常振亚毕业设计

兰州交通大学毕业设计（论文）摘 要此次工程设计为明珠住宅小区电气系统设计。此次毕业设计内容包括：强电与弱电的设计，细化为照明设计、配电系统设计、设备的选择、导线电缆的选择、等电位联接安装、防雷接地系统的设计以及有线电视系统及通信网络系统的设计。本设计在进行照度计算时采用的是利用系数法，负荷计算时采用的是需要系数法。照明和插座回路分开供电。住宅小区防雷设计时根据国标规范确定为三类防雷建筑，接地保护型式为TN-C-S系统。其次，对照明的设计是灵活变通的，可以根据不同的户型和要求来设计出不同风格的照明，通过准确的照度计算和负荷计算，合理的选材和布线，可以使整个设计最大程度上达到合理和可靠，为人们的生活带来方便与舒适。设计符合国家标准及设计规范，设计电气系统既安全可靠，又经济合理，在本文中，对配电设备和防雷接地装置做了相应说明，更好地为工程设计提高参考。关键词：住宅；照明；等电位联接；弱电；防雷接地- I -AbstractThis design is about the electrical system for the Pearl residential district. The graduation design content including: strong electricity and weak electricity design, refinement for the choice of lighting design, distribution system design, equipment selection, wire and cable, and other potential connection installation, lightning protection grounding system design and design of CATV system and communication network system.In the design of the illumination calculation use the coefficient method, the need of the load use the coefficient method. Separate power supply for lighting and socket circuits. Lightning protection design for residential area according to GB standard for three lightning protection buildings and the grounding protection type is TN-C-S system. Secondly, the lighting design is flexible, can according to the different style and requirements to design different styles of lighting, through accurate illumination calculation and load calculation, reasonable material and wiring can make the design maximum reach reasonable and reliable, bring convenience and comfort to peoples life.The design accords with national standards and design codes, the electrical system is reliable and economical, the construction effect is pretty well. In this paper, the distribution equipment and lightning protection grounding device to a corresponding description.Key Words: Residential, Lighting, Equipotential connection, Weak electricity, Lightning protection and grounding目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 工程背景11.2 设计范围11.3 设计依据11.4 设计结果11.5 设计主要工作12 照明设计22.1 照明平面图设计22.1.1 照明种类22.1.2 照度确定22.1.3 照度计算32.2 开关与插座63 负荷计算74 等电位联结与防雷接地104.1 防雷接地104.1.1 建筑物防直击雷措施104.1.2 引下线104.1.3 接地装置104.2 等电位联结105 配电系统125.1 回路设置125.2 配电箱主要参数136 弱电设计146.1 有线电视系统146.2 电话宽带系统156.2.1 有线电视系统156.2.2 宽带系统15结 论16致 谢17参考文献18- III -兰州交通大学毕业设计（论文）1 绪论1.1 工程背景此次工程设计为明珠住宅小区电气系统设计。明珠小区内建筑为高六层的独立住宅建筑，桩基础以及所有楼板均为现浇板，电源由小区电力外网电缆引入，一层设有商铺并且包含阁楼与地下室。1.2 设计范围此次工程设计内容包括进户线电力电缆与干线支线的型号选择、合理美观布置线路、照度计算、负荷计算、插座及相关防雷接地设计还有等电位联结系统设计。1.3 设计依据根据明珠小区的建筑概况和相关工程设计资料，结合市政主管部门对于该工程初步设计的审批意见以及现行的我国主要的设计标准和法规，其他未尽事宜均按照国家现行有关规范以及业主提供的有关文件执行。1.4 设计结果完成明珠小区住宅楼的照度计算与负荷计算并用Auto CAD绘制等电位联结平面图等共17张图，在安全实用的基础上为工程的设计与施工提供参考。1.5 设计主要工作在掌握Auto CAD和天正电气软件的应用和开发的基础上，进行明珠住宅小区的电气系统设计，细化为弱电部分的有线电视系统和通信网络系统的设计。(1) 熟悉明珠小区土建、结构等专业技术特点；(2) 大量查阅参考文献，熟悉民用建筑的电气设计标准和规范要求；(3) 完成明珠小区强电和弱电系统设计，包括照度计算、负荷计算、线路敷设、确定有线电视及通信网络的设计；(4) 完成计算书以及设计施工图；(5) 按照论文撰写格式撰写毕业论文。2 照明设计照明工程主要包括相关照度计算，光源的选择，灯具的型号选择及布置、开关的型号选择及布置等。2.1 照明平面图设计2.1.1 照明种类随着社会的发展，人们日常生活、商业贸易既要舒适的照明环境又需要满足人类对于美的追求，对于光源的选择，应在满足需求的前提下，尽量以节能绿色为主，减少白炽灯的使用数量，多选用新型高效节能灯具。不同的场合需要不同的灯光，因此按照明的作用可以把照明分为以下六类，如图2.1所示。图2.1 照明种类的划分2.1.2 照度确定照度标准值是在工作面上不能低于这个数值的维持平均照度，根据建筑照明设计标准可以给照度标准分级。在民用建筑电气设计规范中规定各房间照度设计标准值要求如表2.1所示。表2.1 住宅小区照度标准值参考表房间或场所参考平面及高度照度标准值/lx显色指数Ra餐厅0.75餐桌面15080洗手间0.75水平面10080楼梯间地面7560卧室一般活动0.75餐桌面7580卧室阅读0.75水平面15080客厅一般活动0.75餐桌面10080客厅阅读0.75水平面30080厨房一般活动0.75水平面10080厨房操作台台面15080控制室一般控制室0.75水平面30080控制室主控制室0.75水平面500802.1.3 照度计算本工程设计中，采用利用系数法进行房间的照度计算。在利用系数法中，只需知道利用系数的值，照度就可以通过以下公式得出：(2.1)其中，是在工作台上的平均照度值/lx，是每个灯具光源的光通量/lm，是灯具数量，是维护系数，是利用系数，是工作面面积。当计算所需灯具数时，也可以由变形公式得出:(2.2)以5楼每个户型的房间为例，具体每个房间的照度计算如下：(1) 洗手间：由已知，房间长1.76m，房间宽1.70m，照度标准值为100lx，选择光通量为720lm的LED球泡/射灯，利用系数取0.65，维护系数为0.8。房间面积为：()由式2.2需要灯具数为：即在洗手间使用1个灯具即可。(2) 厨房：由已知，房间长2.86m，房间宽1.80m，照度标准值为150lx，选择光通量为720lm的LED球泡/射灯，利用系数取0.67，维护系数为0.8。()由式2.2需要灯具数为：即在厨房使用1个灯具，灯具共在其中内置光源为2个即可。(3) 卧室：由已知，房间长3.56m，房间宽3.10m，照度标准值为150lx，选择光通量为1350lm的TL5高校环保型飞利浦HE灯，利用系数取0.41，维护系数为0.8。房间面积为：()由式2.2需要灯具数为：即在卧室使用1个灯具共在其中内置4个光源即可。(4) 客厅：由已知，房间长5.16m，房间宽4.00m，照度标准值为300lx，选择光通量为3610lm的H型和单U型紧凑型荧光灯，利用系数取0.48，维护系数为0.8。房间面积为：()由式2.2需要灯具数为：即在客厅使用2个灯具共在其中内置5个光源即可。(5) 露台：由已知，露台长3.60m，房间宽1.50m，照度标准值为50lx，选择光通量为1800lm的环型和U型YU40RR荧光灯，利用系数取0.31，维护系数为0.8。()由式2.2需要灯具数为：即在露台使用1个灯具即可。(6) 楼梯道：由已知，房间长5.16m，房间宽2.30m，照度标准值为75lx，选择光通量为1800lm的H型和单U型紧凑型荧光灯，利用系数取0.38，维护系数为0.8。()由式2.2需要灯具数为：即在楼梯道使用1个灯具共在其中内置2个光源即可。具体照度计算表见下表2.2。表2.2 照度计算表序号房间名字面积光源数量光通量1m利用系数维护系数1洗手间2.9917200.650.82厨房5.1527200.670.83卧室11.04413500.410.84客厅20.64536100.480.85露台5.4118000.310.86楼梯道11.87218000.380.82.2 开关与插座根据国标规范，在厨房和洗手间因处于有水的环境，所以均选用防水型开关。照明导线选用截面积为的铜导线，本设计选择的开关详细如表2.3所示。表2.3 开关选择表名称型号高度安装场所单联暗开关W1F1K/1距地1.5m详见照明平面图附录双联单控暗开关W1F2K/1距地1.5m三联单控暗开关W1F3K/1距地1.5m根据国标规范，会客厅、卧室、厨房和洗手间宜选用10A的电源插座。对于空调、电热水器等大功率家用电器，一般选用单相三孔10A或16A的专用电源插座。在客厅等住宅的活动中心处，应摆设至少5个插座。本设计选择的插座详细如表2.4所示。表2.4 插座选择表名称型号高度安装场所单相五孔暗插座(带保护门)W1F2US/P距地0.5m(厨房1.5m)餐厅，卧室，客厅，厨房单相五孔暗插座(防溅型)W1F2S/P距地1.8m洗手间单相三孔暗插座(防溅型)W1FIS/P距地1.8m厨房，洗手间单相三孔暗插座(带保护门)W1FIS/P距地0.5m客厅空调单相三孔暗插座(带保护门)W1FIS/P距地1.8m卧室空调3 负荷计算本住宅小区为包含阁楼的六层建筑，为三级负荷，在本设计中采用需要系数法对住宅用电负荷进行负荷计算。其中需要系数的确定和天气等因素有关。需要系数法公式为：(3.1)其中，是有功计算负荷，是需要系数，是单个设备的容量。(3.2)其中，是无功计算负荷，是功率因数的正切值。(3.3)其中，是视在计算负荷。(3.4)其中，是用电设备额定电压，是计算电流。根据国标规范，住宅的公共照明负荷需要系数，一般可以按照0.8选取，在计算住宅用电负荷时选择需要系数的值可根据表3.1确定。表3.1 需要系数选择表单相配电时所连接的户数三相配电时所连接的户数需要系数通用值推荐值39114120.950.956180.750.808240.660.70查阅资料可得住宅小区家用电器等各种设备的设备容量，由以上负荷计算公式，可以求得设备总容量以及有功计算负荷等如表3.2所示。表3.2 1栋6层负荷计算表设备名称设备容量Pe(kW)需要系数Kx电压kVcosP(kW)S(kVA)I(A)房间插座回路0.80.90.220.90.720.802.09空调插座回路2.40.80.220.81.922.4010.10厨房插座回路2.50.50.220.81.251.565.17洗手间1插座1.80.50.220.80.91.132.95洗手间2插座1.50.50.220.80.750.942.46房间照明回路0.60.90.220.90.540.603.32根据以上公式以及需要系数的确定表可以求得明珠住宅小区1栋a区用电设备的总容量为44kW， 1栋b区用电设备的总容量为42kW，同理，2栋与3栋的a区均为44kW，b区为42kW。因此，电气总容量为：(kW)由式3.1得有功计算负荷为：(kW)由式3.2得无功计算负荷为：(kvar)由式3.3得视在计算负荷为：(kVA)由式3.4得计算电流为：(A)根据设所得的计算电流，各个回路及其导线的截面选择表如图3.3所示，表中详细给出导线截面的选择、导线型号以及敷设方式等。表3.3 导线截面选择表回路导线名称计算电流(A)截面选择条件导线型号断路器型号敷设方式保护穿管照明插座3.32BV-22.5S262-C16-10A/1PWCPVC厨房插座5.17BV-34S262-C20-16A/2PWCPVC电源插座24.55BV-34S262-C20-16A/2PWCPVC空调插座10.10BV-34S262-C20-16A/1PWCPVC公共照明1.32BV-31.5S262-C16-16A/2PWCPVC分支导线24.24BV-310S262-C63-40A/2PWCPVC干线导线59.26YJV-325+216S262-C250-100A/3PWCSC馈线导线213.32YJV23-3150+270VigiNS-400-300A/4PFCSC表3.3中，符号WC敷设方式为沿墙敷设，FC的敷设方式为沿地板敷设。保护穿管方式PVC为穿阻燃塑料管，SC为穿焊接钢管。4 等电位联结与防雷接地明珠小区属于住宅小区，由国标规范确定本工程防雷等级为三级防雷，通过接闪器、接地装置、引下线完成。4.1 防雷接地4.1.1 建筑物防直击雷措施接闪器沿屋脊及屋面四周装设避雷带以防直击雷。根据国家标准，避雷带采用镀锌圆钢沿屋面明敷设，凡是突出屋面的非金属管道都应该装设避雷带就近与防雷装置相连，金属物体不需要装设接闪器，但应与屋面防雷装置相连。4.1.2 引下线把外墙柱内大于14mm的四根主筋做可靠焊接作为引下线，四根主筋的上部与避雷带相连焊接，根据国标规范，当建筑物上的防雷设施采用多根引下线时，宜在各引下线距地面1.5m或者1.8m处设置断接卡，目的是为了便于测量引下线的接地电阻，供检查时使用。4.1.3 接地装置利用桩基础做综合接地体，接地电阻阻值小于1，施工实测后，若不达测计要求，应补打接地极以满足设计的要求值，建筑物中包含的各种金属管道需要在管道进出口处就近与接地装置连接，建筑物防雷设施安装有详细的要求与说明。4.2 等电位联结等电位联结就是为了达到消除电位差从而保证人类生活用电安全的目的。按照国标规范中低压配电设计规范规定，在采用接地故障保护时，在建筑物内应作总等电位联结。对于洗手间，厨房等存在水的环境当中，应在房间内部作局部等电位联结。总等电位联结在地下室电缆进线配电引出箱处设置MEB箱和MEB线。MEB线采用的镀锌扁钢，安装方式为在墙内暗敷。洗手间局部等电位LEB线采用导线为铜线，预留PVC穿管直径为在地内或者墙内敷设。本工程设计采用TN-C-S接地系统，在系统的前端为TN-C系统，其中工作零线N与保护线PE是统一的，在系统的后端为TN-S系统，其中工作零线N和保护线PE是分开的，在小区住宅供电系统中采用这种接地系统，更加安全可靠。TN-C-S接地系统如图4.1所示。图4.1 TN-C-S系统TN-C-S接地系统的专用保护线PE线与零线N线被严格分开，达到更安全的效果。本工程采用的是总等位联结，组成综合接地系统，有淋浴室的洗手间也必须做局部等电位联结，详细参考02D501-2等电位联结。楼梯的金属栏杆扶手与本层的楼板钢筋可靠焊接。对于线路的过电压保护，明珠住宅小区电气设计在电源进线配电箱内装设第一级浪涌保护器，用户配电箱内设装第二级浪涌保护器。5 配电系统由JGJ242住宅建筑电气设计规范要求，当每套住宅用电负荷不超过12kW时，应采用单相电源进户。住宅小区干线进线图如下图5.1所示。图5.1 住宅干线进线5.1 回路设置(1) 对于照明回路，每套住宅应该至少有一个回路，当住宅户型为三居室以上，照明灯具的安装容量大于2kW时，照明回路应该设置为两个；当户型为三居室及以下时，宜采用一个回路，在本设计中，户型为两居室或三居室，照明电源采用一个回路。(2) 对于插座回路的布置，如无特殊功能要求，设置回路时，每一个回路的插座数量不超过十个，而且每套住宅要有不少于一个的空调插座回路，当卧室、客厅等的房间面积小于二十平方米时，应预留分体式空调电源插座，每一个回路的分体式空调的插座不宜超过2个；当大于二十平方米时，则不宜超过1个；当房间面积大于三十平方米时，应预留的空调插座回路为柜式空调。(3) 对于厨房、卫生间的插座，应各自设置不少于一个的插座回路，其中，卫生间的插座与照明可使用同一回路。当卫生间和厨房内没有大功率用电设备时，它们的照明和插座可以使用有剩余电流保护器的回路来供电。5.2 配电箱主要参数明珠小区电气设计用到的照明配电箱的技术参数如下：(1) 额定工作电压：380/220V；(2) 额定工作频率：50Hz；(3) 额定工作电流：63A；(4) 额定绝缘电压：660V；(5) 外壳防护等级：IP30。配电箱包括一个总断路器和6个分断路器，根据断路器的绝缘距离和设计尺寸，对总断路器和分断路器进行排版，从而得到配电箱的尺寸。在本设计中，配电箱的尺寸为580mm750mm200mm。总配电箱安装在地下室储藏室的侧墙上，距离地面1.4m安装，土建时在相应位置预留孔位，便于安装。6 弱电设计本工程设计中，弱电设计细化为有线电视系统和通信网络系统的设计。6.1 有线电视系统任何一个有线电视系统都如图6.1所示组成。前端系统作用是对系统提供信号源，然后干线系统把前端输出的信号传送给用户分配系统，最后由用户分配系统把传来的信号分配给系统内所有用户。图6.1 有线电视系统的组成明珠小区共有三十六户住房，其中分为三个单元，每个单元包含十二户。弱电进户预留管采用镀锌钢管埋地敷设，H=0.8m，电话、宽带干线预留管采用镀锌钢管，电视干线及分支线预留管均采用PVC塑料管，沿棚，沿墙或沿地暗敷设。系统采用750MHz邻频传输，要求用户电平满足64 4dB，图像清晰度不低于四级，放大器箱安装在弱电箱内，各分支配电箱均安装在各层竖井内。干线电缆选用SC50-FC，支线电缆沿墙及楼板暗敷设。考虑到实际家庭住户的需求，每户在主卧室和客厅均设置一个电视插座。用户电视插座需要暗装，根据国家标准及规范，底边距地0.3m。6.2 电话宽带系统按照每户2个接口考虑，在客厅与主卧室均设置宽带接口。市政电话电缆先由室外引入总接线箱，再由总接线箱通过竖井引至各层接线箱。各层接线箱分线给住户配电箱，再由住户配电箱跳线给户内的每个插座。6.2.1 有线电视系统有线电视系统是一个图像传输系统，原理是利用同轴电缆或者光纤进行宽频传输。一般通信电缆型号选择见表6.1所示。表6.1 通信电缆型号表类型导体绝缘层内护层外护层H(室内电话线)G(铁线芯)F(复合物)B(棉纱编织)0(相应外护层)HB(通信线)L(铝线芯)SB(纤维)F(复合物)1(一级防腐)HR(电话软线)T(铜)X(橡皮)H(橡套)2(二级防腐)HP(配线电缆)Y(聚乙烯)HF(非燃性橡套)HO(同轴