【电气工程及其自动化】某政府办公大楼电气工程设计

本科生毕业论文（设计）某政府办公大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25日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1概述211工程概况212工程设计原则2121适用2122安全2123经济2124美观213工程设计依据314工程设计范围32配电系统设计321负荷等级及供电要求3211一级负荷3212二级负荷3213三级负荷322低压配电系统接地形式423负荷计算524配电系统图725断路器的选择1726导线的选择183照明系统设计1831概述1832办公照明设计原则1933照明标准值和功率密度值1934照明光源的选择2035照明灯具的选择2036照度计算2137照明负荷布置24371设计原则24372负荷平面布置图244结论25参考文献26致谢某政府办公大楼电气工程设计摘要本文阐述了某政府办公大楼电气设计的依据、方法、原则通过低压配电系统和照明平面布线的设计，掌握了负荷计算、照度计算、断路器和电缆截面的选择，熟悉了相关的规程规范。关键词配电系统；负荷计算；照明系统；照度计算THEELECTRICDESIGNSOFGOVERNMENTOFFICEBUILDINGABSTRACTTHISPAPERDESCRIBESTHEBASISOFAGOVERNMENTOFFICEBUILDINGELECTRICALDESIGN,METHODS,PRINCIPLESOFLOWVOLTAGEDISTRIBUTIONSYSTEMANDLIGHTINGBYFLATCABLINGDESIGN,MASTEREDTHELOADCALCULATION,ILLUMINATIONCALCULATIONS,SELECTTHECIRCUITBREAKERANDCABLECROSSSECTIONS,ANDFAMILIARWITHTHERELEVANTSTANDARDSANDREGULATIONSKEYWORDSDISTRIBUTIONSYSTEMLOADCALCULATIONLIGHTINGSYSTEMILLUMINATION1概述11工程概况本设计为某政府的办公大楼，占地面积为765914平方米，底层为机房设备室、自行车、机动车库、餐厅等用房，一至四层为办公室、会议室、接待室、资料室、休息室、开水间、厕所，根据办公建筑设计规范JGJ672006，本建筑属于多层建筑。本工程的总计算负荷为529KW，总电流为66441A，照明系统属于三级负荷，应急照明系统属于二级负荷。12工程设计原则121适用能为建筑设备的运行提供必需的动力；为在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源。应能满足用电设备对于负荷供电可靠性的要求；应能保证建筑设备对于控制方式的要求，从而便建筑设备的使用功能得到充分的发挥。做到强电系统高效、灵活、稳定、易控、弱电系统多样、便捷、保真、通畅。122安全电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定裕度。确保供电、配电与用电设备的安全运行。有可靠的防雷装置及防雷与防电击技术措施。特殊场合下还应有防静电技术措施。按建筑物的暇要性与灾害潜在危险程度设置相应必要的火灾报警与自动灭火设施、保安监控设施，特殊重要的场所还应考虑采取抗展技术措施。123经济在满足建筑物对使用功能的耍求和确保安全的前提下，尽可能减少建设投资，最大限度地减少电能与各种资源的俏耗选用节能设备，均衡负荷，补偿无功，节约用电，降低运行与维护费用，提高能深的综合利用串，为实现建筑物的经济运行创造有利条件。124美观民用建筑中的电气设施往往也是建筑空间中可视环境的一部分，许多电气设备常常兼有装饰作用，就本质而言，建筑物不仅是物质生产的产品，也是精神创造的成果。设计者应当力求使电气设施的形体、色调、安装位置与建筑物的性质风格相适应，在不增加或少增加成本的前提下，创造尽可能美好的氛围，这不仅有利于使用者的身心健康，而且有助子提高话动的工效，对升降低安全事故的概率也有积极意义。13工程设计依据（1）甲方设计任务书及设计要求；（2）建筑专业提供的平面图；（3）国家电气设计相关规范供配电系统设计规范GB500522009低压配电设计规范GB500542011建筑照明设计标准GB500342013民用建筑电气设计规范JGJ16200814工程设计范围本建筑电气设计包括配电系统和照明系统的设计，通过计算，选择合适的断路器和电缆及照明电器。10KV变配电站、防雷系统、消防系统不在本次设计范围内，由甲方另行委托相关专业人士设计。2配电系统设计21负荷等级及供电要求电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定1211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。212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。（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。213不属于一级和二级负荷者应为三级负荷本工程的应急照明属于二级负荷，用双电源供电，正常情况下由照明电源供电，强切情况下由蓄电池供电。其他动力设备、照明用电为三级负荷，对供电无特殊要求，采用单回路供电。22低压配电系统接地形式民用建筑电气设计规范（JGJ/T162008）中提出低压配电系统接地型式有如下几种TN系统、TT系统、IT系统。在TN系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。按照中性线（N）与保护线（PE）的组合情况，TN系统有以下三种类型TNS系统、TNC系统、TNCS系统TNC整个系统的中性线与保护线合一的TN系统。如图1图1TNC系统TNS整个系统的中性线与保护线分开的TN系统。如图2图2TNS系统TNCS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图3TNCS系统本工程采用TNS系统，所有受电设备的外露可导电部分用PE线与系统接地点相连接。23负荷计算负荷计算的目的是掌握用电情况，合理的选择配电系统的设备和元件，如导线、断路器等，民用建筑电气设计规范（JGJ/T162008）中提出在初步设计及施工图设计阶段，照明负荷宜采用需要系数法计算。需要系数法计算每层楼配电箱有功功率XEPK（1）计算电流380COSJSI（2）用电设备计算负荷JSXEPK（3）TGQ（4）2CSPQ（5）配电干线计算负荷CTPK（6）CTQK（7）2CCSP（8）30CJSI（9）式中KT同时系数KX需要系数Q用电设备组无功功率（KVAR）P用电设备组有功功率（KW）现以负一层配电箱AL0的总负荷计算为例用需要系数法计算总的计算负荷，本工程中，需要系数取085。XKKWPE9850COSVAR354TANKPQEKWXC67VAR934QEKPSC0665722AUINCJS13OS3根据以上的计算方法，本办公楼负荷计算结果如下表1所示表1各配电箱的计算负荷序号配电箱总功率（KW）需要系数（）XK计算负荷PQS计算电流（A）10AL9085765369849136721AL16008551247056678731AL26008551247056678742AL165085552529736274732552AL2750856375308670831104963AL165085552529736274732573AL265085552529736274732584AL165085552529736274732594AL265085552529736274732510AL529085449652326506366644124配电系统图根据以上计算方法，每层配电箱系统图如下图所示图4底层配电系统图图5一层配电系统图1图6一层配电系统图2图7二层配电系统图1图8二层配电系统图2图9三层配电系统图1图10三层配电系统图2图11四层配电系统图1图12四层配电系统图2图13总配电系统图25断路器的选择低压电器的选择应符合下列规定21电器的额定电压、额定频率应与所在回路标称电压及标称频率相适应；（2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；（3）电器应适应所在场所的环境条件；（4）前后两级断路器要保证能选择性动作时，前一级的动作电流至少不小于后一级动作电流的12倍。目前，断路器被广泛用于低压电网中作过载、短路保护。如果选择不当，可能会发生误动作或不动作，失去保护作用，甚至产生安全隐患。因此，应根据具体使用条件，与相邻电器的配合以及断路器的结构特点等因素，选择最合适的断路器类型。依据断路器的选择原则，本设计的全部低压断路器均选用的施耐德的NSX系列和C65系断路器。现以4AL2配电箱加以说明图14四层配电系统图2NS100FTM100A/3P表示是使用施耐德公司的断路器，3P表示三极开关控制火线，100A表示该断路器的额定电流。如上图14，回路WL1容量，取需要系数，功率因数KWPE6850XK，由公式得，由公式得，90COSEX15COSPIC2AIC129选用C65系列中的C65NC32A/3P断路器，其额定电流I32A912A，合格。该配电箱总的计算电流为，选用NSX100FTM100A/3P，其额定电流IAIJS273100A7325A，前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级，综合考虑，配电箱的进线开关的额定电流应选100A。26导线的选择261选择导线的三个原则81近距离和小负荷按发热条件选择导线截面（安全载流量），用导线的发热条件控制电流，截面积越小，散热越好，单位面积内通过的电流越大。2远距离和中等负荷在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，远距离和中负荷仅仅不发热是不够的，还要考虑电压损失，要保证到负荷点的电压在合格范围，电器设备才能正常工作。3大负荷在安全载流量和电压降合格的基础上，按经济电流密度选择，就是还要考虑电能损失，电能损失和资金投入要在最合理范围。本办公楼照明线路采用了铜芯聚氯乙烯绝缘电线（BV），底层、一层、三层、四层和二层1配电箱采用的进户线为4120170MM2，二层2配电箱的进线为4150170MM2。由于预留线未知接多大的负荷，故铺设450125的导线。3照明系统设计31概述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。32办公照明设计原则51办公时间几乎都是白天，因此人工照明应与天然采光结合设计而形成舒适的照明环境。2办公室照明灯具宜采用荧光灯。3视觉作业的邻近表面以及房间内的装饰表现宜采用无光泽的装饰材料。4办公室的一般照明宜设计在工作区的两侧，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。不宜将灯具布置在工作位置的正前方。5在难于确定工作位置时，可选用发光面积大，亮度低的双向蝙蝠翼式配光灯具。6在有计算机终端设备的办公用房，应避免在屏幕上出现人和什么物（如灯具、家具、窗等）的映像。7理想的办公环境及避免光反射的方法。8会议室照明要考虑会议桌上方的照明为主。使人产生中心和集中感觉。照度要合适，周围加设辅助照明。33照明标准值和功率密度值根据建筑照明设计标准GB500342013，办公建筑照明标准值应符合下表3的规定6表2办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值（LX）办公室075M水平面300会议室075M水平面300接待室、前台075M水平面200资料室075M水平面200电梯前室075M水平面100休息室、餐厅实际工作面100走廊、楼梯075M水平面50卫生间、开水房075M水平面7534照明光源的选择照明光源选择一般原则8（1）发光效率高；（2）显色性好，即显色指数高；（3）使用寿命长；（4）启动可靠、方便、快捷；（5）性能价格比高。35照明灯具的选择灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明，这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。灯具选用的一般原则8（1）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；（2）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；（3）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；（4）限制眩光。本办公楼中各房间照度标准及光源、灯具选择如下表3表3灯具选择房间或场所照度（LX）灯具类型办公室300236W节能型双管荧光灯会议室300236W节能型双管荧光灯接待室、前台、资料室200236W节能型双管荧光灯走廊、电梯前室、车库、餐厅100236W节能型双管荧光灯厕所、开水间75122W紧凑型节能灯36照度计算常用的照度计算方法有利用系数法，单位容量法和逐点法等3种。任何一种照度计算方法，都只能做到基本准确，建筑照明设计时照度计算值和选定的照度标准值，允许有10的偏差（即不应超过标准值的110，也不得低于其90，因此在本办公楼的照明设计中采用了单位面积功率法来确定房间的灯具数量，通过使用利用系数法进行了校验7。灯具的确定计算公式ZPWSN10式中N规定照度下所需灯具套数，套W在某最低照度值下的单位面积安装功率，W/M2S房间面积，M2Z最小照度系数P每盏灯的额定功率，W以本工程图中一普通接待室如下图15加以说明图15接待室平面布置图这一普通办公室中，室长L78M，室宽B69M，办公室面积S53822M，高H3M，灯具离顶棚0M高度安装，顶棚反射比08，墙面反射比05，地板反射比01；选用236W节能型双管荧光灯，取光源光通量，照度要求200LX，参考平面及其高度075M，RA80。灯具计算则查办公建筑照明功率密度值表取W6W/2M，Z1则套49236185ZPWSN（11）取N4；校验计算过程如下求空间系数MHFC750RC23室空间比RCRLBHFC51207396875顶棚空间比CCRRCHRCR130325地板空间比FCRRCFHRCR1402173250求有效空间顶棚反射比（1）求有效顶棚反射比C15（16）（17）18取C902求有效地板反射比FC2853967MAO（19）（20）（21）（22）取FC7式中IA第I个表面面积，M2O空间开口平面面积，M2S空间表面面积，M2I第I个表面反射比N表面数量（3）求墙面平均反射比W，有已知条件的W50查利用系数表RI2315RCBLHRCRI1，U065查灯具维护系数K取08计算平均照度24式中工作面上的平均照度，LXAVE每个灯具中光源的总光通量，LMN灯具数量U利用系数A工作面面积，M2K维护系数该室工作面的平均照度为177LX，而设计标准中接待室的平均照度为200LX，而该工作面的平均照度接近设计标准值，考虑到阳光的补偿，同时灯具布置要求一定的对称性和光源功率不是连续变化等因素，则灯具N4（套）符合照度要求。37照明负荷布置371设计原则1（1）三相照明配电干线各项负荷宜分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85，以使各相电压偏差不大。（2）室内每一分支回路的长度，对于三相380/220V，一般不宜超过100M；对于单相220V线路，一般不宜超过35M。（3）为了使分支回路或灯具内发生短路或过负荷等故障时，断开电路影响的范围不致太大，故障发生后检查维修较方便，室内每一条分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不宜超过25个；连接建筑组合灯具时，回路电流不宜超过60个；连接高强度气体放电灯的单相分支回路的电流不应超过30A。（4）为了避免由保护器动作而照成的不必要的停电，插座与照明宜接于不同的分支回路，且每一单相分支回路的插座数量不宜超过10个（组），同一房间的同类插座宜由同一分支回路配电。（5）备用照明和疏散照明的回路上不应设置插座。372负荷平面布置图本办公楼部分功能房间的负荷平面布置图，如下图16所示图16负荷平面布置图每个办公室的照明，普通插座是分别供电。4结论本次毕业设计完成了对某政府办公楼的电气工程设计，通过对该办公楼配电系统、照明系统的设计，图纸工程主要完成灯具等设备的布置，通过相应的负荷计算完成配电系统图。在毕业设计的这一全过程中，我巩固了自己在建筑电气设计方面的