兰州交通大学五号实验楼照明电气设计

1、兰州交通大学毕业设计（论文）摘要本设计为兰州交通大学五号实验楼照明供配电系统设计。该建筑共有8层，总面积为6720平方米，设计负荷等级为三级，第一层主要为工具间、维修间和配电室，第二层为服务室与服务大厅，第三至七层主要为设计室。八层主要为多功能大厅和休息室。设计内容包括：照度计算、负荷计算、导线及其截面的选择、低压断路器选择、防雷接地系统设计及等电位联接设计。本设计的照明系统设计是在要求的基础上，利用单位容量法对光源和灯具进行选择和布置，采用需用系数法进行负荷计算，并根据各回路的计算电流，按导线长期工作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

2、路分别由不同回路供电。按三类防雷建筑物进行防雷设计，接地采用TN-S系统，并设计总等电位联结系统。设计符合国家相关技术规程规范要求，设备选型合理，满足使用功能要求，能较好地指导施工。关键词：实验楼；照明；负荷计算；供配电系统；防雷- I -AbstractThe design is entitled with electrical illumination design on 5th experimental building. The building has 8 floor. Its total area is 6720 square meters. The load level of t

3、he project is designed as the 3rd hierarchy, and input voltage level is presented by 380/220V, The first layer is mainly for tools, repair room and distribution room, second for room service and service hall, third to seven layers of design studio. Eight layer mainly for multi-functional hall and lo

4、unge.The design contents include illumination calculation, load calculation, and the selection of circuits and cross sections, and the current setting of low voltage breaker, lightin protection grounding system design,and the design of the equiotential bonding.The design of lighting design is on the

5、 basic of the lighting element and requirements. unit capacity method is applied to the selection of the light source and lamp. and the needed coefficient method is applied to implement the load calculation, According to the calculation of current loop, selected the cross sections of the circuits by

6、 long-term allowable temperature rise and voltage loss, and the low-voltage breakers are selected according to the maximum working current and line protection conditions. Socket and lighting circuits are arranged in different supply loop, and leakage protection breaker is applied in socket loop. Lig

7、hting protection with the 3rd level is designed in accordance with specifications, and grounding system adopts TN-S system, and general equipotential connection, together local equipot ential connection is designed.Overall design accords with the relevant technical regulation requirements. Equipment

8、s selection is reasonable so as to better meet the applicable functions, and be able to better guide the construction.Key Words: Experimental building, Illumination, Load calculation, Supply and distribution system, Thunder protection- I -目 录摘要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 工程背景11.2 设计范围11.3 设计依据11.4 设计目

9、标11.5 本文的主要工作12 照明平面图32.1 照明平面图设计32.1.1 照度确定32.1.2 光源和灯具的选择42.2 照度计算4 2.2.1 照度计算42.2.2开关的选择63 照明配电系统图73.1 照明负荷计算73.1.1 需用系数法73.1.2 照明负荷计算83.2 导线、电缆及低压电器的设计113.2.1 导线、电缆及低压电器设计原则113.2.2 导线、电缆及低压电器选择124 防雷接地系统与等电位联结安装144.1防雷接地系统设计144.2 等电位联结系统设计14结 论16致 谢17参考文献18附录 兰州交通大学五号实验楼强电电气设计施工图19兰州交通大学毕业设计（论文）

10、1 绪论1.1 工程背景本设计为兰州交通大学五号实验楼的电气设计。该楼占地面积约840平方米，钢筋混凝土结构，该建筑共八层，总设计面积为6720平方米。第一层主要为配电室和工作间，第二层为服务大厅，三至七层为各个研究室，八层主要为多媒体大厅。1.2 设计范围包括照度设计、负荷计算、电线电缆及低压电气设备的选择、线路敷设。进行照明系统、配电系统及等电位联结系统的设计。1.3 设计依据(1) 相关专业提供的工程设计资料。(2) 国家现行有关设计规程，规范及标准，主要包括： 民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008)供配电系统设计规范(GB 50052-2009) 建筑照明设计标准(GB 500

11、34-2004)建筑电气工程施工验收规范(GB 50303-2002) 低压配电设计规范(GB 50054-1995) 国家现行的标准图。电气设备用图符合国家标准汇编、电气制图国家标准汇编。 由甲方提供的原始资料及来自建筑设计部门的有关建筑详图。1.4 设计目标(1) 满足光照设计确定的各种电光源对电压大小、电能质量的要求，使他们能工作在额定的状态，以保证照明质量和灯泡寿命。(2) 选择合理、方便的控制方式，以便照明系统的管理、维护和节能。(3) 保证照明装置和人身的安全。(4) 尽量减少电气部分的投资和年运行费。(5) 符合国家有关政策和法令，符合现行的行业行规要求。1.5 本文的主要工作(

12、1) 照明平面图设计根据设计标准要求，确定各房间照度和公共部分照度值，在此基础上确定光源和灯具的形式，计算光源的容量和数量，并进行灯具、开关、电源插座的配置和接线设计。(2) 照明配电系统图设计依据照明平面图负荷、电源插座的分布情况，确定各回路的计算负荷和总计算负荷，确定进线电源截面和电缆选型，以及开关、断路器型号。在此基础上，进行各层配电箱配电系统图、照明配电系统图的设计。(3) 等电位联接安装设计依据相关标准和规范，进设计等电位联接系统。(4) 撰写设计说明书包括设计说明和主要设备材料表的编制。2 照明平面图照明平面图是表示建筑物照明设备、配电线路平面布置的图样。需要表达的内容主要有：电源

13、进线位置，导线根数及敷设方式，灯具及各种用电和配电设备的安装位置、安装方式、规格型号及数量。照明平面图设计的一般绘制步骤如下：(1) 照明平面图应该按建筑不同标高的楼层分别在其建筑平面轮廓图上进行设计。(2) 布置灯具和设备。应遵循既保证灯具和设备的合理使用并方便施工的原则，在建筑平面图的相应位置上，按国家标准图形符号画出配电箱、灯具、开关、插座及其他用电设备。(3) 绘制线路。在绘制线路时，在绘制线路时，应首先按室内配电方式，规划出较理想的布局，然后用单线绘制出干线、支线的位置和走向，连接配电箱至各灯具、插座及其他用电设备所构成的回路，接着用文字符号对干线和支线进行标注。(4) 撰写必要文字

14、和说明，交代未尽事宜，便于读者阅读。2.1 照明平面图设计2.1.1 照度确定按照建筑照明设计标准(GB 50034-2004)，实验楼建筑各房间照度设计标准值确定如表2.1所示。表2.1 实验楼建筑照度标准值房间或场所照度标准值(lx) 厕所、卫生间0.75米的水平面100设计室实际工作面200值班室0.75米的水平面100厨房、卫生间0.75米的水平面100门厅地面75办公室0.75米的水平面200 过道、走廊地面50活动室地面150维修间0.75米的水平面300变配电室0.75米的水平面2002.1.2 光源和灯具的选择实验楼房间功能繁多。主要有研究室、工具间、配电室、服务大厅以及多功能

15、大厅。由于荧光灯是一种气体放电灯，与其他灯相比，具有光效高，光线柔和，光色宜人，寿命长等的优点，被视为理想光源。故此次设计中大多数房间将采用采用荧光灯来提高其照明质量。走廊、楼道对照明质量要求不高，为节省建设资源，光源统一用白炽灯，在该实验楼的楼道设计中，选用的是带灯罩的白炽吸顶灯。考虑到其在停电时的照明需求，我们在吸顶灯中加入了适当的应急灯。在配电室中考虑到工作需要，在配电箱，配电柜周围安装了适当数目的插座壁灯来满足其工作需要。在上下楼梯中我们考虑到维修的方便，我们选择使用了壁灯。2.2 照度计算当灯具的形式和布置方案确定之后，根据已有条件就可以根据室内的照度标准要求，确定电光源容量、数量及

16、装设总功率。照度计算的方法通常有利用系数法、单位容量法以及逐点计算法三种。利用系数法、单位容量法主要是用来计算工作面上的平均照度；逐点计算法主要是用来计算工作面上任一点的照度。任何一种方法都只能做到基本准确。其中利用系数法是按光通流明计算照度，他是根据房间的几何尺寸，灯具数量和类型确定工作面平均照度的计算法。该方法既考虑直射光通量，也考虑反射光通量故计算较为繁琐。逐点计算法是指逐一计算附近各个点光源对照度计算点的照度，然后进行叠加，得到总照度的方法1。由于单位容量就算程序简单，在允许计算误差的情况下，可以简化照明计算程序。故我们采用该方法完成对该设计的各项照度计算。2.2.1 照度计算单位容量

17、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。基本计算公式如式2.1和式2.2；(2.1)(2.2)其中，为总安装容量（功率），不包括镇流器的功率损耗(W)；为每套灯具的安装容量（功率），不包括镇流器的功率损耗(W)；为在规定照度下所需灯具数（套）；为房间面积，一般指建筑面积(m2)；为在某最低照度值时的单位面积安装容量（功率）(W/m2)。根据建筑照度标准值要求，选取照明单位面积功率为w=11(W/m2)2。研究室照度计算如下。根据式2.1和式2.2，该房间照

18、度确定如下：房间面积：房间总的安装功率为：(W)选用功率为240 W的双管荧光灯荧光灯：（套）所以该房间选择此型号荧光灯为6套。其余房间照度计算方法均可用以上方法确定，不再叙述。其照度要求以及照度计算结果见表2.2。表2.2 单位容量法照度计算表房间类型计算面积(m2)单位安装功率(W/m2)总安装功率(W)设备选型灯具计算数实际安装数休息厅104.36625.3YG2-2型（2x40w）7.88工具间493300YG2-2型（2x40w）3.6754维修间53.39479.3YG2-2型（2x40w）5.996值班室15.297107.3YG2-2型（2x40w）1.331卫生间38.710

19、387GC9-A（100w）3.874续表 2.2房间类型计算面积(m2)单位安装功率(W/m2)总安装功率(W)设备选型灯具计算数实际安装数研究室（小）25.5511281.05YG2-2型（2x40w）3.213多功能厅332185769YZ85RR型 （2x100w）57695储藏室102.69101026.9YG2-2型（2x40w）12.0412服务室198.8571389.5YZ85RR型 （2x100w）6.9472.2.2开关的选择照明开关均选用86系列翘板式开关，250V、10A，距地1.5米暗装。值得一提的是，卫生间选用防水型开关。3 照明配电系统图在进行照明配电系统设计之

20、前，必须明确配电系统的供电电压和负荷等级。依据民用建筑电气设计规范(JGJ/T 16-92)，本工程的负荷等级为3级，供电线路电压为380/220V。因此，供电电源按3级负荷供电要求设计即可。照明配电网络主要是指照明电源从低压配电屏到用户配电箱之间的接线方式。主要由馈电线、干线、分支线及配电盘组成。汇集支线接入干线的配电装置称为分配电箱，汇集干线接入总进户线的装置称为总配电箱。馈电线是将电能从变电所低压屏送到总配电箱的线路；干线是将电能从总配电箱送到分配电箱的线路；分支线是将电能从分配电箱送到各户配电箱的线路3。本实验楼电气照明设计严格遵循各类规范，主要设计包括：馈电线、干线型号选择以及总配电

21、箱、分配电箱、分户箱配电系统。建筑的配电方案为；各层放置配电箱，再由1楼配电室馈出2条干线回路到各层配电箱，其中一至四楼一条回路，五至八楼一条回路。3.1 照明负荷计算照明用电负荷计算的目的，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的利用，同时也是确定电能消耗的依据。常用的实用计算方法有：需用系数法、二项式法、利用系数法、单位面积功率法和单位指标法等。我国普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，主要是需用系数法、利用系数法和功率密度法。需用系数法是国际上通用的确定计算负荷的方法，最为简便实用。原用的二项式法的应用局限性比较大，误差也比较大，渐趋于淘汰。利用系数法将取代

22、二项式法而被广泛应用。功率密度法用于设备组，更多的是对整个负荷用电的估算。因此我们在此次设计中将采用需用系数法来进行负荷计算3。 3.1.1 需用系数法由于本次设计采用的普通三基色荧光灯。均是有镇流器的气体放电光源，考虑镇流器的功率损耗，其设备容量计算公式如下；其中，为气体放电光源照明设备安装容量，kW； 为气体放电光源额定功率，kW； 为镇流器的功率损耗系数。需要系数法的计算公式如下： (1) 有功功率(2) 无功功率(3) 视在功率(4) 220V单相负荷的计算电流(5) 220V/380V三相负荷的计算电流其中，为用电设备组的设备功率(kW)；为功率因数角的正切值；为功率因数；为用电设备

23、组的需用系数；为线路额定相电压(V)。其中建筑常采用需用系数法计算负荷。用电负荷需用系数、普通插座回路的需用系数参考值、部分民用建筑各类用电设备的、及参考值及配电箱的同时系数参考值见参考文献4。3.1.2 照明负荷计算(1) 该实验楼3层配电箱AL3回路的负荷计算 wl3照明支路：使用灯具为三基色荧光灯要考虑无功补偿，功率因数5，照明回路需用系数KX=0.85，荧光灯的损耗系数=0.2，则有 (W)(W)考虑无功功率后，计算电流为：(A) WL10插座支路的负荷计算每个插座按100W计算，功率因数取6，普通插座回路需用系数KX=0.65， (W)(W)(A)其余各回路负荷计算均可参考以上方法，

24、不再叙述。本设计中每层设置一个配电箱，共八个。其电源由一楼配电室送出，共送出两条回路。其中一至四楼一条回路，五至八楼一条回路。其中三至七层回路计算一致。第一层配电箱AL1回路负荷计算见表3.1，第二层配电箱AL2负荷计算见表3.2，三至七层配电箱AL3-AL7负荷计算见表3.4，第八层配电箱AL8负荷计算见表3.4.表3.1 第一层配电箱AL1负荷计算序号回路编号总功率(kW)需用系数KX功率因数设备相数有功功率(kW)计算电流(A)1Wl10.61.001L30.602.732Wl20.1921.001L10.190.873Wl310.651L30.602.734Wl41.440.750.9

25、L11.085.455Wl50.70.601L20.421.916Wl610.800.9L20.804.557Wl710.751L20.753.41表3.2 第二层配电箱AL2负荷计算序号回路编号总功率(kW)需用系数KX功率因数设备相数有功功率(W)计算电流(A)1Wl10.2721.001L10.271.242Wl20.71.000.6L20.705.303Wl30.720.750.9L30.542.734Wl40.810.6L10.806.065Wl50.880.750.9L10.663.33表3.3 第三至七层配电箱AL3-AL7负荷计算序号回路编号总功率(kW)需用系数KX功率因数设

26、备相数有功功率(W)计算电流(A)1Wl10.61.001L20.502.272Wl21.00.601L10.602.733Wl32.140.850.9L11.799.894Wl41.00.601L20.602.735Wl51.440.850.9L31.346.766Wl60.80.601L30.482.187Wl71.00.601L30.602.738Wl80.660.850.9L30.613.109Wl91.00.601L10.602.7310Wl101.920.850.9L21.799.02表3.4 第八层配电箱AL8负荷计算序号回路编号总功率（kW）需用系数KX功率因数设备相数有功功率

27、（kW）计算电流（A）1Wl10.2241.001L20.221.022Wl20.800.61L30.482.183Wl30.940.750.9L20.703.564Wl45.00.851L14.2519.325Wl50.80.750.9L30.673.033.2 导线、电缆及低压电器的设计选择线缆截面时，既要保证供电的安全可靠性，又要充分利用导线的负荷能力。它对配电网的技济性能影响比较大，所以要综合考虑技术和经济两方面。3.2.1 导线、电缆及低压电器设计原则(1) 导线及电缆的选择在本次设计中照明线路居多。而照明线路一般具有距离长、符合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

28、照下列原则进行：按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型，按线缆敷设的环境条件选择线缆和绝缘材质，按机械强度选择得最小允许截面；按允许载流量选择导线和电缆的截面，按电压损失校验导线和电缆的截面。按上述条件选择的导线和电缆具有几种规格的截面时，应取其中较大的一种。在实验楼照明设计中，一般按导线长期载流量和允许温升选择导线截面，并按电压损失和机械强度来校验。当负荷为断续工作或短时工作时，应折算成等效发热电流、按温升选择电线、电缆的截面，或者按工作制校正电线、电缆的载流量7。 按导线长期载流量和允许温升选择导线截面按照温升选择导线截面。式中，为根据计算负荷求出的总计电流(A)；为不同截面的导线长期允

29、许的额定电流(A)。 按电压损失校验截面为了保证用电设备的正常运行，按电压损失校验截面时，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，要按电压损失来选择电线或者电缆的截面。在具体选择电线或电缆截面时，两种及以上选择原则常常用以相互校验，即按发热条件选择后要用电压损失条件进行校验；或按电压损失要求选择后，还要用发热条件进行校验。 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。因此，还要根据机械强度来选择，以满足不同用途时导线的最小截面要求。(2) 低压电器的设计原则 断路器

30、低压断路器应能适合于可能的最繁重的工作制，在选择断路器时应遵循以下两点6：a. ，否则导线烧毁开关还没有动作；b. ，否则在正常负荷下工作时，也会跳闸；令其中，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)。 剩余电流动作保护器剩余电流动作保护器能迅速断开接地故障电路，以防止发生间接电击伤亡和引起火灾事故。当剩余电流动作保护器用于插座回路和末端线路，并侧重防止间接电击时，则应选择动作电流不大于30mA的高灵敏度剩余电流保护动作器。如果需要作为上一级保护，其动作电流不小于300mA，对配电干线不大于500mA，其动作应有延时。对于住宅和中小

31、型建筑，剩余电流动作保护器可以安装在建筑物电源总进线上。为保证其动作灵敏度及与末端插座回路漏电保护器的选择性，该剩余电流动作保护器动作整定值最好不大于0.5A，并有0.4s或以上延时。该剩余电流动作保护器作为防电弧性接地故障引起的火灾是很有效的。电气线路和设备泄露电流值及分级安装的剩余电流动作保护特性的电流配合要求如下：a. 用于单台用电设备时，动作电流应不小于正常运行泄露电流的4倍；b. 配电线路的剩余电流动作保护器动作电流应不小于正常运行泄漏电流的2.5倍，同时还应不小于其中泄漏电流最大的一台用电设备正常运行泄漏电流的4倍。3.2.2 导线、电缆及低压电器选择以第一层配电箱AL1为例由于第

32、4回路计算电流最大，所以我们将根据第4回路来经行导线的选择。根据分户箱照明回路的负荷计算得出(A)按照发热条件选择导线截面：并且考虑机械强度选择导线，查表得出导线规格为：BV-22.5。断路器长延时过流脱扣器的整定电流应大于等于线路的计算电流：(A)故照明回路选择S262-C16-10A/1P型断路器。其他线路的电缆选择见附录电施-6配电系统图标注。4 防雷接地系统与等电位联结安装防雷是指通过组成拦截、疏导最后泄放入地的一体化系统方式以防止由直击雷或雷电电磁脉冲对建筑物本身或其内部设备造成损害的防护技术。一个完整的防雷体系有闪接器或避雷器、引下线和接地装置三部分组成。由于本建筑物在周围建筑群中

33、高度最高，因此确定防雷等级为三级。按照建筑电气设计规范(GB 50096-1999)，本工程需设总等电位联接和卫生间局部等电位联接系统。4.1防雷接地系统设计本实验楼第三类防雷建筑物，需设防雷接地设施。本工程平屋顶女儿墙采用避雷带作接闪器，接闪器的布置：避雷网(带)应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷，接闪线网格应小于等于20m20m或24m16m，采用直径为f12mm热浸镀锌圆钢；支持卡子采用-254mm镀锌扁钢，卡子水平间距不大于1000mm。利用建筑的钢筋混凝土柱内主筋作引下线，将两根钢筋绑扎或焊接在一起作为一组引下线，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，引下线水平间距不大于25m。

34、接地线采用-404mm镀锌扁钢，垂直接地极采用管径为f50mm的镀锌钢管，其长度为2.5m，垂直接地极间距5m设立一个，接地极埋深0.6米以上，接地装置与本实验楼出入口距离为5m。实验建筑防雷接地应与交流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，采用共用接地网。接地网的接地电阻必须小于4W8。防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者间在地中的距离应符合建筑物防雷设计规范要求，且不小于3m。 本实验楼接地采用TN-S系统，接地电阻不大于4W。本设计防雷接地平面图见附录电施-9。4.2 等电位联结系统设计电位差是造成人生电击、电气火灾、电气及电子设备损伤的重要原因。等电位连接将电装置各露可到点部分、装置外导点部分及可能带点的金属体作电气连接，降低甚至消除电位差，保护人生、设备的安全。总电位连接实在建筑物电源进线处，将PE或PEN干线与电气装置的接地干线、建筑物金属物体及各种金属管道（水、暖通、空调、燃气管道）相互进行使彼此电位相等的电气连接。简称MEB。此接线端子往往孤立于进线配电箱，另设一处或另装一个箱内。总等电位联结设MEB箱和MEB线，MEB箱设等电位联接端子排，做法详见等电位联接安装02D501-2。MEB线的型号选用-404