某学校实训楼建筑电气设计.doc

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:某学校实训楼建筑电气设计 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二一五年十一月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名学号班级专业设计（或论文）题目某学校实训楼建筑电气设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注 设计（论文）内容： 1.照明系统设计。2.插座动力平面部置设计。3.防雷接地系统设计。4.弱电系统设计。进度安排：2015.6.112015.6.20 学生选题 2015.6.212015.6.30 学生消化题目，撰写设计大纲（思路、框架）2015.7.102015.8.31 学生收集资料，整理文档，撰写毕业设计初稿2015.9.12015.10.31 方案实现、确定终稿 2015.11.12015.11.30 组织答辩工作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)审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。目 录摘 要1第1章 绪论21.1 建筑电气概况21.2 设计原则及依据21.3 设计内容2第2章 灯具选择及照明计算32.1 学校照明要求及灯具选择32.2 照明计算方法52.3 本设计照度计算72.4 应急照明的设计8第3章 负荷计算及低压电器选择93.1 负荷分级及供电要求93.2 负荷计算93.3 电缆及导线选择123.4 插座选择原则12第4章 照明供配电系统设计144.1 照明供电和设计的一般要求144.2 低压配电系统144.3 本综合楼配电系统的设计15第5章 弱电系统的设计165.1 概述165.2 本综合楼弱电系统的设计16第6章 防雷和接地保护176.1 防雷概述176.2 本综合楼的防护措施17结 论18致 谢19参 考 文 献20附 录21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；系统图第1章 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。1.2 设计原则及依据本次设计是某实验教学综合楼的电气设计，该实验教学楼共六层，建筑高度23.4m，占地面积1071m2。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)1.3 设计内容1.照明系统设计。2.插座动力平面部置设计。3.防雷接地系统设计。4.弱电系统设计。第2章 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：（1）学生学习应有足够的照度。（2）应保证教室有足够的采光。（3）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。（4）制图室则应注意倾斜照度等。（5） 灯具的选择和配置应尽量减少光幕反射的作用。本设计为某校综合实验教学综合楼电气设计，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黑白照明要求是：（1）学生不应受到黑板的反射眩光（2） 教室讲课时，不应有眩光干扰。（3）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课桌面览室250课桌面车间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：（1）配光要求、灯具表面亮度、显色性能、眩光等。（2）环境条件。环境对防护式的要求。（3）协调性。灯具外型是否与建筑物和室内装饰协调。（4）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。灯具的布置方式分均匀布置和选择布置两种。一般教室灯具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。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。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。单位功率法计算公式：每单位被照面积所需的灯泡安装功率 (2-1)式中房间安装光源的总功率(W)；房间的总面积(m2)；房间灯的总盏数；每盏灯的功率(W)；单位功率，即房间每平方米应装光源的功率(W/ m2)；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。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。表2-2 带反射罩荧光灯单位面积安装功率(w/m2)计算高度（m）房间面积（m2）荧光灯照度（lx）3050751001502002-310151525255050150150300300以上3.22.72.42.11.91.85.24.53.93.43.23.07.86.75.85.14.74.510.48.97.76.86.35.915.613.411.610.29.48.9211815.413.612.511.83-4101515202030305050120120300300以上4.53.33.22.72.42.11.97.56.25.34.53.93.43.211.39.38.06.85.85.14.81512.410.697.76.86.3231915.913.611.610.29.5302521.218.115.413.512.6表2-3 伞行灯单位面积安装功率(w/m2)(搪瓷罩灯)计算高度（m）房间面积（m2）白炽灯照度（lx）5101520402-310151525255050150150300300以上2.62.21.81.51.41.34.63.83.22.72.42.26.45.54.64.03.43.27.76.75.84.84.24.013.511.29.58.27.06.53-4101515202030305050120120300300以上2.82.52.21.81.51.31.25.44.53.83.42.82.32.16.96.15.34.63.93.32.98.67.76.75.74.84.43.61513.111.29.47.86.55.82.3 本设计照度计算1. 一层照明计算(1) 一楼厕所、盥洗室：安装搪瓷罩白炽灯。已知A=8.76.6=57.42 m2P0=4.8，求的n=6.3其余楼层的厕所面积和一楼一样，安装的荧光灯数一样。（2）车间实训教室：安装格栅双管荧光灯。已知A=785.07 m2 ，PL=80W 求得n=123（3） 门厅：安装搪瓷罩灯。已知A=152.46 m2 ，求得n=11（4）值班室、配电室：安装搪瓷罩灯。已知A=29 m2，求得n=2.8（5） 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。每个楼梯口安装两个25W的声控壁灯2. 二、三层照明计算（1） 实训教室：安装双管荧光灯。已知A=65.4 m2，求得n=12.58（2）合班教室：安装双管荧光灯。已知A=115 m2，求得n=19（3） 教师办公室：安装三管的荧光灯。已知A=21.78 m2，Pl=120W 求得n=3.2以下楼层和二、三楼一样。以上计算出了各个教室的灯具安装大致数目，根据教师的样式安装灯具会有差别。详细的安装高度和接线方式见附图（某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。1. 安全应急照明 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。第3章 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。本建筑选用三级负荷。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。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10.93.2.1 需要系数法1. 用电设备组的计算负荷有功功率 (3-1)无功计算负荷 (3-2)视在计算负荷 (3-3)计算电流三相 (3-4)单相 (3-5)式中设备总容量(kW)； 需要系数； 用电设备的额定电压(kW)；用电设备的标称线电压(kV)； 用电设备的功率因数。2. 配电干线的计算负荷有功功率 (3-6)无功功率 (3-7)视在功率 (3-8)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。1. 一层照明配电箱配电箱内总容量：=10KW， =8.5KW 计算电流：二层配电箱: =20kW, =20*0.85=17KW计算电流： =49.57A其余三、四、五层配电箱负荷计算的详细计算过程同二层，再不做详细叙述。应急照明：设备总容量：，计算电流：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。2 .总配电箱配电箱内总容量：=250.12kW, =250.12*0.85=212.602KW 计算电流： =358.91A 3.3 电缆及导线选择3.3.1 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。3.3.2 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。3.3.3 本设计选用的导线线型及敷设方式根据上述所述的导线线型及穿管敷设的选择方法，另外考虑到实际情况及建筑环境等各方面的因素，本实验教学综合楼的导线选择及敷设方式见下表3-4。表3-4 本实验教学综合楼的导线线型及敷设方式的选择回路选择的线型及穿管方式总照明回路BV-34-SC20 WC CC支路照明回路 BV-22.5-SC15 WC CC插座回路BV-34-SC15 WC FC3.4 插座选择原则3.4.1 插座选择原则1. 插座设计的一般要求（1） 当插座为单独回路时，数量不宜超过10（组）。（2） 当灯具和插座混为一路过，其中插座数量不宜超过5个（组）。（3） 对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入。（4） 插座宜由单独的回路配电，并且一个房间内的插座宜由同一回路配电。（5） 备用照明，疏散照明的回路上不宜设置插座。（6） 在潮湿房间（住宅中的厨房除外）内，不允许装设一般插座。3.4.2 插座安装暗装插座接线时，应仔细地辨认识别盒内分色导线，红、绿、黄为火线，白色为零线，黄绿线为PE（保护接地）线。插座接线时应面对插座：1. 单相两孔插座，面对插座的右孔或上孔与相线连接，左孔或下孔与零线连接。2. 单相三孔插座，面对插座的右孔与相线连接，左孔与零线连接。3 .单相三孔，三相四孔及三相五孔插座的接地(PE)或接零(PEN)线接在上孔。4. 插座的接地端子不与零线端子连接，接地(PE)或接零(PEN)线在插座间不串联连接。同一场所的三相插座，接线的相序应一致。本设计中的插座、开关采用86系列；照明开关、插座安装高度分别为1.3、0.3。第4章 照明供配电系统设计4.1 照明供电和设计的一般要求在正常情况下，照明灯具处电压偏差允许：在一般工作场所为5%；在视觉要求较高的屋内场所为5%、-2.5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为5%、-10%；应急照明、道路照明和警卫照明为5%、-10%。4.2 低压配电系统低压配电系统是供配电系统的重要组成部分，担负着将变电所380/220V的低压电能输送和分配给用电设备的任务。低压配电系统又分为动力和照明配电系统。4.2.1 低压配电方式低压配点方式有放射式、树干式和混合式等基本形式。低压配点方式如图4.1所示。从左到右依次为放射式、树干式和混合式。图4-1 低压配电方式2树干式1放射式3混合式除此以外，需要提到的是，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。 以上三种接线方式，在照明供电系统中很少单独使用，往往是综合运用。4.2.2 低压配电系统的结构1 .室外配电线路（1） 架空线路。架空线路是将带绝缘护套的导线架设在电杆的绝缘子之上的线路，具有投资少，安装容易，维护检修方便等优点，因而得到广泛的使用。但与电缆相比，其缺点是受外界自然因素的（风、雨、雷、雪）影响较大，故安全性、可靠性较差，并且不美观，有碍市容，所以其适用范围受到一定的限制。架空线路由导线、电杆、绝缘子、拉线及线路金具等组成。(2) 电缆。电缆线与架空线相比，具有运行可靠、不受外界影响、不占地、不影响美观等优点，特别在有腐蚀气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线时，只有敷设电缆线路。本设计中也采用电缆埋地0.8m进线。2. 室内线路室内配电支线主要采用绝缘导线明敷设和暗敷设两种方式。本设计具体的导线型号及敷设方式见第三章。4.3 本综合楼配电系统的设计考虑到学校教学供电的重要性，本设计采用放射式接线。电源由一层埋地0.8m进入配电柜，电缆型号及穿管方式为ZRYJV22-4X185。在一层配电室设计一个总的照明配电柜，一个车间预留配电箱。每个楼层设计一个照明配电箱，由配电柜统一供电。除正常照明供电外，设置备用回路。照明配电柜的型号为GCL1-77。第5章 弱电系统的设计5.1 概述弱电设备是建筑电气的重要组成部分，所谓弱电是针对建筑物的动力、照明所用的强电而言的，一般把像动力、照明这样输送能量的电力称为强电，而把以传输信号和进行消息交换的电力称为弱电。建筑弱电系统完成建筑物内部与外部、内部与内部的信息传递和交换。5.2 本综合楼弱电系统的设计1. 有线电视系统每个教室各设一个电视出线座(TV)。具体的设计见附图（实验教学综合楼弱电系统设计）。2. 电话通信系统本工程由HYA-150(20.5)穿钢管进线，在值班室、老师办公室及会议室各装设一个电话出线座(TP)。具体的设计见附图（实验教学综合楼弱电系统设计）。3 .宽带网络系统工程设计对象是教学实验综合楼。但是由于本次的设计只是网络布线的设计，因此我们只需在教师办公室等地安装通信出线座。具体的设计见附图（实验教学综合楼弱电系统设计）。第6章 防雷和接地保护6.1 防雷概述6.1.1 变电所的防雷措施本实验教学综合楼遭受的雷击是下行雷，主要来自两个方面：一是雷直击在变电所的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。1. 教学楼的直击雷防护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施。2.变电所对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。3.限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。4. 教学楼的防护。变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器。6.2 本综合楼的防护措施本次设计建筑物为六层,层高为23.4米，根据建筑物的土建图纸，结合上述的防雷设计方法，本次防雷设计的的具体做法如下:1. 该建筑物按三类防雷建筑物标准进行防雷设计。2. 建筑物避雷带及支持卡采用直径10镀锌圆钢制作。3. 阳台金属护拦等突出屋面的金属物体和管道均应与屋面避雷带焊接良好。4 .电气系统接地装置与防雷接装置共用，共同接地电阻要求小于1。5 .接地极采用404的镀锌扁钢，与作为引下线的柱内四根直径16钢筋焊接。形成完整的电气通路。接地极绕楼一周，并埋入地下，埋深一米。结 论经过两个多月紧张的学习和设计，实验教学综合楼电气设计已全部完成。该设计实现了建筑电气设计的一体化，做到了将纯粹的理论知识与具体工程设计的恰当结合。在整个设计过程中，根据建筑设计的具体要求和设计规范，我主要完成了照明系统、平面设计、配电系统的设计和简单的弱电系统及防雷接地系统的设计。首先对建筑的设计范围、设计依据、设计内容和设计步骤作了介绍，并针对房间的特点和不同的用途进行灯具、开关、插座的选择和布置。其次按照单位容量法通过具体的计算得出器件的数量，完成照度计算。再次采用需要系数法进行负荷计算，从而得到选择断路器和导线的依据。最后对弱电系统和防雷接地系统设计进行了简单的说明。建筑电气设计是应用性极强的学科，本设计只是粗略的掌握了强电部分设计方法，照明系统设计还存在很多不足。对弱电部分的设计只是大概用理论知识对其进行设计，需通过进一步学习不断完善综合设计的能力。致 谢本毕业设计四川信息职业技术学院李荣老师的悉心指导下完成。论文的全过程倾注了李老师大量的心血和汗水。李老师在百忙中为我做了大量的辅导