51兰铁下西院12号住宅楼照明供配电系统设计

兰铁下西院12号住宅楼照明供配电系统设计电气工程及其自动化 20069610 顾月欣指导教师 苏宏升（教授）摘 要:本设计为兰州铁路局下西院住宅小区12号楼照明供配电系统设计。设计负荷等级为三级，进线电压为380/220V，户用电负荷为6kW。设计内容包括：照度计算、负荷计算、导线及其截面的选择、低压断路器电流整定、设备制作及安装、等电位联接安装及防雷与接地系统设计。采用单位容量法进行照度计算，需用系数法进行负荷计算，按导线长期允许温升和电压损失选择导线截面，按线路最大工作电流和线路保护选择低压断路器。照明回路和插座回路分别由不同回路供电，并在插座回路安装剩余电流保护器。按三类防雷建筑物进行防雷设计，接地采用TNS系统，并设计总等电位联结和局部等电位联结系统。设计符合国家相关技术规范，设备选型合理，满足使用功能，能较好地指导施工。关键词：住宅，照明，负荷计算，供配电系统，防雷1 引言1.1 工程背景本设计为兰州铁路局下西院住宅工程项目12号楼的电气照明设计。该楼占地面积约5500m2，钢筋混凝土框架结构，独立基础。住宅楼共六个单元，每单元六层，每梯两户。其中：一至五层层高2.8m，六层高3.0m。1.2 设计内容设计内容包括照度计算、负荷计算、导线及其截面的选择、低压断路器电流整定、设备制作及安装、等电位联接安装及防雷与接地系统设计。1.3 设计依据国家有关住宅设计标准和相关专业提供的原始资料。1.4 设计目标满足居住建筑使用功能要求，做到用电安全、可靠、节能和环保，突显以人为本的观点。2 照明设计2.1 光源及灯具的选择室内照明光源的确定，应根据使用场所的不同，合理的选择光源的光效、色调、显色性和频闪效应等光学特性指标，以及环境条件对光源光电参数的影响。住宅照明宜选用细管径直管荧光灯或紧凑型荧光灯。灯具的选择应根据具体房间的功能而定，宜采用直接照明和开启式灯具，并选用节能型灯具。设计中照明灯具均采用三基色荧光灯。三基色高效节能灯具有光线柔和悦目，无频闪、保护视力，并具有多种色温，寿命是白炽灯的5倍。采用电子镇流器等代替电磁型镇流器，在相同的光通量下可降低功率10%20%，同时功率因数可达0.9以上。每个回路的灯具数不宜超过25个1。因起居室、餐厅等房间的使用面积小于20m2，所以屋顶板上均预留一个照明灯具接线口，灯具居中布置。卫生间、浴室等潮湿且易污场所，采用了防水防潮易清洁的灯具，且灯具位置应避免安装在大便器上方及其背面或淋浴、浴缸的上方。卫生间的照明容量不宜太小，防止洗澡因有雾气看不清地面积水而滑倒摔伤。厨房的灯具选用易于清洁的类型，灯罩配以防潮灯口，并宜与餐厅或方厅照明光源显色性一致或近似。卫生间的照明灯具开关如为翘板式开关时并设置在卫生间外，否则应采用防水防潮型面板或使用绝缘绳操作的拉线开关。住宅中的起居室、通道和卫生间等，采用带指示灯的翘板式开关。楼梯间的照明单用了一个支路供电。楼梯间的灯具采用声光控制延时开关。2.2 照度计算本设计采用单位容量法进行照度计算。单位容量法是在各种光通利用系数和光的损失等因素相对固定的条件下，得出的平均照度的简化计算方法。一般在知道房间的被照面积后，就可以根据推荐的单位面积安装功率，来计算房间所需的总的电光源功率。这种方法可根据民用建筑不同房间、场所对照明设计要求和所要达到的照度要求，确定要采用的单位照明功率密度值，将此值按下述公式计算出灯具数量，可确定布灯方案。根据公式2，3：P=wA (1)N=P/P (2)式中：P 总安装容量(功率)，不包括镇流器的功率损耗(W)；P：每套灯具的安装容量(功率)，不包括镇流器的功率损耗(W)；N: 在规定照度下所需灯具数(套)；A: 房间面积，一般指建筑面积(m2)；w: 在某最低照度值时的单位面积安装容量(功率)(W/m2)。根据住宅照度设计标准要求，照明单位面积功率选取为7(W/m2)。在此标准下，起居室、卧室和厨房卫生间的平均照度值分别是200lx、75lx和100lx4。由此确定的每户住宅各房间灯具的型号及个数如表1所示，楼梯间公共照明采用PZS220-60型双螺旋普通白炽灯即可满足要求。表1 各房间灯具型号及个数房间（场所）面积（m2）总照明功率（W）灯具型号灯具套数（每户）起居室17.55122.85YZS40RN3主卧室14.85103.95YZS40RN3次卧室13.2092.40YZS40RN3餐厅10.4072.80YZS40RN2玄关5.4638.22YZS40RN1厨房4.4230.94YZS40RN1卫生间6.9348.51YZS30RN2生活阳台2.6018.20YZS20RN12.3 负荷计算负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的元件和设备，如导线、电缆、低压电器设备以及配电变压器等。对于设计前期阶段的负荷估算和对负荷计算结果的校核，一般采用计算过程较为简便的单位指标法估算电力负荷，此方法适用于设备功率不明确的各类项目，特别便于确定供电方案，有时和需要系数法配合使用。需要系数值是在一定的范围内按统计方法确定的。它的准确性对负荷计算有重要意义。但是，由于许多因素的影响，需要系数表中给出的只能是推荐值。这就要求我们根据具体情况从中选取一个比较恰当的值。需要系数法的计算公式如下3： 用电设备组（含配电箱、柜的分支回路）的计算负荷:有功功率: (3)无功功率: (4)视在功率: (5)单相负荷的计算电流: (6)三相负荷的计算电流: (7)根据住宅用电设计标准，兰铁下西院住宅小区12号楼用电负荷为每户6kW，其计算负荷及计算电流如表2所示。表2 兰铁下西院住宅小区12号楼负荷计算结果回路数供电部位UN（V）Pe（kW）KXKTcosPj（kW）Ij（A）W1照明2200.600.900.900.542.73W2厨房插座2201.200.900.951.085.17W3卫生间插座2201.200.900.951.085.17W4电源插座2201.600.900.901.447.27W5电源插座2202.400.800.801.929.70W6空调插座2202.001.000.802.0011.36WM1公共照明2200.360.801.000.291.32WM2CH分户箱2206.001.000.800.904.8024.24WM3AL照明配电箱38078.000.750.600.9035.1059.26WM4M1配电箱380468.000.450.600.90126.36213.323 导线及低压电器的选择3.1 导线的选择正确选用电线和线缆，对于保证民用建筑内供配电系统的安全、可靠、经济、合理的运行，有着十分重要的意义，对于节约有色金属同样很重要。因此在选择电线和线缆时，应遵循以下原则和要求4：1）按使用环境和敷设方式选择在选择电线和电缆时，应根据具体环境特征及线路敷设方式，来确定选用何种型号的电线和电缆。2） 按允许温升选择导线截面为保证线缆的实际工作温度不超过允许值，电线、电缆按发热条件的允许长期工作电流，必须小于线路的工作电流。即根据计算负荷求出的计算电流不能大于导线截面的长期允许电流值。3） 按电压损失校验截面为了保证用电设备的正常运行，应按电压损失校验导线截面时，应使各种用电设备端电压符合电压偏差允许值。但由于线路上有电压损失，因此在选择电线与电缆时，按允许温升选择的导线截面要按电压损失来校验。4）按机械强度选择由于导线本身的重量，以及风，雨，冰雪等原因，使导线承受一定的应力，如果导线过细，就容易折断，将引起停电等事故。应此，还应按机械强度来校验，以满足不同用途时导线的最小截面要求。在具体选择导线截面时，必须综合考虑电压损失，发热条件和机械强度等要求。3.2 低压断路器的选择低压断路器的选择断路器时应遵循以下两点5：1）IdnIj，否则导线烧毁开关还没有动作；2） IdnKIj，否则在正常负荷下工作时，也会跳闸；低压断路器过电流脱扣器额定电流整定应满足：IzdKIj。 上式中，为线路的计算电流（A）；为低压断路器动作灵敏系数，一般取1.3；为低压断路器过电流脱扣器额定电流（A）。根据以上规定，设计中采用的导线、低压断路器的型号及规格见表3。表3 导线及低压断路器的选择回路数供电部位Ij（A）Izd（A）导线的型号及规格低压断路器的型号W1照明2.733.55BV-2*2.5-PC16-CCS262-C16-10A/1PW2厨房插座5.176.72BV-3*4-PC20-CCS262-C20-16A/2PW3卫生间插座5.176.72BV-3*4-PC20-CCS262-C20-16A/2PW4电源插座7.279.45BV-3*4-PC20-FC WCS262-C20-16A/2PW5电源插座9.7012.60BV-3*4-PC20-FC WCS262-C20-16A/2PW6空调插座11.3614.77BV-3*4-PC20-FC WCS262-C20-16A/2PWM1公共照明1.321.72BV-3*1.5-PC16-FC WCS262-C16-10A/2PWM2CH分户箱24.2431.51BV-3*10-PC25-FCS262-C63-40A/2PWM3AL照明配电箱59.2677.03YJV-3*25+2*16-SC50-FC WCS262-C250-100A/3PWM4M1配电箱213.32277.32YJV23-3*150+2*70-SC100-FCVigiNS-400-300A/4P为了防止间接电击和引起火灾事故，在插座回路和末端线路，安装动作电流不大于30mA的高灵敏度剩余电流保护器。在建筑物电源总进线上安装动作电流不小于300mA的剩余电流动作保护器。剩余电流动作保护器的安装对于防止电弧性接地故障引起的火灾是很有效的。3.3 插座的选择随着各种照明设施、家用电器的普及和增多，住宅内需提供更多的电源插座。住户拉临时线或插座板方式引发电器短路或异常高温产生的火灾时有发生。为了安全、方便的用电，住宅内的插座布置应按一定标准配置。住宅分户箱内配置有过电流保护的照明供电回路、普通电源插座回路、空调插座回路。家用电器的插座与照明的回路分开布置，厨房、卫生间各设置一个电源插座回路，厨房、卫生间除外的其他功能房间每一电源插座回路所接插座数量不宜超过10个。对于一般室内插座设计原则是20m2以下房间内任何一点可以使用移动电器的地方距离墙面插座不超过2m。住宅内电热水器、柜式空调宜选用三孔15A插座；空调、排油烟机宜选用三孔10A插座；其它选用二、三孔10A插座；厨房、卫生间选用防溅水型插座。插座回路所连接的家用电器主要是移动式和手持式设备。电源插座底边距地低于1.8m时，应选用安全型插座。每户住宅采用的开关插座型号如表4所示。表4 住宅电气设备的选择设备名称设备型号设备套数（每户）单相二、三极带保护接点暗装插座P86Z223-10A12单相二、三极防溅水式暗装插座P86ZF10A4单相三极带保护接点防爆暗装空调插座86Z223-10A1一位板式开关E86K11-108二位板式开关E86K21-101CH分户箱XSA1-06T14 配电系统设计供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。住宅建筑低压配电系统的设计应根据建筑的类别、规模、容量及可能的发展等因素综合确定。TN-S系统是住宅中常见的配电形式。所有住宅应做到总等电位联结以降低住宅楼内的接触电阻，消除沿电源线路导入的对地故障电压的危害。设有洗浴设备的卫生间应作局部等电位联接。每套住宅应装设短路、过负荷和过、欠电压保护器。电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2，分支回路截面考虑机械强度和模数化配置不应小于2.5mm2。住宅建筑的每个用户配电箱应设置同时断开相线和中性线的电源进线断路器。为防止电气火灾，每幢住宅的电源进线或配电干线分支等处适当位置应设置具有剩余电流动作保护、报警功能的断路器。多层住宅电源宜采用电缆埋地进线，进线处应设置电源进线箱，箱内应设置总开关保护电器；多层住宅的垂直配电干线宜采用三相配电系统，当多层住宅单元为3的整数倍时，垂直配电干线可采用单相配电系统。为保证用电安全，电气线路的选材、配线应与住宅的用电负荷相适应。敷设在电气竖井内的封闭母线、预分支电缆、电缆、电线等供电干线选用铜导体，户内布线选用铜芯导线。住宅建筑供电系统的中性导线和相导体应采用同材质同截面的导体。兰铁下西院12号住宅楼设计中，户内均安装终端配电箱。终端配电箱采用XSA1-06铁制暗装分户箱，箱体颜色为浅驼色，安装高度箱底距地1.8米。分户进线设总断路器，且照明回路与插座回路分开，插座回路设漏电保护。住宅用电计费采用一户一表制的分户计量方式，公共用电均摊至各用户的计量表上。为防止电气线路发生故障时零线可能带电，一般情况下每户电表后的入户线的保护电器，应安装单向双极断路器，进入户内的单相交流电源线的相线和零线从断路器的下端分至户内配电箱。电能表采用能自动刷卡的单相电能表，整定电流为10（40），过负荷能力为4倍，楼梯间照明计费采用1.5(6A)的单相电能表计费。在线路选择及管路敷设方面，充分考虑未来的发展，留有适当余量。本工程电源进线采用YJV231kV3150+270（SC100）交联聚乙烯绝缘电缆直埋地引入至一层配电箱M1，室外埋深0.8m，电源电压为380/220V，引入处需作重复接地，接地电阻不大于4，采用穿线钢管兼作PE线。住宅建筑户内配电线路布线采用金属导管和塑料导管。暗敷的金属导管管壁厚度不应小于1.5mm。在住宅建筑内的潮湿场所，配电线路布线最好采用塑料导管。敷设于潮湿场所或地下的金属管宜采用焊接钢管，且金属导管管壁厚度不小于2.0mm2。室内照明线均选用BV-450/750V铜芯聚氯乙烯绝缘线穿硬聚氯乙烯PC电线管暗敷设，户内照明与插座回路分开敷设，照明回路沿顶棚暗敷，插座回路沿地板内或墙内暗敷，配线为BV-22.5时穿管PC16；配线为BV-34时穿管PC20。5 防雷接地系统及等电位联结兰铁下西院12号住宅楼属于第三类防雷建筑物，滚球半径为60m，采用避雷带做接闪器，接闪器网格小于20m20m或24m16m6。接闪器采用直径为12mm热浸镀锌圆钢暗装，支持卡子采用404镀锌扁钢小于1m均匀布置。利用构筑物柱内主筋作引下线，将两根主筋绑扎或焊接在一起作为一组引下线，引下线水平间距不大于25m。接地线采用404镀锌扁钢，垂直接地极采用f50，长度2.5m的镀锌钢管。垂直接地极间距5m设立一个，接地极埋深在0.6米以上，接地装置与本住宅楼出入口距离为5m。住宅防雷接地与交流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，采用共用接地网接地。联合接地网的接地电阻按接入设备中要求的最小值确定。接地极在满足热稳定条件下，交流电气装置的接地极利用自然接地导体。当利用自然接地导体时，应确保接地网的可靠性，禁止利用可燃液体或气体管道、供暖管道及自来水管道做保护接地。兰铁下西院12号住宅楼设总等电位联结系统，在设有洗浴设备的卫生间作局部等电位联接。局部等电位联接包括卫生间内金属材质的给水排水管、浴盆、金属扶手、浴巾架、采暖器以及建筑物钢筋网等。设洗浴设备的卫生间地面内钢筋网与等电位联结线连通。总等电位联结线采用404镀锌扁钢，卫生间局部等电位联结线采用BV-14铜线穿管在地板内或墙内暗敷。6 结论兰铁下西院12号住宅楼的照明供配电系统设计中，严格遵循了国家有关住宅设计标准和规范，结合原始资料和建筑平面图，分别采用单位容量法和利用系数法完成照度计算和负荷计算，按导线长期允许载流量选取导线截面，最终完成导线敷设和设备安装，以及电气施工图设计。设计过程中多次征询住户意见，反复修改，最终满足了使用功能的要求，彰显了居住建筑人性化的观点。参考文献1 中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范S.北京：中国建筑工业出版社,2008.2 唐海.建筑电气设计与施工M.北京:中国建筑工业出版社,2010.3 翁双安.供配电工程设计指导M.北京：机械工业出版社,2008.4 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册（第三版）M.北京:中国电力出版社,2005.5 许立梓.实用电气工程师手册M.广州:广东科技出版社,2007.6 中华人民共和国机械工业部. GB 50057-94 建筑物防雷设计规范S.北京：中国计划出版社,2007.Supply and distribution system design on 12 residential building Xiaxi Courtyard Lanzhou Railway BureauElectrical Engineering and Automation 20069610 Gu YuexinInstructor Su Hongsheng (Professor)Abstract:The design is entitled with electrical illumination design on the 12th residential building located in Xiaxi Courtyard of Lanzhou Railway Bureau. The load level of the project is designed as the 3rd hierarchy, and input voltage level is presented by 380/220V, and household load is designed as 6kW. The design contents include illumination calculation, load calculation, and the selection of circuits and cross sections, and the current setting of low voltage breaker, and equipments making and installation, and equiotential bonding, and as well as lighting protection and grounding system and et al. Firstly, unit capacity method is applied to implement illumination calculation, and the needed coefficient method is applied to implement the load calculation, and the cross secti