【电气工程及其自动化】某综合楼电气工程设计终稿

本科生毕业论文（设计）某综合楼电气工程设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2015年5月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1绪论111课题意义112工程概况113设计依据114设计范围12配电系统121负荷等级分级122低压配电系统接地形式223负荷计算324系统配电图525设备的选型8251导线的选择8252断路器的选择10253配电箱的选择113照明系统设计1131照明光源的选择1132灯具的选择1233照度计算1234平面布置13341导线的敷设13342布线的配置和要求144主要电器的安装1441照明配电箱的安装14411配电箱的安装要求14412配电箱的安装方式1442灯具的安装1543开关插座的安装155结论15参考文献某综合楼电气设计摘要本设计以国家相关规范为标准,供电可靠和节约能源为原则，对某综合楼进行电气工程设计。设计内容主要包括低压配电系统、照明系统、室内供电线路设计和电气设备的选型等，通过负荷计算、照度的计算和依据国家相关规范，设计出合理的方案，为人们提供一个舒适的生活和办公环境。关键词配电系统；照明系统；负荷计算；照度计算ELECTRICALDESIGNOFCOMPLEXBUILDINGABSTRACTTHISDESIGNONTHEBASISOFRELEVANTNATIONALSTANDARD,POWERSUPPLYRELIABILITYANDENERGYSAVINGFORTHEPRINCIPLE,ELECTRICALENGINEERINGDESIGNOFACOMPLEXBUILDINGTHEDESIGNCONTENTMAINLYINCLUDESTHELOWVOLTAGEPOWERDISTRIBUTIONSYSTEMS,LIGHTINGSYSTEMS,INDOORCIRCUITDESIGNANDTHESELECTIONOFELECTRICALEQUIPMENTTHROUGHTHECALCULATIONOFLOADCALCULATION,INTENSITYOFILLUMINATIONANDONTHEBASISOFRELEVANTNATIONALSTANDARD,DESIGNAREASONABLESCHEME,PROVIDEPEOPLEWITHACOMFORTABLELIVINGANDWORKINGENVIRONMENTKEYWORDSDISTRIBUTIONSYSTEMELECTRICLIGHTINGSYSTEMLOADCALCULATIONILLUMINATIONCALCULATION1绪论11课题意义随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，综合楼宇业务量的日益增加、综合楼宇对有关供配电、照明、智能消防、通信、有线电视、智能办公等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、节能、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。本次课题是某综合楼住宅楼电气工程设计。通过具体的实例工程设计，初步掌握建筑电气系统设计的基本方法。将理论和实践相结合起来，锻炼分析问题和实际动手的能力，将在书本和课题上学习到的知识应用到实际的项目中去，为以后的工作积累经验和打基础。12工程概况本设计为七层综合楼，总占地面积58976M。第一层为商铺，层高44M，第二层为公寓，层高33M，第三层至七层为住宅楼，层高31M。总负荷1936KW，计算电流2942A。设计主要着重为电气照明，通过照明功率密度现行值对场所需要灯具数目进行计算，选出合理规范的方案。根据公式计算和工程的平面图，利用AUTOCAD2004软件绘制配电系统图和照明平面图。13设计依据供配电系统设计规范GB500542009建筑照明设计标准GB500342004建筑电气常用数据04DX10111民用建筑电气设计规范JGJ162008建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311200014设计范围主要是电气的照明部分，包括照明灯具、插座的选择和布置，断路器和导线的选择等。2配电系统设计21负荷等级分级电力负荷根据供电可靠性的要求和电力负荷及中断供电将会在政治、经济上造成的损失和影响程度的大小，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷4。1一级负荷（1）中断供电将造成人身伤亡者；（2）中断供电将造成重大政治影响；（3）中断供电将造成重大经济损失；（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱。例如重要交通枢纽、重要通讯枢纽、重要宾馆、大型体育场、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。2二级负荷（1）中断供电将造成较大政治影响；（2）中断供电将造成较大经济损失；（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱。3三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷为三级负荷。22低压配电系统接地形式根据国家标准电压配电设计规范，低压配电系统接地形式分三种，IT系统、TT系统、TN系统【2】。由于TN系统节省材料和工时，我国和其他许多国家广泛应用，本设计采用TN系统。TN系统中根据保护零线是否与工作零线分开而划分为TNS系统、TNC系统、TNCS系统三种形式。TNS系统，最大特征是中性线（N）与保护线（PE）在系统中性点分开后，不能再有任何电气连接，如图1所示。图1TNS系统TNS方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压系统。TNC系统，将保护线（PE）与中性线（N）的功能综合起来，由一根称为PEN线的导体同时承担两者的功能，如图2所示。图2TNC系统TNCS系统，系统中有一部分线路的中性线与保护线合一的TN系统，如图3所示。图3TNCS系统考虑各个系统的特点，本设计选择TNS系统，采用380V/220V供电。23负荷计算负荷计算的目的是为了合理地选择供电导线和开关设备等元件，使电气设备和材料得到充分利用，同时也是确定电能消耗量的依据。选择供电设备不当，还可能影响供电系统的安全运行。因此，正确进行负荷计算是实现供电系统安全和经济运行的必要手段。照明配电系统的负荷计算，通常采用需要系数法计算【4】。每层配电箱有功功率WSPE（1）有功计算负荷EXPKC（2）无功计算负荷TANQC（3）视在计算负荷COS/2CPQS（4）计算电流COS3UKIEXJ（5）配电干线计算负荷（6）CPKP（7）2QPCQPS（8）NCJUI310（9）式中、IJ、是用电设备的有功、无功、视在计算负荷、计算CPQCSN电流和额定电压，通常为220V或380V（单位分别为KW、KVAR、KVA、A、V）NS供电面积（M2）W单位面积功率（W/M2）该用电设备组的设备容量总和（不包括备用容量）CPKX该用电设备的需要系数该用电设备组的平均功率因数OS本工程中，总负荷DX1936KW，KX08,08EPCOS08193615488KWEXJKPAUINJJ294803154COS3103一层配电箱1AL1,8,XEKWP0818144KWEXJAUINJJ27380314COS3103一层配电箱1AL2,8,XEKWP0818144KWEXJAUINJJ27380314COS3103二层配电箱2AL1CS,14XEKWP0814331146KWEXJAUINJJ218038146COS303二层配电箱2AL2,21XEKWP0813231058KWEXJAUINJJ20183051COS33三至七层配电箱3AL17AL1,8,10XEKWP081311048AEXJAUINJJ1980341COS33三至七层配电箱3AL27AL280COS,103XEKWP081311048AEXJAUINJJ1980341COS3324系统配电图本设计中主要配电系统图如下1一层的配电系统图图4配电箱1AL1图5配电箱1AL22二层配电系统图图6配电箱2AL1图7配电箱2AL23三层至七层配电系统图图8配电箱37AL1图9配电箱37AL225设备的选型251导线的选择导线和电缆的选择，是建筑电气设计和施工过程中的一个重要内容。正确地选择导线和电缆，对于保护民用建筑供配电系统安全、可靠、经济、合理地运行，有着重要的意义。照明线路一般具有距离长、负荷相对比较分散的特点，所以配电网络导线和电缆的选择一般按照下列原则进行【8】1导线类型的选择（1）导体材料选择。导线一般可采用铜芯或铝芯的线，照明配电干线和分支线，应采用铜芯绝缘电线或电缆；分支线截面不应小于25MM。（2）绝缘及护套的选择。塑料绝缘的绝缘性能良好，价格较低，无论明设或穿管敷设均可代替橡皮绝缘线。由于不能耐高温，绝缘容易老化，所以塑料绝缘线不宜在室外敷设。氯丁橡皮绝缘的特点是耐油性能好，不易腐，不延燃，光老化过程缓慢，因此可以在室外敷设。照明线路常见的导线型号及用途见表1表1参照电气照明【8】导线型号名称主要用途BX（BLX）BXF（BLXF）BV（BLV）BV105（BLV105）BVV（BLVV）BXRRVRVBRVSRVVRVX105铜（铝）芯橡皮绝缘线铜（铝）芯氯丁橡皮线绝缘线铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘线耐热105铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘线铜芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套线铜芯橡皮绝缘软线铜芯聚氯乙烯绝缘软线铜芯聚氯乙烯绝缘扁平线铜芯聚氯乙烯绝缘软绞线铜芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套软线铜芯耐热聚氯乙烯绝缘软线固定明、暗敷固定明、暗敷固定明、暗敷用于温度较高场所用于直贴墙壁敷设250V以下的移动电器250V以下的移动电器250V以下的移动电器250V以下的移动电器250V以下的移动电器同上，耐热1052按机械强度要求选择导线截面导线截面必须满足机械强度的要求，见表2表2参照电气照明【8】最小截面/MM导线敷设方式铜芯软线铜线铝线室内050825照明用灯头线室外1125穿管敷设的绝缘导线1125塑料扩套线沿墙敷设125室内2525室外2525室外254敷设在支持件上的绝缘导线室外256电杆架空线路380V低压1625架空引入线380V低压（绝缘导线长度不大于25M）610（绞线）电缆在沟内敷设、埋地敷设，明敷设380V低压2543按允许载流量选择导线截面电流在导线中通过时会产生热而使导线温度升高，温度过高会使绝缘老化或损坏。为了使导线具有一定的使用寿命，各种电线根据绝缘材料特性规定其最高允许工作温度。导线在持续电流的作用下，其温升不得超过允许值。下列关系式根据导线允许温升选择导线截面IIJ1式中IJ1照明配电线路计算电流，A；I导线允许载流量，A。252断路器的选择一般选用原则【7】1根据用途选择断路器的型式及极数；根据最大工作电流选择断路器的额定电流；根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。具体要求是1断路器的额定工作电压线路额定电压；2断路器的额定短路通断能力线路计算负载电流；3断路器的额定短路通断能力线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）；4线路末端单相对地短路电流125倍断路器瞬时（或短延时）脱扣整定电流；5断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压；6断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压；7电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压；8断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍。2采取断路器作为单台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为电动机启动电流的135倍（DW系列断路器）或17倍（DZ系列断路器）。3采用断路器作为多台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为13倍最大一台电动机的启动电流再加上其余电动机的工作电流。4采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值，脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流，短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的610倍；过载保护的整定电流等于变压器的额定电流。5初步选定断路器的类型和等级后，还要与上、下级开关的保护特性进行配合，以免越级跳闸，扩大事故范围。253配电箱的选择本工程照明配电箱采用嵌入式安装，其总配电箱安装在一层强电室，再分别引线至各层的分配电箱。1根据负荷性质和前途，确定是照明配电箱还是电力配电箱或计量配电箱；2根据控制对象负荷电流的大小，电压等级以及保护要求，确定配电箱内回路和各支路的开关电器，保护电器容量和电压等级；3应从使用环境和使用场合的要求，选择配电箱的结构形式。3照明系统设计31照明光源的选择选择光源的基本原则1按高效、长寿命原则选择光源2按环境对显色性的要求选择光源3按光源的色表（颜色）选择光源4按性价比高选择光源32灯具的选择选用灯具基本原则1配光应该合理，遮光角应该符合要求，灯具各角度应在限定范围之内2灯具应具有较高的效应和利用系数，并达到节能指标3灯具的光学性能应与选定的房间室形匹配，包括达到光的利用率指标和照度均匀度指标4灯具的结构应符合安全要求和周围环境的要求5灯具的造型对建筑环境能起到装饰美化的作用，并应与建筑物协调6灯的寿命和造价指标等符合要求33照度计算照度计算的任务和目的是，根据照度标准的要求及其它已知条件（如灯具型式及布置、室内环境条件等），来确定灯具的数量和光源的功率，或是在灯具形式及布置等都已确定的情况下，计算已知照明系统在被照面上产生的照度，用以校验被照面上的照度能否达到标准的要求。以本设计中一办公室为例，卧室面积371，灯安装到工作面的距离是225M，照度要求300LX，功率密度为11W/，采用36W单管荧光灯照明（加整流器功耗为40W），灯具光通量为3350LM。参考建筑照明设计标准/GB500342004【4】和照明设计手册第二版【5】，用利用系数平均照度法计算。1计算布置灯具的数目210437N取N102利用系数法计算照度1求空间系数40375025LWHRCRC查资料知需要系数为08，1,5,FCWC查表，RCR3，时，U0530,WCRCR4，7时，U046（2）用直线内插法求利用系数RCR34，50,WC时，U0488（3）修正地板空间有效比2FC时对利用系数的影响，10FC，查表RCR3，修正系数为0957RCR4，修正系数为0963直线内插后，修正系数为0959（4）求利用系数RCR34，10,5,70FCWC时，U095904880468（5）求平均照度7384613LXANUKEAV校验结果要求平均照度300LX，实际平均照度338070LX，符合规范照度要求要求功率密度11W/,实际功率密度9112W/，符合规范节能要求34平面布置341导线的敷设1配线方式线管配线有明管敷设和暗管敷设两种方式【7】（1）明管敷设，将线管直接敷设在墙上或者其他明露处，称明管配线（或明敷线管）。在工业产房中多采用明管配线，在易燃易爆等危险场所必须采用明管配线。明设线管要做到横平竖直，整齐美观。（2）暗管敷设，把线管埋设在墙、楼板或地坪内及其他看不见的地方，称暗管配线（或暗敷线管）。2线管配线要求（1）敷设在多尘或潮湿场所的电线保护管，管口及连接处均应进行密封处理。（2）进入落地配电箱的线管应排列整齐，管口高出配电箱基础面5080MM。（3）进出建筑物或构建物的保护管的外口必须进行防潮处理。3同管穿线要求，不同电压和回路的导线，在一般情况下不应穿入同一根管内，但下列情况除外。（1）供电电压为65V及以下的回路。（2）同一设备的主回路和无抗干扰要求的控制回路。（3）照明花灯的所有回路。（4）同类照明的几个回路（但管内导线总根数不应超过8根）。342布线的配置和要求（1）配线时应尽量避免导线有接头，若有中间接头必须采用压接或焊接，穿在管内的导线，不允许有接头，接头应放在接线盒或灯头盒内。（2）导线应能更换，导线的连接或分支处，不应受到机械力的作用。（3）当导线穿过楼板，墙壁时，要加装保护套管。（4）暗配管要求管路短而畅通，弯头要少，管子的内径不得小于管内导线束直径的15倍，管内导线不得超过8根。（5）线路应尽可能避开热源，不在发热的表面敷设。（6）布置的位置，应便于检查和维修。为防止漏电，线路的对地电阻不应小于05M。4主要电器的安装41照明配电箱的安装411配电箱的安装要求配电箱的安装主要包括箱体安装、电器安装板安装和线路连接等，安装基本要求如下1安装位置与环境，配电箱应安装在干燥、明亮、不易受震、便于操作和维护的场所，并尽可能靠近负荷中心，一般不得安装在水池和水门的上下侧。2安装高度，配电箱安装高度应按设计施工图要求确定，一般暗装配电箱距地14M，明装配电箱距地18M。412配电箱的安装方式配电箱的安装方式分为嵌入式安装和悬挂式安装，嵌入式安装是将配电箱嵌入到墙内，一般是预埋线管工作完毕后，将配电箱体嵌入到墙内。悬挂式一般根据配电箱的安装尺寸在墙上预埋固定螺栓或金属膨胀螺栓，然后将配电箱安装固定在预埋螺栓上。本设计中各层的照明电箱均采用嵌入式安装方式。42灯具的安装灯具安装前，应对灯具进行外观检查，完好无损的灯具方可使用到工程中，灯具安装应牢固端正，位置正确，灯具底面与建筑物表面无缝隙，螺口灯头相线必须在中心接点的端子上，成排灯具安装前应先放线定灯位，使其安装后偏差不大于5MM灯具的金属必须可靠接地。43开关插座的安装开关和插座的安装也分为明装和暗装（嵌装）两种方式1明装时，先用塑料膨胀圈和螺栓将木台固定在墙上，木台厚度一般为1015MM，然后将开关（或插座）安装在木台上。2暗装时，先将开关盒（或插座盒）按图纸要求的位置预埋在墙体内。预埋时，应使盒体牢固而平整，盒口应与粉刷面或修饰平面一致。待敷线完毕后接线，然后将开关（或插座）及其面板，用螺丝钉固定在开关盒（或）插座上。3开关安装的位置距门框的距离宜为01503M，距地面高度宜为13M。4潮湿的房间不宜安装开关，一定要安装时，应采用防水型开关。5单相双孔插座在竖直排列时，上孔接相线，下孔接零线。水平排列时，右孔接相线，左孔接零线。单相三孔插座接线时