保电抗。根据干线设备所在位置,估算出干线长度为20m。则有:查电气安全附表25得变压器短路电阻、短路电抗、相保电阻和相保电抗为:忽略母线的短路阻抗与相保阻抗,可以计算出干线短路阻抗为:相保阻抗为:则该干线末端三相短路电流为:末端两相短路电流为:末端单项短路电流为根据上述方法可以计算出所有干线的短路电流,列表如下:干线短路电流表表2.6干线名称末端三相短路电流(KA)末端两相短路电流(KA)末端单相短路电流(KA)水泵房控制中心16.23514.06010.833水泵房冷却水泵13.82411.97211.161水泵房冷冻水泵13.27811.4998.421空调制冷机组113.45211.65111.603空调制冷机组213.45211.65111.603空调制冷机组313.45211.65111.603空调制冷机组413.45211.65111.603发电机房通风机发电机房控制中心7.62816.0026.60613.8582.1337.560排污泵站房照明2.2313.2111.9322.7810.5810.835普通照明(-2-1)17.06014.77413.953普通照明(1-2-1)15.01113.0008.742普通照明(1-2-2)普通照明(3-4-1)15.01115.01113.00013.0008.7428.742普通照明(3-4-2)15.01113.0008.742普通照明(5-7-1)11.68810.1225.673普通照明(5-7-2)11.68810.1225.673空调机组14.53312.5869.656排风(烟)机4.5753.9621.231扶梯6.3345.4851.493楼梯照明0.8290.7180.266消防控制中心1.3191.1420.327发电机冷却水塔0.8160.7070.201屋顶冷冻水塔3.0132.6090.781普通电梯2.9252.5330.732消防电梯3.1602.7370.808应急照明9.2408.0023.807防火卷帘6.3345.4851.493若计算干线首端短路电流大小,则短路阻抗即为变压器短路阻抗,相保阻抗即为变压器相保阻抗。则有:2.3 低压断路器选择与校验2.3.1低压断路器的选择低压断路器是一种开关与保护功能结合的开关保护电器,具有开关电器、短路保护、过载保护、过电压保护等功能。低压断路器良好地将继电保护、断路器和断路器操纵机构结合在一起,在低压系统中用途广泛。这里需要分清低压断路器两个参数的含义:壳架等级电流与额定电流。壳架等级电流是指低压断路器开关的额定电流,选择低压断路器时不能小于;而额定电流指的是低压断路器脱扣器上的额定电流,一个低压断路器可以选择若干种额定电流的脱扣器。与的关系为:等于低压断路器装设的最大。各条干线计算电流、截面积和短路电流确定后,便可进行低压断路器的选择工作。查询相关低压断路器产品样本便可找到适合该干线的低压断路器。其实满足要求的低压断路器有很多种,但从中选择出最优的方案才是本次设计的目的。这里选择了两种低压断路器进行比较,一种为施耐德Compact NSX型塑壳断路器,另一种为施耐德CVS系列塑壳断路器。下面对两种低压断路器进行简单的方案比较:CVS系列塑壳断路器额定绝缘电压为690V,额定工作电压440V,额定冲击电压为8kV。热磁脱扣单元为TM-D型,但在作过载保护时长延时脱扣器动作电流为固定值不能调整,即为非选择型。电子脱扣单元为ETS2.3型,只能安装于额定电流为400A和630A的脱扣器中,且作短路保护时瞬时脱扣器整定电流不可调。总的来说,CVS系列低压断路器具有较大的约束性。而Compact NSX型低压断路器则要灵活很多。首先,其额定绝缘电压为800V,比CVS高;热磁脱扣单元为TM-D与TM-G型两种,前者作配电保护,后者作电动机保护。另外,Compact NSX型断路器的TM-D脱扣器作过载保护时长延时脱扣器动作电流是可调的,为选择型。电子脱扣单元有Micrologic 2与Micrologic 5/6A或E脱扣单元,可应用于额定电流为40A到630A的脱扣器中,且瞬时脱扣器整定电流均可调整。此外,Micrologic 6A或E脱扣单元还可用作接地故障保护。综上可以看出,Compact NSX低压断路器相对CVS系列低压断路器灵活性好,精确度高,应用广泛。因此干线低压断路器均采用Compact NSX型。根据脱扣器额定电流大于干线计算电流的原则,可以选出每条干线的低压断路器。所有断路器都选择电子脱扣单元,因为电子脱扣单元作短路保护时带有可调的短延时脱扣器动作值,这样可以满足短路时干线低压断路器与终端低压断路器的配合要求。各条干线低压断路器型号及产品号列表如下:干线低压断路器型号表表2.7干线名称计算电流IC(A)低压断路器型号低压断路器产品号普通照明(3-4-1)150.67NSX160FLV430880普通照明(3-4-2)150.67NSX160FLV430880普通照明(5-7-1)154.88NSX160FLV430880普通照明(5-7-2)154.88NSX160FLV430880楼梯照明3.04NSX100FLV429882站房照明8.72NSX100FLV429882普通电梯24.46NSX100FLV429827扶梯198.21NSX250FLV431860空调机组276.51NSX400FLV432775普通照明(1-2-1)150.67NSX160FLV430880普通照明(1-2-2)150.67NSX160FLV430880应急照明117.97NSX160FLV430880发电机房控制中心85.46NSX100FLV429825发电机房通风机11.39NSX100FLV429828发电机冷却水塔10.94NSX100FLV429882消防控制中心21.71NSX100FLV429882消防电梯55.62NSX100FLV429825排风(烟)机66.97NSX100FLV429825排污泵22.79NSX100FLV429828普通照明(-2-1)124.73NSX160FLV430880防火卷帘2.28NSX100FLV429828水泵房控制中心222.40NSX400FLV432775屋顶冷冻水塔66.85NSX100FLV429825空调制冷机组1372.24NSX500FLV432975空调制冷机组2水泵房冷冻水泵372.24158.01NSX500FNSX250FLV432975LV431160空调制冷机组3372.24NSX500FLV432975空调制冷机组4372.24NSX500FLV432975水泵房冷却水泵303.86NSX400FLV4327752.3.2过载保护与短路保护整定对选好的低压断路器,需要进行过载保护和短路保护的整定,若整定不满足要求需要重新选择断路器型号。由于Compact NSX为选择型断路器,因此其脱扣器动作值可调,整定较方便。(1) 过载保护整定过载保护的目的是防止线路被过载产生的温升损坏,缩短线路的寿命,因此过载保护对线路保护十分重要。以楼梯照明干线为例,该干线计算电流为3.04A,选择的低压断路器型号为NSX100F,脱扣器额定电流,允许载流量为40A,产品号LV429882。查询该产品样本,可以得到其长延时脱扣器动作电流在18A-40A内可调。由低压配电设计规范GB50054-20116.3.3规定:则可以确定的取值范围,这里取为20A。(2) 短路保护整定根据低压配电设计规范GB50054-20116.2.4:当短路保护电器为断路器时,被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时脱扣器整定电流的1.3倍。仍以照明干线为例,查询产品样本可以得到其短延时脱扣器整定电流范围: 瞬时脱扣器整定电流范围:根据规范要求,取最不利的情况(短路电流为末端单相短路),若则满足灵敏性。故这里取,。根据以上方法可以对每条干线的低压断路器进行过载保护整定与短路保护整定,整定值列表如下:干线低压断路器整定值表2.8干线名称长延时额定整定电流(A)短延时额定整定电流(A)瞬时额定整定电流(A)普通照明(3-4-1)1609001600普通照明(3-4-2)1609001600普通照明(5-7-1)1609001600普通照明(5-7-2)1609001600楼梯照明20100200站房照明20100500普通电梯30150425扶梯200600750空调机组30030004800普通照明(1-2-1)1609001600普通照明(1-2-2)1609001600应急照明125500800发电机房控制中心100600900发电机房通风机12156750发电机冷却水塔204080消防控制中心25100200消防电梯60350425排风(烟)机70490750排污泵25100400普通照明(-2-1)1609001600防火卷帘1890400水泵房控制中心26018204800屋顶冷冻水塔70350425空调制冷机组147028205670空调制冷机组247028205670水泵房冷冻水泵18512954800空调制冷机组347028205670空调制冷机组447028205670水泵房冷却水泵320320048002.3.3热稳定性校验根据公式 得可以计算出满足短路热稳定性的线路最小截面积。可若线路计算电流较小,选择的截面积较小,然而短路点流很大,这样满足热稳定性后的最小截面积就很大,有时候工程上不会采用很大截面的线路,这样会造成不必要的浪费。本设计干线采用的Compact NSX为限流型断路器,巧妙地解决了这个问题。限流型断路器的特点是限制了线路短路电流的能力,使其远远低于预期短路电流值,从而可以减小线路的截面积。查询Compact NSX断路器限流曲线如下图所示:图2.3 Compact NSX断路器限流曲线以水泵房控制中心干线为例,末端三相短路电流为16.23kA,断路器型号为NSX400。在图中查热应力曲线得被限制的的能量约为。取热稳定系数,该干线截面积为120。则有故热稳定满足要求。根据上述方法对每条干线进行热稳定校验,均满足热稳定要求。2.4 低压开关柜选择2.4.1开关柜型号选择低压开关柜,也叫低压配电柜,是安装于变配电室,用于集中放置低压配电干线和低压保护装置的设备,起到电力的传输作用。低压开关柜有四种形式:固定式、固定间隔式、固定间隔插接式和抽出式。本次设计主要选用固定间隔插接式低压开关柜,间隔中开关电器采用插接装置插接接入柜内,便于工作人员维修。查询低压开关柜相关样本,最终选择施耐德Blockset低压开关柜。开关柜型号与部分参数如下:额定绝缘电压:1000V额定工作电压:400/690V AC额定频率:50/60HZ水平母线额定值:最大7200A额定短时耐受电流:30/50/85/100kA额定短时峰值电流:63/105/187/220kA接地系统:TT-IT-TNS-TNC对普通的配电柜,选择Blockset D型,柜体采用模块化结构,每个柜体有效安装高度为40个模数,包括了开关隔室和母线隔室。柜宽有600mm到1200mm多种,柜深有600mm和1000mm两种。对电容补偿柜,选用Blockset Dc型,有效安装高度为40个模数,最大安装容量为400kVar。2.4.2开关柜方案号选择(1)计算变压器计算电流对变压器T1,已知其无功补偿后计算负荷为647.2kVA,则其计算电流为同理,变压器T2无功补偿后计算负荷为467.4kVA,则计算电流为(2)进线柜方案号确定根据该商场建筑平面图中变配电室的位置和地下层高度(4.5m),确定变压器进线方式为顶部进线。根据计算的变压器计算电流和进线方式查询Blockset D型配电柜方案号,得到满足条件的方案号如下表:进线柜方案表2.9方案号额定电流(A)主要元件分断能力(kA)模数尺寸(高宽深)2A630-1600NS630b-160050/70922006001000联络柜的选择方式与进线柜选择方式相同,具体方案号如下表:联络柜方案表2.10方案号额定电流(A)主要元件分断能力(kA)模数尺寸(高宽深)3A630-1600MT08-16N250/65/85/1001222009001000(3)出线柜方案号确定根据该商场建筑平面图中变配电室的位置和地下层高度,确定其出现方式为从柜体顶部出线。根据每条干线的计算电流、断路器型号以及出现方式查询Blockset D型柜方案号,得到3种满足要求的方案号如下表:出线柜方案1表2.11方案号额定电流(A)主要元件分断能力(kA)模数尺寸(高宽深)7A100NSX100/3PNSX100/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/1506622009001000出线柜方案2表2.12方案号额定电流(A)主要元件分断能力(kA)模数尺寸(高宽深)7D400NSX400/3PNSX400/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/150121222009001000出线柜方案3表2.13方案号额定电流(A)主要元件分断能力(kA)模数尺寸(高宽深)7B160NSX160/3PNSX160/4P36/50/70/100/15036/50/70/100/1506622009001000(4)电容柜方案号确定根据表2.4可查询Blockset Dc型电容柜方案号,满足条件的方案如下表所示:电容柜方案表2.14方案号补偿能力(kVar)分断能力(kA)主要元件模数尺寸(高宽深)DC17570NSX400/INFD630LC1-DMKISFT100362200700600 柴油发电机的开关柜型号与方案号选择与变压器相同,可参照上述开关柜型号。2.4.3低压配电系统图设计开关柜型号和方案号确定后,根据断路器型号将所有干线分组,并布置到对应的开关柜中。所有开关柜内容的集合便可组成低压配电系统图。画出的低压配电系统图详见附录2.5 中压开关柜的选择2.5.110kV系统主结线形式设计与短路电流、计算电流确定(1)主结线形式确定该商场有两条10kV进线,四台变压器,故可以考虑单母线结线形式,每路10kV进线带两台变压器。考虑到变压器T3和T4所带的空调负荷为季节性负荷,为了充分利用两路进线而不造成电力资源的浪费,可以将T1与T3分为一组,T2与T4分为一组,分别与一路10kV进线相连。(2)短路电流确定设10kV变配电所变压器T0容量为40MVA,额定电压为110/11kV,短路电压为10.5%,短路损耗为156kW,空载损耗为40.4kW,空载电流为0.58。又设变配电所到商场变配电室的线缆长度为1km。根据供配电系统5.4“标幺值计算三相短路电流”可以计算出中压进线末端三相短路电流。但在工程中可根据工程经验作近似处理,故这里取最不利的情况:。(3)进线与出线计算电流确定对出线计算电流,可当作是低压变压器高压侧额定电流:式中为出线计算电流,为低压变压器高压侧额定电流,为低压变压器高压侧额定电压,为低压变压器额定容量。以变压器T1和T3为例,分别将,和,代入上式可得:同理,可以算出出线接变压器T2和T4的计算电流:对进线计算电流,仍可用上式计算,只是将改为进线所带变压器计算负荷之和,改为变压器T0低压侧额定电压。以进线所带变压器为T1和T3为例,已知其计算负荷分别为602.4kVA与549.2kVA,可计算出该进线的计算电流为:同理,另一条带变压器T2和T4为负载的进线计算电流为:2.5.2开关柜型号选择按防护程度分类,中压开关柜有半封闭式和封闭式之分,而封闭式又分为箱式、间隔式与铠装式。箱式开关柜仅有少量分隔或没有分隔,防护等级较低;间隔式开关柜有较多分隔,但分隔材料为非金属材料,防护等级略高;铠装式也有较多分隔,且分隔材料为金属,防护等级最高。按柜内设备装置型式分类,中压开关柜分为固定式和移开式。固定式开关柜内所有元件都是固定安装的,较为经济;移开式开关柜中元件可以抽出,供电可靠性高,并且便于工作人员维修。考虑到该商场负荷种类繁多,负荷量大,一级负荷所占比重较大,需要防护等级很高的开关柜,因此选用移开式的金属铠装中压开关柜。查询相关产品样本,最终确定选用常熟的KYN28A-12交流金属封闭开关柜。其主要参数如下图所示:图2.2 KYN28A-12开关柜参数2.5.3开关柜方案号选择根据进线计算电流、出线计算电流、额定电压等参数查询KYN28A-12开关柜相关方案号,从而选出进线柜、PT柜、测量柜和出线柜。各柜体具体参数如下表所示。进线柜方案表2.15方案编号02柜体尺寸(宽深高)80015002200额定电流630-1250A真空断路器CV11电流互感器 LLZZBJ9-103避雷器 YH5W3带电显示器DXN11计量柜方案表2.16方案编号31柜体尺寸(宽深高)80015002200额定电流630-1250A电流互感器 LLZZBJ9-102电压互感器 JDZ10-10JDZ-10*2高压熔断器 XRNP1-103带电显示器DXN11PT柜方案表2.17方案编号22柜体尺寸(宽深高)80015002200额定电流630-1250A电压互感器 JDZ10-102高压熔断器 XRNP1-10JDZX110-10*3避雷器 YH5W3带电显示器DXN11出线柜方案表2.18方案编号10柜体尺寸(宽深高)80015002200额定电流630-1250A真空断路器CV11电流互感器 LLZZBJ9-103高压熔断器 XRNP1-101避雷器 YH5W3带电显示器DXN112.5.4中压线路热稳定性校验开关柜型号与方案号确定后,可对中压线路进行热稳定校验。根据所选择的真空断路器型号CV1,查询其具体参数如下图:图2.4 CV1真空断路器具体参数根据图中所给的断路器4s额定短时耐受电流最小为为25kA,而中压末端三相短路电流为20kA,故易得 因此中压线路的断路器满足热稳定性要求。2.5.5中压配电系统图设计 中压开关柜选择完成后,便可绘制中压配电系统图。绘制范围由变配电所10kV电源进线开始,到低压变压器馈线出现为止,图中标明开关柜型号和方案号、线缆编号等信息。中压配电系统图见附录。3 动力配电与控制设计3.1 动力配电3.1.1动力设备起动方式动力设备常见起动方式分为全压起动和降压起动,而降压起动又有星三角起动、自耦降压起动、软启动和延边三角形起动等多种起动方式。判断动力设备采用何种起动方式是动力配电设计的第一步。根据通用用电设备配电设计规范GB50055-20112.2.3,可确定全压起动的条件:机械能承受全压起动的冲击转矩;配电母线电压负荷2.2.2中规定;制造厂对电动机的起动方式无特殊规定。另外,全压起动条件有一个经验公式,可以通过该公式粗略确定动力设备是否采用全压起动。该公式为:式中电动机启动电流(A);电动机额定电流(A);变压器额定容量(kVA);电动机额定功率(kW);电动机效率,一般取0.87;电动机功率因素,一般取0.8。以排污泵08SD为例,条件负荷表中给出其电动机为Y系列电动机,额定功率7.5kW,额定电流15A,起动电流105A,所接变压器T2容量为800kVA。将数据代入上式得:因此08SD满足全压起动条件,可以采用全压起动方式。按照上述方法对该商场动力设备每台电动机进行计算,可以确定每台电动机均满足上述公式,故该商场所有动力设备电动机均可采用全压起动方式。3.1.2动力设备保护类型与整定动力设备保护类型有短路保护、接地故障保护、过载保护、低电压保护等。根据通用用电设备配电设计规范GB50055-20112.3中对电动机保护的相关规定,可以总结出电动机保护的以下要求:(1)交流电动机应装设短路保护和接地故障保护,当交流电动机的短路保护器件满足接地故障保护的要求时,短路保护器件应兼作接地故障保护;(2)瞬动过电流脱扣器或过电流继电器的整定电流应为电动机额定电流的12倍,熔断器的额定电流应大于电动机的额定电流;(3)过载保护可动作于切断电源,也可动作于信号。热过载继电器整定电流应按通用用电设备配电设计规范GB50055-2011式2.3.9确定。通过了解该商场动力设备的使用情况和分布位置,综合考虑后得出如下结论:所有动力设备均设置短路保护和过载保护,短路保护兼作设备的接地故障保护。除消防设备和消防电梯的过载保护动作于信号外,其余动力设备过载保护动作于切断电源。由于该商场动力设备大部分为Y系列电动机,额定电流与起动电流已给出,故可根据建筑电气常用数据04DX101-1中表7.3“Y系列电动机起动、保护电器及导线选择”确定其断路器整定电流和热继电器整定电流的参考值。以排污泵为例,查询表7.3得动力设备配电断路器额定电流为63A,整定电流为20A;接触器额定电流为16A,热继电器整定电流为19A。没有给出型号的动力设备可以作近似处理,即型号为Y系列,起动电流为额定电流的7倍,仍可查询此表。该商场动力设备回路断路器均选用施耐德NSX系列断路器,接触器选择iCT系列,热继电器选择T系列。3.1.3动力配电箱系统图设计动力设备的保护类型和整定值确定好后,便可绘制动力配电箱系统图。图中应标明断路器、接触器和热继电器的型号、额定电流以及整定电流;应标明配电箱编号、型号、总计算功率、总设备功率和计算电流。属于一级负荷的动力设备要使用双电源互投装置,并标明其型号。动力设备回路中要标明设备名称或代号、额定电流和额定功率。动力配电箱系统图祥见附录。3.1.4动力平面图设计动力配电箱系统图绘制完成后,根据配电箱系统图内容在商场动力平面图上绘制动力配电箱和动力回路。绘制过程中需要注意,动力配电箱的位置要选择恰当,尽量坐落在能看见动力设备的地方,便于对设备进行控制。另外,在动力平面图上应标明动力配电箱编号和设备功率,回路因标明回路编号、线缆型号与根数、敷设方式和敷设部位。动力平面图详见附录。3.2 消火栓泵控制设计3.2.1消火栓泵控制要求根据火灾自动报警系统设计规范GB50116-20134.3“消火栓系统的联动控制设计”规定,消火栓泵的联动控制要求如下图:图3.1 消火栓系统联动控制设计根据设计要求,对该商场消火栓系统进行联动控制设计。该消火栓系统采用消火栓泵两用一备的方式,#1泵、#2泵和#3泵分别为02SD、03SD、和023SD。所有消火栓泵均设立消防外控(消防控制中心直接控制)、消火栓箱按钮控制、消防应急控制三种控制类别,手动控制和自动控制两种控制方式,以及水池水位过低报警信号、故障信号、自投和报警指示等信号模块。3.2.2消火栓泵二次控制回路及其流程消火栓泵二次控制回路见附录,以#1泵为例,其控制流程如下:(1)手动控制 按下控制电源开关S,将转换开关SAC1打到手动挡位置,按下起动开关SF1。此时继电器KM1得电,使接触器开关KM1闭合,同时继电器开关KM1闭合自锁手动起动回路,#1泵起动。KM1闭合后,中间继电器KA1得电,开关KA1闭合,消火栓箱内按钮指示灯亮;(2)自动控制消火栓箱内起泵 按下控制电源开关S,将转换开关SAC1打到自动挡位置,按下某一楼层的某个消火栓箱内常闭按钮SEm。此时继电器KA4-1得、失电,原本处于断开的常闭开关KA4-1重新闭合,使继电器KA5得电,开关KA5闭合接通继电器KM1,KM1闭合后启动#1泵。同时KA5的闭合接通时间继电器KT3,KT3的闭合使KA5闭锁起到控制电路送电延时的效果。KM1闭合后,中间继电器KA1得电,开关KA1闭合,消火栓箱内按钮指示灯亮;(3)自动控制消防外控按下控制电源开关S,将转换开关SAC1打到自动挡位置。有火灾发生时,消防控制中心的消防外控开关K闭合,继电器K1得电。开关K1闭合接通接通继电器KM1,KM1闭合后启动#1泵。KM1闭合后,中间继电器KA1得电,开关KA1闭合,消火栓箱内按钮指示灯亮;(4)自动控制消防应急控制按下控制电源开关S。当火灾情况紧急时,按下消防紧急按钮SF,直接接通继电器KM1,KM1闭合后启动#1泵。KM1闭合后,中间继电器KA1得电,开关KA1闭合,消火栓箱内按钮指示灯亮;(5)备用自投设#1泵、#2泵为工作泵,#3泵为备用泵,将转换开关SAC1、SA23打到自动挡,SAC3打到备用档,按下控制电源S。正常工作情况下,KA5闭合,常闭开关KM1和KM2断开。若#1泵或#2泵故障,则常闭开关KM1或KM2将重新闭合,接通回路。这时时间继电器KT2得电,开关KT2延时闭合接通继电器KA8,KA8闭合后直接接通继电器KM3,KM3闭合后启动#3泵。同时KA5闭合与KA8闭合将接通备用自投指示灯HY2,并触发故障报警铃HA2。按下SBR2后,继电器KA9得电,常闭开关KA9断开可解除警报;(6)水源水池水值过低及过载报警按下电源控制开关S。当水池液位过低时,液位开关SL闭合,接通继电器KA3。开关KA3闭合接通指示灯HY1并触发响铃HA1报警。按下SBR1后使继电器KA6得电,常闭开关KA6断开可解除警报。当消火栓泵过载时,热继电器常闭开关KH1、KH2或KH3断开,使继电器KA10失电。常闭开关KA10失电后重新闭合,接通指示灯HY1并触发响铃HA1报警。按下SBR1后使继电器KA6得电,常闭开关KA6断开可解除警报。4 地下层照明与照明配电设计4.1 照明要求4.1.1 照明种类与方式确定(1)照明种类确定根据照明的目的,可以概括出照明的种类有5种:正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明与障碍照明。正常照明指满足正常工作设置的室内外照明;应急照明指正常照明故障后继续工作、人员安全和顺利疏散的照明,包括疏散照明、安全照明和备用照明;值班照明指非工作时间值班人员观察所用照明;警卫照明指用于警卫室重点目标的照明;障碍照明指避免航空危险而设置的照明。根据建筑照明设计标准GB50034-20133.1的相关规定,确定该商场地下层照明种类为正常照明和应急照明,其中应急照明应设置备用照明和疏散照明。 (2)照明方式确定根据照明的手段,可将照明划分为4种方式:一般照明、局部照明、分区一般照明与混合照明。一般照明使整个照明场所获得均匀的水平照度;分区一般照明需要提高特定区域的照度;局部照明是为了满足照明范围内某些部位特殊需要而设置的照明;混合照明是由一般照明和局部照明共同组成的照明。根据建筑照明设计标准GB50034-20133.1的相关规定,该商场地下层只设置一般照明即可。4.1.2 照明标准值确定查看该商场建筑平面图,可以总结出商场地下两层房间的种类。负二层有变配电室、水泵房、柴油发电机房、制冷机房、水池、库房、车库和值班室;负一层为厨房、餐厅、空调机房与卫生间。根据建筑照明设计标准GB50034-2013第5章关于照明标准值的相关规定,可以确定地下两层主要房间的平均照度、照度均匀度等照明标准值,列表如下:地下层各房间照明标准值表4.1房间名称工作面平均照度(lx)眩光值照度均匀度显色指数变配电室0.75水平面2000.660水泵房地面1000.660柴油发电机房0.75水平面2000.660制冷机房地面1000.660水池地面1000.660值班室0.75水平面3000.660库房地面1000.460车库地面500.660厨房0.75水平面5000.780餐厅0.75水平面200220.680卫生间地面750.4604.1.3 灯具数量与型号确定以变配电室为例,在建筑平面图上测量其房间尺寸为:式中为长度,为宽度,为层高。由表4.1可知,变配电室的工作面高度,平均照度。则该房间室空间高度室形指数室空间比地面空间比顶棚空间比设顶棚反射比、墙面反射比、地面反射比,则等效顶棚反射比墙面平均反射比地面空间平均反射比等效地面反射比根据、查询电气照明技术附录7-1得利用系数。根据表4.1选择飞利浦TBS318-2TL-D36W/33-640灯具,其显色指数为62Ra,满足规范要求;单个灯管的功率为36W,光通量2975lm。设维护系数为0.8,则根据平均照度的计算公式变形得满足平均照度所需灯具数将以上计算数据代入得取。将代入平均照度的计算公式得变配电室平均照度满足照度标准值最低要求。其余房间按照上述计算方法可选择出灯具的型号和数量,列表如下:地下层主要房间尺寸及灯具数据表表4.2房间名称L(M)W(M)H(M)工作面高度(M)灯具类型(飞利浦)灯具数量变配电室16.0014.204.500.75TBS318-2TL-D36W/33-64025.00水泵房16.6012.304.500.00TBS318-2TL-D36W/33-64012.00制冷机房16.6011.004.500.00TBS318-2TL-D36W/33-64012.00柴油发电机房21.906.404.500.75TBS318-2TL-D36W/33-6408.00水池12.908.504.500.00TL5C60W6.00值班室8.808.304.500.75TBS318-2TL-D36W/33-64012.00库房15.4023.104.500.00TBS318-2TL-D36W/33-64024.00车库17.0025.004.500.00TBS318-2TL-D36W/33-64012.00厨房110.508.504.500.75TBS318-3TL-D58W/8408.00厨房27.9030.204.500.75TBS318-3TL-D58W/84024.00厨房316.808.504.500.75TBS318-3TL-D58W/84015.00餐厅25.0024.004.500.75TBS318-2TL-D58W/84036.00注:所有灯具数量计算后均取整;部分不规则房间的尺寸按照规则尺寸计算,与实际尺寸有出入,绘制照明平面图时不规则房间灯具数量按房间面积比例适当增加或减少。4.1.4 应急照明设计该商场地下层应急照明按照建筑电气防火规范GB50016-2006进行设计,具体设计内容如下:(1)地下层应急照明的灯具与普通照明灯具合用。当发生火灾时,部分普通照明的灯具可以作为应急照明继续提供照明;(2)以下房间由于火灾时需要正常工作,房间内所有的灯具均要作为应急照明灯具使用:a.变配电室;b.水泵房;c.柴油发电机房;d.消防控制中心。(3)其余房间或走道根据建筑电气防火规范GB50016-200611.3.2关于照度的规定进行布置。如人员密集的场所地面最低水平照度不低于1.0lx,疏散走道底线水平照度不低于0.5lx;(4)消防电梯间、封闭楼梯间、放烟楼梯间前室均设置应急照明;(5)各疏散通道、人员密集的场所、各重要房间均应设置疏散指示灯,其安装在距地1m以下的墙面上,疏散指示标志之间的距离不应大于20m。另外在各楼梯间开口处应设置安全出口标志。4.2 照明配电设计4.2.1 照明配电箱系统图设计地下层照明灯具型号和数量确定后,便可绘制该商场地下层照明配电箱系统图。绘制过程中需要注意以下几点:(1)系统图中应标明配电箱编号、型号、设备功率、计算负荷和计算电流;(2)照明回路标明回路编号、线缆规格与根数、敷设方式和敷设部位;(3)照明回路选用NSX系列TM-D热磁脱扣器型断路器,断路器额定电流和整定电流整定方式可参照动力配电箱断路器整定方式;(4)应急照明配电箱除上述要求外,还应采用双电源互投装置,并标明其型号。地下层照明配电箱系统图详见附录。4.2.2 照明平面图设计地下层照明配电箱系统图绘制完成后,便可进行地下层照明平面图设计。设计过程中有如下要求:(1)照明配电箱位置摆放合理,每个配电箱需标明其编号和设备功率;(2)各回路应标明其回路编号、线缆型号与根数、敷设方式和敷设部位;(3)应急照明回路可与普通照明回路重合,但应在普通照明回路上另标明应急照明回路的信息,编写方法同普通照明回路;(4)灯具的型号也应标明在图中;(5)商场地下层可不画出插座的具体摆放位置,只需在照明配电箱系统图中预留插座回路即可。地下层照明平面图详见附录。5 防雷接地设计5.1 防雷类别确定建筑物按照重要性、使用性质和雷击的可能性及后果被分为三类:一类防雷建筑、二类防雷建筑和三类防雷建筑。每类防雷建筑有不同的防雷要求,一类防雷建筑要求最高,三类防雷建筑最低。根据防雷要求和该商场建筑概况,可以通过计算商场年预计累计次数来确定其防雷类别。年预计雷击次数的计算公式为式中:校正系数,一般情况下取1; 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度 (次/km2/a); 与建筑物截收相同雷击次数的等效面积 (km2)。雷击大地的年平均密度可按当地气象台相关数据确定,若无法确定可按照下式计算:式中:年平均雷暴日(d/a),根据当地气象台资料确定。查询重庆沙坪坝气象相关资料,可得的值为38.5d/a,代入上式得的值为3.85次/km2/a。当建筑物的高度小于 100 m时,其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式式计算:式中:建筑物每边的扩大宽
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