毕业设计-商住楼配电照明及防雷接地系统工程设计.doc

I 摘 要 本设计以国家相关规范为准则 以安全用电 节约能源为指导 着眼于提高广 大人民的物质 文化生活 体现小康社会物质的富有和生活的幸福 应用现代电气 技术 完成了该商住楼的配电 动力 照明 接地防雷的设计 在配电设计中 根据负荷等级 确定供电方式及系统方案 设计中以放射式接 线 保证了供电的可靠性 运用需要系数法进行计算负荷 按照规定选择保护电器 电线电缆 达到安全用电和节约能源的目的 在照明系统设计中 本着节能的原则 选择荧光灯为光源 通过照度计算 确定最佳光源数 为人们创造了一舒适 明亮 的生活 休闲环境 插座安装的设计避免了拖线板的滥用 满足增加用电设备的需 求 提高了用电的安全性 接地防雷的设计中 通过扁钢与地基钢筋结构相接 防 雷 接地公用接地体 既保障了接地安全 又节约了接地设备 关键词 商住楼 配电 照明 防雷接地 1 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1 1 课题现状概况 1 1 2 工程概述 2 1 3 设计标准与规范 2 2 配电系统设计 4 2 1 配电系统的设计要求及负荷分级 4 2 1 1 设计要求 4 2 1 2 设计原则 4 2 1 3 设计一般规定 4 2 1 4 负荷分级及供电要求 6 2 1 5 各负荷等级的供电措施 7 2 2 低压配电系统线路的选择 7 2 2 1 低压线路接线方式 7 2 2 2 导线型号及截面的选择 8 2 3 低压配电系统电气设备的选择 11 2 3 1 电气设备选择的一般原则 11 2 3 2 漏电保护 12 2 4 负荷计算 12 2 4 1 负荷计算的内容及目的 12 2 4 2 负荷计算的方法 13 2 4 3 需要系数法确定计算负荷 13 2 4 4 二项式法确定计算负荷 14 2 5 本工程的负荷计算和导线选择 16 3 电气照明系统设计 20 2 3 1 照明系统概述及设计原则 20 3 1 1 照明系统的发展现状 20 3 1 2 照明系统设计原则 20 3 2 照明计量单位 20 3 2 1 发光强度 20 3 2 2 照度 E 20 3 2 3 光通量 F 21 3 3 照明方式和照明种类 21 3 3 1 照明方式 21 3 3 2 照明种类 22 3 4 光源和灯具 23 3 4 1 光源 23 3 4 2 照明光源选择的原则 23 3 4 3 灯具选择和布置 23 3 5 照明设计 28 3 5 1 照度标准 28 3 5 2 照度计算 28 3 6 本工程的照度计算 32 3 7 插座设计 33 3 7 1 一般规定 33 3 7 2 插座的选择 33 3 7 3 插座的接线 34 3 7 4 插座的接地线 35 3 7 5 插座的布置 35 4 防雷接地系统设计 37 4 1 防雷的种类和措施 37 4 1 1 建筑物的防雷分类 37 4 1 2 三级防雷建筑物的防雷措施 37 4 1 3 一般的防雷的措施 38 4 2 建筑物的防雷装置 38 4 2 1 引下线 38 3 4 2 2 接地装置 38 4 3 常见的几种接地形式 39 4 3 1 TN C 系统 39 4 3 2 TN S 系统 39 4 3 3 TN C S 系统 40 4 4 本工程的防雷接地设计 40 5 结论 42 参考文献 43 致 谢 43 附 录 45 1 1 绪论 1 1 课题现状概况 随着改革开放 内地与沿海 国内与过外的交往日益频繁 与之相适应的贸易 管理大厦 各种住外办事用的写字楼 集吃 住 娱乐 购物 办公一条龙的综合 楼随之兴起 高层超高层的建筑像雨后春笋般崛起 住宅楼也三层四层发展到多层 高层 自成单元的小别墅也日益增多 由于各类民用 商用等建筑向大面积 高层 超高层 多功能 综合性用途发 展 人民生活水平的提高 科学技术的发展 因此对建筑电气突出了更高的要求 在供电上 变压器的容量常常超过 1000kVA 达 1600kVA 2000kVA 在同 一建筑物中常有一 二 三级负荷同时存在 因此增加了供电的复杂性 为了满足 供电质量 变压器有时设在高层 有时设在地下室 有时在同一平面中需要设置几 处 这就形成了量大 面广 用途复杂的供电系统 不论是高低压的一次及二 次接线中 都存在提高技术的问题 1 在照明上 同一栋建筑物中 照明的种类繁多 有一般的工作照明 局部工作 照明 备用照明 安全照明 疏散指示照明 值班照明 障碍照明 节日照明等 不同的照明类别 其供电要求也不一样 控制方式也各异 照明的质量要求提高 应按要求选择不同色温及显色指数的光源 以产生冷色调 暖色调 中间色调及不 同显色性的照明 在灯具的选择上 既要满足与建筑的装修相协调 又要达到节能 的效果 常常使用减光系数较小 又能避免眩光 配光合理 型式新颖的灯具 在动力上 动力设备各成体系 如运输系统 水泵系统 空调系统等 在控制 上也不仅仅是停止起动 而是就地控制 远地控制 按顺序或时序起停的 BA 系统自动控制 火警信号控制及联锁控制 起动方式上有直接起动 降压 起动 更有水泵 风机及空调系统的能量自动控制 线路选型上 目前有一般型 阻燃型 耐高温的塑料护套线 塑料绝缘线 塑 料护套塑料绝缘的电缆线 铰链电力电缆等 线路敷设方式有塑料护套线卡钉明敷 沿线槽明敷或暗敷 塑料绝缘线穿半硬塑管沿板缝板孔暗敷 塑料穿线阻燃管及钢 管明敷或暗敷 电缆在室外直埋或沿室外电缆沟敷设 电缆隧道敷设或电缆桥架敷 设 2 在防雷上 随着建筑物高度及用途的差别 有防直雷击 侧雷击 感应雷击的 2 措施 有防人身和设备安全的接零和接地保护 有防接触电位差的等电位联结 有 防电子设备误动作的屏蔽接地等 内容多设施也各异 1 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 1 2 工程概述 本工程是一个商住楼工程 地下一层 地上总共 18 层 一层为商铺 2 层以上 为住宅楼 按 高规 划分 属一类高层建筑 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 本设计公共照明负荷 电梯供电负荷 排污泵 生活水泵等供电负荷为一级负 荷 有一路 380 220 伏市电和备用发电机组供电 住宅照明负荷 和商铺供电负荷 为三级负荷 本工程按三类防雷设计防雷 接地形式采用 TN S 系统 采用综合接 地方式 接地利用建筑物基础作为接地极 电源进线采用 YJV22 0 6 1KV 铠装电缆 直埋引入地下室配电房 本次电气系统设计主要主要完成该商住楼的低压供配电系 统 动力系统 照明 插座 防雷与接地系统等方面的具体设计 为建筑施工提供 图纸依据 动力设计主要是电梯 和生活泵排水泵等 照明设计 主要针对一般照明进行 设计 设计的内容主要是选择合适的灯具使房间能够达到所要求的照度要求 设计 中采用单位容量法进行照度计算 插座设计 据其功能选择合适的插座 然后进行 插座的容量计算 并放在其最方便使用的位置上 防雷接地设计 根据防雷等级进 行设计 对主要建筑物和电气设备采取防雷和接地措施 以保护国家财产免遭损失 和保障人身安全 接地系统采用 TN S 方式 1 3 设计标准与规范 住宅设计规范 GB50096 1999 电气图用图形符号 GB4728 电气制图 GB6986 民用建筑照明设计标准 GB50034 2004 民用建筑电气设计规范 JGJ 16 2008 3 供配电系统设计规范 GB50052 2009 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 2000 年版 低压配电设计规范 GB50054 95 建筑电气工程施工质量验收规范 GB50303 2002 电气装置安装工程电气设备交接试验标准 GB50150 2006 用电安全导则 GB T13869 2008 电力工程电缆设计规范 GB50217 2007 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062 2008 4 2 配电系统设计 2 1 配电系统的设计要求及负荷分级 3 4 2 1 1 设计要求 供配电系统设计应根据工程特点 规模和发展规划 做到远近期结合 以近期 为主 供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高 能耗低 性能先进 的电气产品 2 1 2 设计原则 1 配电系统应做到供电可靠 电能质量好 满足生产要求 对一级负荷应由两 个独立电源 对二级负荷一般要有两个电源 可以手动切换 在条件很困难的情况 下 允许只有一个电源 2 配电系统的接线力求简单灵活 便于操作维护 并能适应负荷的变化和系统 的发展 同一电压的配电级数不宜多于两级 3 制定配电系统方案时 一般不考虑当一电源系统发生故障或检修停电时 另 一电源进线也同时发生故障 4 制定配电系统方案时要充分考虑节约基建投资 降低运行费用 减少有色金 属的消耗量 5 配电系统应考虑负荷的增长 预留必要的发展余地作出分期建设的规划 配 变电所的电源进线要有适当的富裕的供电能力 2 1 3 设计一般规定 1 配电电压应采用 220 380V 2 配电系统设计应根据工程规模 设备布置 负荷容量及性质等综合考虑确定 3 配电系统应满足生产和使用所需要的供电可靠性和电压质量 接线简单 并 有一定的灵活性 操作安全 检修方便 另外 还要考虑节省有色金属消耗 减少 电能损耗 4 自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级 但对非常重 要负荷供电时 可以超过三级 5 由公用电网引入建筑物内的电源线路 应在屋内靠近进线点便于操作维护的 5 地方装设电源开关和保护电器 若由本单位配变电所引入建筑物内的专用电源线路 可装设不带保护的隔离电器 6 在正常环境的车间或建筑物内 当大部分用电设备容量不很大的时候 又无 特殊要求时宜采用树干式配电 当用电设备容量大 或负荷性质重要 或在很潮湿 有腐蚀性环境的车间及建筑物内 宜采用放射式配电 7 各级低压配电屏 应根据发展的可能性留有适当的备用回路 8 多层建筑低压配电一般应遵循以下原则 应满足计量 维护管理 供电安全 可靠的要求 应将照明与电力负荷分成不 同配电系统 确定多层住宅低压配电系统及计量方式时 应与当地供电部门协商 一般可 以采用以下几种方式 a 单元总配电箱设于首层 内设总计量表 层配电箱内设分户表 由总配电箱 至层配电箱采用树干式配电 层配电箱至各户采用放射式配电 b 单元不设总计量表 只在分层配电箱内设分户表 其配电干线 支线的配电 方式同上项 c 分户计量表全布集中于首层 或中间层 电表间内 配电支线以放射式配电 至各户 d 多层住宅照明计量应一户一表 其公用走道 楼梯间照明计量可以采取 当 供电部门收费到户时 可以设公用电镀表 如收费到楼总表时 一般不另设表 e 除多层住宅外的其他多层建筑 对于较大的集中负荷或较重要的负荷应从配 电室以放射式配电 对于向各层配电间或配电箱的配电 宜采用树干式和分区树干 式的方式 9 高层建筑低压配电一般应遵循如下原则 选择变压器时 一般 SCL 型环氧树脂干式变压器 将照明与电力负荷分成不同的配电系统 消防及其他用电设施的宜自成体系 对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射配电 对各层配电间 的配电宜采用下列方式之一 a 工作电源采用分区树干式 备用电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干 线的方式 6 b 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 c 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 对经常处于备用状态的消防泵 喷淋泵 事故排风机等设备 不作为计算负 荷的一部分来选择变压器容量 为保证在发生火灾事故时 消防设备的起动与正常 运转 可以采取自动切除非消防用电设备的措施 高层建筑的配电箱设置和配电回路划分 应根据负荷的性质和密度 防火分 区 维护管理等条件综合确定 自层配电箱至用电负荷的分支回路 对于旅馆 饭店 公寓等建筑物内的客 房 宜采用每套房间设一分配电箱的树干式配电 每套房间内根据负荷性质再设若 干支路 或者采用对几套房间按不同用电类别 以几路分别配电的方式 但对贵宾 馆间则宜采取专用分支回路供电 高层住宅的照明计量表应采用一户一表 公用楼梯 公用走道的照明及公用 电力计量宜单独设表 2 1 4 负荷分级及供电要求 电力负荷是根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治 经济上所造成损失或 影响的程度进行分级 并应符合下列规定 符合下列情况之一时 应为一级负荷 1 中断供电将造成人身伤亡时 2 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 重大产 品报废 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 3 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 重要 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 符合下列情况之一时 应为二级负荷 1 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 7 2 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 3 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷 2 1 5 各负荷等级的供电措施 1 一级负荷 要求供电系统无论时正常运行还是发生了故障时 都应保证其连 续供电 因此对一级负荷 应有两个独立的电源供电 并按生产的需要和允许停电 的时间 采用双电源互相自动地或手动地切换线路 如果一级负荷不大 则可采用 蓄电池 自备发电机等设备 或者从临近的单位取得第二独立电源 这里所说的两 个 独立电源 是指其中任何一个电源发生故障或停电检修是 都不致影响另一个电 源继续供电 2 二级负荷 应有双回路供电 当采用双回路由困难时 则允许采用一路 10kV 及专用架空线供电 3 三级负荷 无特殊的供电要求 本工程公共照明负荷 电梯供电负荷 排污泵 生活水泵等供电负荷为一级负 荷供电方式 住宅照明负荷 和商铺供电负荷为三级负荷供电方式 见附图 2 2 低压配电系统线路的选择 2 2 1 低压线路接线方式 5 低压配电线路采用放射式 树干式 环式及链式四种接线法 放射式系统 特点配电线故障互不影响 供电可靠性较高 适用于一级负荷配电 配电设备集中 检修比较方便 缺点是系统灵活性较差 导线消耗量较多 此配电方式 经常用在设备容量大 负荷集中或重要的用电设备以及有腐蚀性介质和爆炸危险等 场所不宜配电及保护起动设备放在现场者 以免影响其他用户正常用电 接线图见 下图 2 1 环形系统环形线路运行时都是开环的放射式线路 提高了供电可靠性 当一回 线路故障或检修时 可以将该线路与电源断开 而该处的负荷仍可得到供电 接线 方式见下图 2 2 树干式系统特点 树干式配电系统总长度小 也就是可以节约有色金属 比较经 济 供电点的回路数量较少 配电设备也相应减少 配电线路安装费用也相应减少 8 存在缺点是干线发生故障时影响范围大 供电可靠性较差 相比较导线截面积较大 一 般很少采用树干式配电 往往采用放射式与树干式混合使用 接线图见下图 2 3 链式系统 特点与树干式有相似之处 这种供电形式适用与距配电柜较远而彼 此相距又较近的不重要的容量较小用电设备 这种方式连接的用电设备宜在五台以 下 总功率在 10KW 以下 由于连式线路只设置一组总的保护 所以可靠性较差 目前很少采用 但在住宅建筑照明线路中仍经常被采用 接线方式见下图 2 4 图 2 1 低压放射式线路 图 2 2 低压环形线路 a 低压母线放射式配电的树干式 b 低压 变压器 干线 的树干式 图 2 3 低压树干式线路 M1 M2 M3 M4 a 连接配电箱 b 连接电动机 图 2 4 低压链式线路 本工程采用的是放射式低压配电线路 见附图 2 2 2 导线型号及截面的选择 6 9 1 导线型号的选择 导体材料的选择 从节能角度 为了减少电能传输时引起的线路上电能损耗 要求减少导体的电 流阻抗则使用铜比铝好 同时 从节约铜的原则上讲 该商住楼内含有大型商场 人口较多的重要居住建筑 符合使用铜芯线缆的要求 故 本设计中所有导线电缆 全部选用铜芯线 导线绝缘及护套材料的选择 a 电力电缆 交联聚乙烯 绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆 其制造工艺简单 没有敷设高差 的限制 重量较轻 弯曲性能好 具有内铠装结构 使铠装不易腐蚀 能耐油和酸 碱性的腐蚀 而且还具有不延燃的特性 可适用于有火灾发生的环境 同时 该电 缆还具有不吸水的特性 适用用于潮湿 积水或水中附设 b 导线 塑料绝缘导线 其绝缘性能好 制造工艺简单 价格比较便宜 无论明敷或穿 管都可替代橡皮绝缘线 但其气温适应性较差 低温时易变脆 高温易挥发 本设计中 YJV 型交联聚乙烯绝缘 聚氯乙烯护套的电力电缆 完全符合敷设环 境要求 而室内敷设的导线选用 BV 型塑料绝缘导线 克服了其气温适应性较差的 缺点 亦符合敷设环境的要求 具体方法 由于民用建筑主要由低压供配电线路供电 所以导线截面的选择主 要采用发热条件计算法计算法 2 导线截面的选择 电流通过导线时 要产生电能损耗 使导线发热 若绝缘导线和电缆的温度过 高时 可使绝缘损坏 甚至引起火灾 当裸导线的温度过高时 会使其接头处的氧 化加剧 增大接触电阻 使之进一步氧化 如此恶性循环 甚至可发展到断线 因 此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量 在这个允许载流量范围内运行 导线 的升温不会超过允许值 选择导线截面使通过相线的电流不超过导线正常运行时 c I 的允许载流量 即 al I 2 1 alc II 按允许载流量选择载面时需注意以下几点 10 允许载流量与环境温度有关 若实际环境温度与规定的环境温度不一致时 允许载流量乘上温度修正系数以求出实际的允许载流量 K 2 2 alal IKI 式中为导线额定负荷时的最高允许温度 YJV 型交联聚乙烯 绝缘聚氯乙烯 al 护套的电力电缆 BV 型塑料绝缘导线 为导线允许载流量所采90 al 70 al 0 用的环境温度 为导线敷设地点的实际的环境温度 本设计中取30 0 0 则 35 0 YJV 型交联聚乙烯 绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆 2 3 96 0 3090 3590 0 0 al al K BV 型塑料绝缘导线 2 4 94 0 3070 3570 0 0 al al K 电缆多根并列时 其散热条件较单根敷设时差 故允许载流量降低 要用电 缆并列校正系数 KP进行校正 两根 KP 0 93 三根 KP 0 90 四根 KP 0 87 五根 KP 0 86 电缆在土壤中敷设时 因土壤热阻系数不同 散热条件也不同 其允许载流 量也应乘上土壤热阻系数校正 S K 3 中性线和保护线截面的选择 中性线截面的选择 三相四线制系统中的中性线 要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影 响 a 一般三相四线制系统中的中性线截面应不小于相线截面的一半 b 有三相四线制引出的两相三线制和单相线路 因中性线电流和相线电流相等 故中性线截面和相线截面相同 c 如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出 该谐波电流回流过中性线 此时中性线截面应不小于相线截面 遵循以上原则 本设计中各中性线截面与相线截面相同 11 保护线截面的选择 保护线截面要满足短路热稳定的要求 按 GB50054 95 低压配电设计规范规定 a 当相线截面小于 16mm2时 保护线截面等于相线截面 b 当相线截面不大于 35 mm2且大于 16 mm2时 保护线截面 16 mm2 c 当相线截面大于 35 mm2时 保护线截面应不小于相线截面的一半 本设计中 当相线截面不大于 35 mm2时 各保护线截面和相线截面相同 当相 线截面大于 35 mm2时 各保护线截面为相线截面的一半 2 3 低压配电系统电气设备的选择 7 8 2 3 1 电气设备选择的一般原则 供配电系统中的电气设备是在一定的电压 电流 频率和工作环境条件下工作 的 电气设备的选择除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外 还应满足在短 路故障时不至损坏的条件 开关电气还必须具有足够的断流能力 并适应所处的位 置 环境温度 海拔高度 以及防尘 防火 防爆 防腐等环境条件 电气设备选择应遵循以下 3 个基本原则 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 根据电气设备所处的位置 户内或户外 使用环境或工作条件选择电气设 备型号 按工作电压选择电气设备的额定电压 按最大负荷选择电气设备的额定电流 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为了保证电气设备在短路故障时不至于损坏 就必须按最大可能的短路电流校 验电气设备的动稳定和热稳定 动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动 力作用下 电气设备不至毁坏 热稳定是指电气设备载流导体在最大稳态电流作用 下 其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度 3 开关电气断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着切断短路电流的任务 通过最大短路电流时 必须可靠得切断 因此 开关电器必须校验其断流能力 开关设备的断流容量不小 于安装地点最大三相短路电流 12 2 3 2 漏电保护 漏电保护器按工作原理分为电压动作型和电流动作型 但通用的为电流动作型 电流型漏电保护器主要由主开关 零序电流传感器 放大鉴幅电子电路 和脱扣装 置等组成 零序电流传感器可安装在变压器中性点与接地极之间 组成全系统保护 也可装在干线或分支线上 组成干线或分支支路保护 漏电保护原理是基于事故状态下 相电流的矢量不等于零 出现一个零序电流 当零序电流达到整定值 便使脱扣器动作 切除故障电流达到保护目的 可将漏电 保护器装设于民用建筑中防止接地故障造成的伤害 电磁式漏电保护器是较为经常使用的一种保护器其工作原理是零序电流互感器 将测到的漏电电流与预定的基准值比较 如大于预定值 则零序电流互感器有输出 借助于脱扣线圈使脱扣器动作 切断电源电路 通常有两种保护方式 全网总保护 发生漏电时 故障电流 I 经大地通过变压器接地极返回变压器中性点 使零序 电流传感器一次侧有激磁电流通过 在环型铁心中产生磁通 该磁通在二次线圈上 产生对应于一次电流大小的电压信号 电压信号经处理 放大 鉴幅 当达到规定 值时使脱扣线圈跳闸 从而断开主开关切断故障 支干线保护 在正常情况下 主回路各项电流之和等于零 因此零序电流互感器次级线圈没 有信号输出 但当有漏电或发生触电时 三项电流的向量和不等于零 零序电流互 感器的次级线圈就有信号输出 并使漏电保护器的脱扣线圈动作 断开主开关 迅 速切断电源 通常配电箱的每回路都装设了保护器 进线处再装保护器就增加了保护的级数 是不必要的 其实只需装设具有隔离和开关功能的隔离电气 最好就是隔离开关 2 4 负荷计算 2 4 1 负荷计算的内容及目的 7 若要使供配电系统在正常情况下可靠地运行 必须正确选择电力变压器 开关 设备及导线 电缆等 这就需要对电力负荷进行计算 13 负荷计算是进行电力系统设计的基础 主要计算内容如下 计算负荷 作为按发热条件选择配电变压器 导体及电器的依据 并用来计 算电压损失和功率消耗 在工程上为了方便计 也可作为电能消耗量及无功功率补 偿的计算依据 尖峰电流 用以效验电压波动和选择保护电器 一级 二级负荷 用以确定备用电源或应急电源 季节性负荷 从经济运行条件出发 用以考虑变压器的台数和容量 负荷等级不同 对电源要求就不同 对电源变压器的容量要求也不同 为了确 定电力变压器的容量 必须计算负荷的容量 2 4 2 负荷计算的方法 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 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 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷的平均负荷 再考虑设备台数和功 率差异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷 这种方法的理论依 据是概率论和数理统计 因而计算结果比较接近实际 但因利用系数实测与统计较 难 在民用建筑电气中一般不用 3 二项式法 在设备组容量之和的基础上 考虑若干容量最大设备的影响 采 用经验系数进行加权求和法计算负荷 4 单位面积功率法 单位指标法 负荷计算方法一般可以按下列原则选取 在方案设计阶段可采用单位指标法 在初步设计及施工图设计阶段 宜采用 需要系数法 对于住宅 在设计的各个阶段均可采用单位指标法 用电设备台数较多 各台设备容量相差不悬殊时 宜采用需用系数法 一般 用于干线 配变电所的负荷计算 用电设备台数少 各台设备容量相差悬殊时 宜采用二项式法 一般用于之 干线和配电 屏 箱的负荷计算 2 4 3 需要系数法确定计算负荷 1 用电设备组 计算公式为 14 Pjs KxPs 2 5 Qjs Pjstg 2 6 Sjs2 Pjs2 Qjs2 2 7 Ijs Sjs Un 2 8 3 式中 Pjs 有功计算负荷 kw Qjs 无功计算负荷 kvar Sjs 视在计算负荷 kVA Ijs 计算电流 A Ps 用电设备的总容量 kw Kx 需要系数 查表 tg 用电设备功率因数正切值 查表 Un 用电设备额定电压 V 2 配电干线或变电所 计算公式为 Pjs K p KxPs 2 9 Qjs K q KxPstg 2 10 Sjs2 Pjs2 Qjs2 式中 K p K q 有功功率 无功功率的同时系数 分别取 0 8 0 9 和 0 93 0 97 其它量含义同前 3 配电所或总降压变电所 计算负荷为各变电所计算负荷之和再乘以同时系数 K p K q 对配电所的 K p K q 分别取 0 85 1 和 0 95 1 对总降压变电所的 K p K q 分别取 0 8 0 9 和 0 93 0 97 当简化计算时 K p K q 都取 K p 的值 2 4 4 二项式法确定计算负荷二项式法确定计算负荷 二项式法是考虑用电设备的数量和大容量用电设备对用电负荷影响的经验公式 一般应用在用电设备数量较少和容量差别大的配电箱及支干线的负荷计算 弥补需 要系数法的不足之处 但是 二项式系数过分突出最大用电设备容量的影响 其计 算负荷往往较实际偏大 15 在民用建筑电气设计中 需要系数法是负荷计算的主要方法 而二项式法紧作 为负荷计算的辅助方法 单个用电设备组的计算负荷 Pjs cPn bPs 2 11 Qjs Pjstg 2 12 多个用电设备组的计算负荷 Pjs cPn max bPjs 2 13 Qjs cPn max bPjstg 2 14 4 台以下设备的用电设备组的计算负荷 Pjs KjPs 2 15 Qjs Pjstg 计算负荷的视在功率及计算电流 Sjs2 Pjs2 Qjs2 Ijs Sjs Un3 式中 Pjs Qjs Sjs 用电设备组的有功 无功 视在计算负荷 分别为 kw kvar kva Ijs 计算电流 A Ps 用电设备组的设备功率 Pn 用电设备组中 n 台最大用电设备的设备功率 kw n 值查表 C b 二项式系数 查表 tg 用电设备组的功率因的正切值 查表 cPn max 各用电设备组的附加功率 cPn 中的最大值 kw 如果每组中的用 电设备数量小于 n 时 则取小于 n 的两组或更多组中最大的用电设备组附加功率之 和 tg 与 cPn max 相应的功率因数角的正切值 Kj 计算系数 查表 Un 额定电压 kv 式中 Pjs 有功计算负荷 kw N 单位指标 如 W 床 W 人 16 2 5 本工程的负荷计算和导线选择 本工程采用需要系数法进行负荷计算 具体需要系数如表 2 1 表 2 1 住宅用电负荷需要系数 9 按三相配电计 算时 所连接的基本 户数 Kd通 用值 Kd推荐 值 按三相配电计 算 时所连接的基 本户数 Kd通用 值 Kd推荐 值 按三相配电计 算 时所连接的基 本户数 Kd通用 值 Kd推荐 值 9 12 18 24 30 1 0 95 0 75 0 66 0 58 1 0 95 0 80 0 70 0 65 36 42 48 54 63 0 50 0 48 0 47 0 45 0 43 0 60 0 55 0 55 0 50 0 50 72 75 300 375 600 780 900 0 41 0 40 0 33 0 26 0 45 0 45 0 35 0 30 本设计为一类商住楼 公共照明 客梯 消防电梯 排污泵 生活泵等负荷按一 级负荷供电 住宅照明用电 和商铺用电按三级负荷供电 配电系统采用三相五线 制 电压为 380 220 伏 负荷计算书见附录 计算负荷 1 母线选择 主母线的选择 设备负荷 Pe 48 40 17 79 5 806 5 KW Kd 0 45 COS 0 8 有功计算负荷 Pc Kd Pe 有功计算电流 Ijs Kd Pe UCOS 3 0 45 806 5 380 0 83 689 26A 母线型号为 YJV22 0 6 1kv 2 4x300 1x150 备用电源母线 17 设备负荷 pe 7 33 39 5 79 5kw Kd 1 有功计算负荷 Pc Kd Pe COS 0 8 Ijs Kd Pe UCOS 3 150 98A 母线型号为 YJV22 0 6 1kv 4x70 1x35 SC100 2 配电柜的选择 一层商铺层配电柜1AW pe 48KW Kd 0 9 COS 0 8 Ijs Kd Pe UCOS 3 82 05A 断路器 100A 3P 导线 YJV 0 6 1kV 4x25 1x16 CT 2至18层的层配电箱负荷是一样的 所以在此只对2AW进行计算说明 pe 40kw Kd 1 COS 0 8 Ijs Kd Pe UCOS 75 97A3 断路器 80A 3P 导线 YJV 0 6 1kV 4x25 1 16 CT 水泵房配电柜SBAP pe 39 5KW Kd 1 COS 0 8 Ijs Kd Pe UCOS 75 023 18 断路器 80 3P 导线 YJV 0 6 1kV 4x16 1x16 CT 电梯房配电箱19AP pe 33kw Kd 1 COS 0 8 Ijs Kd Pe UCOS 62 67A3 断路器 80 3P 导线 YJV 4x16 1x16 CT 分户箱 1AL1 1AL2 1AL8 同 1AL1 pe 6kw COS 0 8 Ijs Pe UCOS 6 0 22 0 8 34 09A 断路器 16A 3P 导线 BV 3x10 SC25 WC CC 配电箱 2AL1 3 18AL1 2 18AL2 配电箱同 2AL1 pe 6kw COS 0 8 Ijs Pe UCOS 34 09A 断路器 40 P 导线 BV 3x10 SC25 WC CC 配电箱 2AL3 3 18AL3 2 18AL4 2 18AL7 2 18AL8 同 2AL3 pe 5kw COS 0 8 Ijs Pe UCOS 28 41A 断路器 32A P 导线 BV 3x10 SC25 19 配电箱 2AL5 3 18AL5 2 18AL6 同 2AL5 pe 4kw COS 0 8 Ijs Pe UCOS 22 73A 断路器 25A P 导线 BV 3x10 SC25 20 3 电气照明系统设计 3 1 照明系统概述及设计原则 3 1 1 照明系统的发展现状 10 在照明上不再是 60 70 年代住宅 2W 办公室 4 W 而是各类建筑物的照 度在适应国情下尽可能与国际接轨 如体育馆的拳击厅照度为 1000 2000 lx 乒乓球台面照度为 500 1000 lx 住宅也按不同用途 照度自 20 300 lx 变化 一 般办公室的照度为 100 200 lx 绘图 设计 打字室工作面照度为 300 500 lx 等 在同一栋建筑物中 照明的种类也增多了 有一般的工作照明 局部工作照明 备用照明 安全照明 疏散指示照明 值班照明 障碍照明 节日照明等 不同的 照明类别 其供电要求也不同 控制方式也各异 如备用照明应有二路电源 安全 照明 疏散指示照明 障碍照明不仅应有二路电源 而且还应在末级配电设备上设 置备电自投装置 大面积的工作照明 要求集中控制或按工作时间自动开启及关闭 为节约电能 外围有自然采光部分的灯具 还应设置按照明度标准自动调光的装置 疏散指示照明在火警时消防控制室可按需要进行控制 障碍照明应按日照照度进行 自动控制等 由此可见 照明在照度 照明质量 照明方式 灯具外型 供电要求及控制上 都有不同程度的发展和更高的要求 3 1 2 照明系统设计原则 11 电气照明设计的基本原则主要是安全 适用 经济 美观 环境条件对照明设 施有很大影响 要使照明设计与环境空间相协调 就要正确选择照明方式 光源种 类 灯泡功率 照明器数量 形式与光色 使照明在改善空间立体感 形成环境气 氛等方面发挥积极的作用 3 2 照明计量单位 11 3 2 1 发光强度 单位名称 坎德拉 单位符号 cd 坎德拉是一光源在给定方向上发光强度 该光源发出频率为 540 10 HZ 的单色 辐射 且此方向上的辐射度为 1 683W 每球面度 这个定义是 1979 年第十六届国际计量大会采用的新定义 把光强与复现方法分 21 开 上述定义是在科学技术不断发展 复现方法不断改善 精度不断提高的情况下 提出的 光强本身在一个给定方向上 立体角内光通量密度 I d d 3 1 即单位立体角内所辐射的光通量 用以描述发光强度的分布 因此有 1 坎德 拉 cd 1 流明 lm 球面度 sr 3 2 2 照度 E 单位名称 勒克斯 单位符号 lx 照度用来表示被照面上光的强弱 以入射光通量的面密度表示 照度的国际单 位是勒克斯 在 1m 的面积上均匀分布 1 流明光通量时为 1 勒克斯 lx E d dA 3 2 3 2 3 光通量 F 单位名称 流明 单位符号 lm 光通量是光流的时间速率概念 即光量在单位时间内的流速 再使用流明概念 时 不必考虑时间概念 流明用来描述发光体发出光量多少的单位 用 SI 基本单位表示的表达式为 lm cd sr 3 3 3 3 照明方式和照明种类 10 3 3 1 照明方式 照明器按其布局方式或使用功能而构成的基本形式 称为照明方式 它分为一 般照明 分区一般照明 局部照明和混合照明四种 1 一般照明 在整个房间内普遍地产生规定的视觉条件的一种照明方式 其中 在整个房间的被照面上产生同样照度的称为均匀一般照明 在房间的不同被照面上 产生不同照度的 称为分区一般照明 一般照明的照明器在被照空间均匀分布布置 适用于对光照方向无特殊要求的场所 2 分区一般照明 根据需要提高特定区域照度的一般照明称为分区一般照明 根据工作面布置的实际情况 将照明器集中或分区集中均匀的布置在工作区上方 使室内不同被照面上产生不同的照度 可以有效的节约能源 22 3 局部照明 以满足照明范围内某些部位的特殊需要而设置的照明称为局部照 明 它仅限于照亮一个有限的工作区 通常采用从最适宜的方向装设台灯 射灯或 反射性灯泡 其优点是灵活 方便 节点 能有效的突出重点 4 混合照明 一般照明与局部照明共同组成的照明 对于工作位置需要较高照 度并对照射方向有特殊要求的场所 宜采用混合照明 此时 一般照明宜按不低于 混合照明总照度的5 10 选取 且不低于20勒克斯 3 3 2 照明种类 照明种类分为正常照明 应急照明 值班照明 警卫照明 障碍照明 装饰照 明和艺术照明 1 正常照明 为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明 它起着满足 人们基本视觉要求的功能 是照明设计中的主要照明 它可以单独使用 也可与事 故照明 值班照明同时使用 但控制线路必须分开 2 应急照明 在正常照明因故障熄灭后 供事故情况下继续工作或人员安全或 顺利的照明称为应急照明 它包括备用照明 安全照明和疏散照明三种 应急照明 的设置原则 从安全角度考虑 应在较多的建筑内设置应急照明 而从经济的观点 出发 只能在一些最重要的建筑内设置 3 值班警卫照明 供值班和警卫人员使用的照明 可利用正常照明能单独控制 的一部分 或利用事故照明的一部分或全部作值班照明 4 障碍照明 装设在建筑物上作为障碍标志用的照明 在飞机场周围较高的建 筑物上或有船舶通行的航道两侧的建筑物上 应按民航和交通部门的有关规定装设 障碍照明灯 5 装饰照明 为美化和装饰某一特定空间而设置的照明 装饰照明可以是正常 照明或局部照明的一部分 以纯装饰为目的的照明 不兼做一般照明和局部照明 6 艺术照明 通过运用不同的灯具 不同的投光角度和不同的光色 制造出一 种特定空间气氛的照明 23 3 4 光源和灯具 3 4 1 光源 常用于高层建筑照明的电光源 按发光原理可分为两大类 热辐射光源 气体 放电光源 电光源的主要性能指标有光效 寿命 显色性 启动及再启动性能等 气体放 电光源比热辐射光源光效高 寿命长 光色品种多 在建筑照明中应用日益广泛白 炽灯结构简单 使用方便 价格便宜 显色性好 故在一般场所仍被普遍采用 3 4 2 照明光源选择的原则 发光效率高 显色性好 即显色指数高 使用寿命长 启动可靠 方便 快捷 性能价格比高 3 4 3 灯具选择和布置 灯具的作用是固定电光源 把电光源的光能分配到需要的方向 防止光源引起 的眩光以及保护电光源不受外力 潮湿及有害气体的影响 灯具结构不仅应便于制 造 安装及维护 还要考虑美观 照明灯具的种类很多 按辐射的光通量分布特性来分 有深照型 配照型 漫 射型 广照型等 按结构特点来分 有开启式 封闭式 密闭式 防爆型等 按使 用场所来分 有民用灯具 建筑灯具 舞台灯具 庭院灯具等 灯具选择一般原则 使用安全 防触电和防火 防爆以及其他环境条件引起的危险 提高能效 选用灯具效率高 灯具配光和场所条件适应 以及光通维持率高 的灯具 合理考虑功能性 良好的照明效果 装饰性 美观 协调 经济性 性 价比高 和能源效益的结合 限制眩光 选用灯具应选用配光合理 效率较高的灯具 室内开启式灯具的效率不宜低于 24 70 带有包合式灯罩的灯具的效率不宜低于 55 带格栅灯具的效率不宜低于 50 表 3 1 常用灯具类型符号 灯具名称符号灯具名称符号 普通吊灯P工厂一般灯具G 壁灯B荧光灯灯具Y 花灯H防暴灯G 或专用代号 吸顶灯D水晶底罩灯J 柱灯Z防水防尘灯F 卤钨探照灯L搪瓷伞罩灯S 投光灯T五磨砂玻璃罩万能WW 表 3 2 常用灯具安装方式符号表 安装方式符号安装方式符号 自在器线吊式X弯式W 固定线吊式X1台上安装式T 防水线吊式X2吸顶安装式DR 认字线吊式X3墙壁嵌入式BR 链吊式L支架安装式J 管吊式G柱上安装式Z 壁装式B作装式ZH 吸顶式D 根据工作场所的环境条件 合理选择灯具 在特别潮湿的场所 应采用防潮灯 具或带防水灯头的开启式灯具 在有腐蚀性气体和蒸汽的场所 宜采用耐腐蚀性材 料制成的密闭式灯具 若采用开启式灯具 各部分应有防腐蚀 防水的措施 在高 温场所 宜采用带有散热孔的开启式灯具 在有尘埃的场所 应按防尘的保护等级 分类来选择合适的灯具 在振动 摆动较大场所 应选用有防震措施和保护网的灯 具 防止灯泡自行脱落或掉下 在易受机械损伤的场所 灯具应加保护网 再有爆 炸和火灾危险场所 应根据爆炸和火灾危险的等级选择相应的灯具 为了电气安全 和灯具的正常工作 应根据灯具的使用方法和使用环境 选择带有相应防触电保护 的灯具 在满足照明质量 环境条件和防触电保护要求的情况下 应尽量选用高效 率 长寿命 安装维护方便的灯具 以降低运行费用 此外 还应注意与建筑相协 25 调 灯具造型应与环境相协调 同时注意体现民族风格和地方特点以及个人爱好 体现照明设计的表现力 常用的民用建筑室内灯具有 花吊灯 壁灯 嵌顶灯 吸顶灯 移动灯具 巢 灯等 常用灯具类型和安装方式见表 3 1 和 3 2 灯具的布置就是确定灯在房间内的空间位置 包括高度布置和平面内布置两个 方面 高度布置指确定灯具的悬挂高度 平面布置是指确定灯与灯之间 灯与墙之 间的距离 1 一般照明灯具的布置 悬挂高度 选择合适的灯具悬挂高度是光照设计的主要任务 若灯具悬挂过高 则会降低 工作面的照度从而必须加大光源的功率 不经济 同时也不便维护和修理 若悬挂 过低 则容易碰撞 不安全 且容易产生眩光 影响视觉工作 布置方案 室内灯具的布置方案与照明方式有关 一般照明的灯具通常采用下面两种布置 方案 均匀布置 是指灯具之间按照一定规律进行布置的方式 在采用一般照明或分 区一般照明方式的场所 大多选择这种布灯方法 其特点是在整个工作面上都可以 获得较均匀的照度 其具体的布置形式为 直线型 正方形 矩形 菱形 角形 满 天星型等 选择布置 是一种满足局部照明要求的灯具布置方案 对于局部照明 或者定 向照明 方式 当采用均匀布置达不到所需求的照度分布时 多采用这种布灯方案 其特点是可以加强某个局部的照度 或突出某个部位 距高比 S H 的确定 均匀对称布置时室内照明最常用的布灯方案 在这种布灯形式中若整个房间或 区域内要获得均匀的照度 灯具布置的实际距高比应小于或等于灯具的最大允许距 离比 a 确定计算高度 h h 建筑物层高 吊顶高度 灯具高度 工作面高度 或 h 灯具最低悬挂高度 工作面高度 b 确定灯具之间距离 s 26 s 除了应满足最大允许距高比的要求外 还应考虑一下两种情况 第一 若采用反射光或漫射光灯具时 灯具与顶棚之间的距离 1 5 1 4 顶棚 工作面的距离 以保证顶棚上有适当的均匀照度 第二 最边缘一列灯具与墙壁的距离 s 的确定应考虑靠墙有无放置工作面 若 工作面靠近墙壁时 s 0 25 0 3 s 工作面原理墙壁时 s 0 4 0 5 s 注意灯具间 的距离 s 与布灯形式有关 2 应急照明的设置及灯具布置 疏散照明 a 需要装设的场所 一 二类建筑的疏散通道和公共出口应设置疏散指示标志 如疏散楼梯 防烟 楼梯间前室 消防楼梯及其前室 疏散走道灯 人员密集的公共建筑 如礼堂 会 场 影剧院 体育馆 饭店 旅馆 展览馆等通向疏散走道和楼梯的出口 以及通 向室外的出口均应设出口标志 较长的疏散通道和公共出口应设置疏散指示标志 疏散通道应设置疏散照明 地下室和无天然采光房间的主要通道 出口等应设疏散 指示标志和疏散照明 b 疏散照明的布置和装设要求 疏散照明所用的灯具有出口标志灯 疏散标志灯和疏散照明灯三种 其布置和 设置要分数如下 第一 出口标志灯 装设部位 建筑物通向室外的出口和应急出口处 多层 高层建筑的各楼层通 向楼梯间 消防电梯前室的出口处 公共建筑中人员聚集的观众厅 会堂 比赛馆 展览厅等通向疏散通道或前厅 侧厅 休息厅的出口处 装设要求 应装设在上述出口的内侧 标志面应朝向内疏散通道 而不是朝向 室外 楼梯间那一侧 通常装设在出口门的上方 若门上太高宜装设在门侧边 离 地面高度 2 2 2 5