【《某高校宿舍楼电气系统分析与设计》9700字（论文）】

某高校宿舍楼电气系统分析与设计目录摘要 I第1章绪论 11.1研究背景与意义 11.2主要研究内容 11.3设计依据 2第2章配电系统设计 32.1负荷等级及供电措施 32.2本工程负荷计算 32.3配电箱的选取 5第3章照明系统设计 63.1照明系统设计概述 63.2本工程照明计算 6第4章插座动力平面布置设计 摘要住宅建筑大电流电力系统的运行包括两个方面：设计建筑物的大电流电力系统和构建建筑物的大电流电力系统。其中，建筑物电源系统的设计作为建筑物电源系统整体运行的主要环节，建设意义重大。但是，在现代化发展的今天，早期的广义建筑概念已不适应现代居住区，智能家居才是未来发展的趋势。然而，如今仍有许多问题需要解决，需要配电设计综合性强和电气设备的高能耗，在规划电气大电流系统时面临着巨大的问题。同时在节能减+排的背景下，本文以某高校宿舍楼为例，设计了该建筑相关的电气系统，包含有强电设计和弱电设计两部分。关键词：高校宿舍；电气系统；设计第1章绪论1.1研究背景与意义当前，建筑电气已经成为一个综合性学科和技术，建筑电气的发展与建筑技术和建筑设计有着密不可分的关系。配电系统设计中的主要考虑因素是确保其为各种负载提供所需的服务质量。这包括在正常条件下，在异常条件下为每个负载提供服务，以及为服务和系统设备提供所需的保护，以使服务中断最小化。系统研究的类型包括：■短路-识别三相和线对地故障电流和系统阻抗■弧闪-计算弧闪能量水平，从而可正确选择个人防护设备（PPE）■断路器占空比-根据X/R比确定不对称故障电流保护装置的配合-确定中压保护继电器和熔断器的特性以及设置。

对供电技术进行分析、研究，是电力系统完善和发展的必由之路。在这个过程中，需要了解、熟悉以及掌握电力的分配以及电力的供应，这是不言自明的。作为现代文明的物质和技术基础，电力应当不断的进行完善。正常（电动机启动，变压器涌入等）和异常（过载，接地故障，线对线故障等）情况都会导致配电系统中出现过电流。无论哪种情况，电流检测保护装置的基本目的都是检测异常过电流并进行适当的协调，有选择地进行操作以保护设备，财产和人员，同时最大限度地减少系统其余部分的故障。同时，还需要接地包含配电系统设计和构造的几个不同但相互关联的方面，所有这些方面对于系统和由其提供的设备的安全性和正确运行都是必不可少的。其中包括：设备接地，系统接地，静电和雷电保护，以及作为参考（零）电位的接地。大型建筑物的电力负荷比小型建筑物高得多；因此，电气设备必须更大，更坚固。大型建筑物的业主还将购买高电压的电，因为它的价格便宜。在这种情况下，所有者将提供并维护自己的降压变压器，从而将电压降低到更可用的水平。该变压器可以安装在建筑物外部的垫板上，也可以安装在建筑物内部的变压器室内。然后将电传输到开关设备。开关设备的作用是安全有效地向整个建筑物内的各个配电室分配电力。该设备具有许多安全功能，包括断路器，该断路器允许下游断电-这可能是由于故障或问题而发生的，但是也可以有意地进行操作，以使技术人员可以在电源系统的特定分支上工作。1.2主要研究内容某高校宿舍楼工程设计的电气系统。宿舍楼建筑面积3000平方米，建筑高度5层，包括强电和弱电设计。供电线路为两种方式，从中央配电室的电缆引出三相四线系统。电压等级为380V/220V。低压配电系统采用TN-S接地型。电子设备的所有裸露和到店部分均受接地保护。电源的的主、支线均采用镀锌钢管敷设，办公格式采用电话、网络等弱电系统设计。弱点系统弄那个采用薄皮镀锌钢管敷设，空调插座采用机组三孔，其它采用单相五孔。设计要求包含：220V/380V配电照明系统、3插座动力平面系统、防雷接地系统、弱电系统。1.3设计依据1．《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)；2．《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)；3．《民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)；4．《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)；5．《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)；6．《火灾自动报警系统设计防火规范》(GB50116-2008)；7．《低压配电设计规范》(GB50054-2011)；8．《综合布线系统工程设计规范》（GB50311-2007）；9．《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)。21659第2章配电系统设计2.1负荷等级及供电措施供配电系统在运行过程中应持续得到良好网络数据的支持。还有一个很好的规划指导管理系统的使用，以自动化技术管理为出发点，确保员工有较强的数据网络安全知识意识，防止员工的不正当数据操作行为。这样可以避免经济损失，进而检查供配电系统的安全性能，并要求工作人员定期分析电网数据的安全性能，使网络有一定的安全支持和保障。1.考虑到学生公寓的经济和实际重要性以及供电设备的可靠性这一层面的要求，三个等级是公寓楼通常会使用到的用电负荷，分别为一级、二级和三级负荷。在公寓设计中，应急照明归属于二级负荷，而一般照明归属于三级负荷。2.电源是学生公寓的设计中扮演着不可替代的重要作用。在设计中，电源配置系统是设计的重要组成部分。通过将电源与供电部门提出的方案相结合，这是本设计的出发点。毋庸置疑，学生公寓的供电设备与公寓供电息息相关，而各级电力单元用电的符合与公寓外贡献也密不可分，这是不言自明的。由于用电负荷分为一级、二级和三级这三个等级，本研究将从这三个等级进行分析。(1)一级用电负荷的作用是一种备用作用，主要是为系统提供解决方案。在保证完成自动切换的时候，这一级的供电必须采用双电源电压供电措施。(2)二级用电负荷的作用往往是保障系统的供电。在电力系统的运行过程中，往往会因为变压器出现故障，或者是因为线路发生出现故障，这一级的用电负荷可以使这些故障得到迅速的回复。（3）三级负荷用户及其供电设备措施三级负荷供电设施无特殊限制。三级负荷一般采用单回路供电措施。这一级符合能够让人们一眼就能明白发生了什么。尤其易于启动和操作，从而提高了可靠性，降低了供配电水平，而低压配电的配电水平在4级偏小。2.2本工程负荷计算1．容量计算在方案设计过程中，首先要确定容量的大小，用单位指数法进行测算。电力变压器所需的变压器数量可以通过单位指数法测得的结果来确定。表中显示了不同类型的建筑物。建筑类别用电指标（W/㎡）建筑类别用电指标（W/㎡）公寓30.00～50.00医院40.00～70.00旅馆40.00～70.00高等学校25.00～45.00办公40.00～85.00中小学14.00～21.00商业一般：40.00～85.00展览馆55.00～85.00大中型：70.00～120.00体育45.00～75.00演播室240.00～510.00剧场50.00～85.00汽车库8～15表格SEQ表格\*ARABIC1本工程采用估算法：单位面积容量×面积=总负荷本工程的总负荷估为50×20000=1000kW2计算设备容量（1）380/220V三相平衡负荷的计算电流（：Ijs/ cos/0.658cos1.52Pjs/cos负荷名称规模（台数）需要系数（Kx）功率因数（cos）备注照明面积＜500.0m21.0～0.90.9～1灯就地补偿或采500.0～3000m20.9～0.70.93000～15000m20.75～0.55＞15000m20.6～0.4商场照明0.9～0.7通风机1～5台1.0～0.80.8～0.88＞5台0.79～0.60电梯0.19～0.230.7(交流梯)0.8(直流梯)洗衣机房≤100kW0.45～0.550.8～0.9窗式空调4～10台0.80～0.600.8010～50台0.65～0.4050台以上0.40～0.30＞200kW0.60～0.45表格SEQ表格\*ARABIC2（）V单相负荷的计算电流（：IjsdPjs/UedcosPjs/0.22cos4.55Pjs/cos（3）电力变压器低压侧的额定电流：IjsdPjs/Uedcos用电设备名称风机楼道应急灯疏散指示地下水泵工作容量(kW)7.561.829.33.5444.5计算系数Kx0.90.75cos10.8110.8计算负荷有效负荷(kW)6.81.35无效负荷(kVAR)01.00025总负荷6.82.352表格SEQ表格\*ARABIC32.3配电箱的选取配电箱是电力系统中的一个重要组成部分。这是因为，在电力系统运行的过程中，往往会出现电线路符合的情况。在解决这一问题时，就需要配电箱。因为配电箱可以接收电能、分配电能，对电线路的符合进行控制，从而提升用电的效率。主要有照明配电箱空气断路器、保险丝、测量仪表、漏电保护开关等。1.常用配电箱的分类配电箱的分类可能按照不同的标准进行分类：按照功能进行分类、按照结构进行分类以及按照使用场所进行分类。首先，按照功能进行分类，可以将常用的配电箱分为电力配电箱、照明配电箱，计量箱以及控制箱这四种。其次，按照结构进行分类，可以将常用的配电箱分为板式板式，箱式以及落地式这三种。最后，按照使用场所进行分类，可以将常用的配电箱分为内式和户外式这两种。2.配电箱的选择本设计配电箱根据系统图定做，总配电箱及各层配电箱设在楼梯间，嵌入式安装，安装高度为1.5。总配电柜设在一楼管理室，尺寸大小为：700×1800×400；各层宿舍照明配电箱（MX）尺寸大小为：560×770×160；一层公共照明配电箱1ZMX尺寸大小为：470×470×160。

第3章照明系统设计3.1照明系统设计概述1.负荷水平本工程室外消防用水量为45Ls。根据建筑耐火等级及相关规范，本项目电气负荷等级确定为:消防设备(含消防控制室、防烟风机、应急照明等)、计算机信息系统、综合安防系统、空调、风冷机组和其他二次负载。其他电力是三级负荷。2.负荷计算根据建筑面积，采用负荷密度法计算照明负荷。根据各专业提供的电气设备数据，采用需求系数法计算电气负荷。选择变压器容量时，考虑最大负载的同时因素。3.电源和电压本项目采用两个10kV专用电路，由机场开关站连接。10kV系统是小电阻接地系统。两个10kV电源同时工作，相互备用。低压电力设备和照明电压采用AC220380V，本地采用ac36v。为了确保信息和管理服务不间断，所有弱电系统，生产监控设备和生产调度设备均配备ups;4.10kV系统的主接线分为带有接触开关的单个总线部分。正常情况下，两条电源线同时供电，分别工作。当某高压电源失电时，另一高压电源承担全部二次负载;10kV配电装置采用kyn28(a)型金属铠装移动开关柜，断路器采用弹簧操作机构，内置真空断路器，且额定短路分断能力不小于25kA;10kV配电装置采用dc220v运行，带dc220v和100Ah电压的直流电源屏和信号屏，并配套一套相应的微机保护装置;5.220380v系统接线形式为单母线段，母线楼设有触头断路器;。当一个变压器检修或发生故障时，触点开关自动或手动放入，另一变压器保证两个变压器的部分二次负载的供电。联络开关设有自动投切和自动恢复自动投切、非自动恢复手动停车两种方式供操作人员选择；母线联络开关设有两段保护。当母线联络开关自动打开时，有0-4秒的延迟。当低压侧主开关过载或短路跳闸时，不允许自动闭合总线开关。在所述主输入线路开关和所述总线开关之间设置有电气互锁装置。任何情况之下只能闭合其中两个。3.2本工程照明计算系数法适用于灯具排列均匀、墙壁和天花板反射系数高、空间无大型设备的室内一般照明，但也适用于灯具排列均匀的室外照明，该方法的计算比较准确。1.应用利用系数法计算平均照度的基本公式：(3-1)式中工作面上的平均照度，；光源的光通量，；光源数量；利用系数；工作面面积；灯具的维护系数，见表3-1。表3-1维护系数环境污染特征工作房间或场所维护系数清洁住宅、办公室、餐厅，阅览室等0.75一般商业营业厅、候车室、影剧院，观众厅等0.70污染严重宿舍楼0.60表格SEQ表格\*ARABIC42.室空间表达式灯具的利用系数与房间的形状直接相关，房间的相对大小可以用房间空间比来表示。因为灯具以天花板安装、悬挂安装等多种形式布置。计算时将房间分为三个空间，室内空间的划分如图3-1所示。即:房间空间比例、天花板空间比例和占地面积比例。这三种空间比例的定义公式为:室空间比:(3-2)顶棚空间比:(3-3)地板空间比:(3-4)以（3-4）式中：室长，；室宽，；顶棚空间高，；室空间高，；地板空间高，。图3-1室内空间的分布3.宿舍照明设计相关数据如下：采用TLD1×36W/827直管节能荧光灯，=3350,=88%,采用吸顶安装。室长=6.3,=3.4，高=3.6。顶棚空间高=0.7,顶棚反射比=0.7，地板空间=0.75,室空间高=1.85，墙反射比=0.5，地面反射比=0.2,玻璃反射比=0.9，=0.75。墙面总面积：=2×(6.4+3.4)×3.6=70.56玻璃窗户总面积：=2.1×1.8=3.78计算空间比：依照式(3.3)、(3.4)、(3.5)，计算室空间比得：墙面有效反射比：取=0.5、、、，查万能固有利用系数表得万能固有利用系数=0.57。利用系数=0.57×0.88=0.48灯数计算：灯具取整，结合灯具布置的均匀对称性，取=2盏。照度计算：故上述计算结果均符合设计要求：计算光通量不超过±10﹪幅度的偏差。

第4章插座动力平面布置设计4.1插座选择原则电器插座保护门与普通插头存在差异，其安全性相对较高，该插座的组件上有绝缘体，在拔出插头之后其中的绝缘体会自动复位。但是，由于在电器市场中电器插座种类繁多，质量存在着的明显差异，一些质量较低的电器插座不符合标准，影响插座使用的安全性。结合电器插座保护门的特点，具体的产品特征如下：第一，插座的使用范围相对广泛，使用群体包括老年人、青年人以及小孩等，日常的使用频率也相对较高，当插座质量不达标时，会产生较为严重的安全隐患;第二，电器插座以及插头需要与供电电网直接连接，其中的保护原件相对较少，由于电力电压相对较高、电器工作强度较大，当插座出现异常现象，会造成十分严重的后果，通过插座安全保护门的设计，可以对插座以及电器进行安全防护，降低电力安全事故发生的可能。单独回路的插座，不超过10个，混合回路的插座，数量不超过5个。插座应由单独的电路分配，房间中的插座应由同一电路分配。电路上不应有用于备用照明和疏散照明的插座。潮湿的房间不允许使用一般插座(居民楼的宿舍楼除外)。电器结构型式相对简单，而且插合相对方便，一般情况下，插座与插头的插合方便主要体现在存在或是不存在接地的插头，如，BS插座插头，经常使用了A13带接地的插头以及不带接地的插头的结构以及尺寸相同，可以保证插座以及插头连接的稳定性。但是，在我国电器插头以及插座设备选择中，存在着接头无法插入到接地插座之中，影响插座及插合的连接状态，导致两者连接便利性较差，在使用的过程中会遇到插座使用寿命短以及保护性能差等问题，无法提高电器插座使用的安全性。4.2插座的接线在对隐蔽插座进行接线时，应仔细识别识别盒中的分色电线。红色、绿色和黄色是火线，白色是零线，黄色和绿色是PE(保护接地)线。本设计中的插座、开关采用86系列；照明开关、插座安装高度分别为1.4、0.4。具体布线图见图4-1所示：图4-1室内配电平面图第5章防雷接地系统的设计5.1建筑的防雷设计分类雷击的发生在很大程度上与地形特征、宿舍高度、结构特征和当地地形条件密切相关。闪电有三种类型:直接闪电、感应闪电、闪电波入侵。宿舍通过综合措施，可以进行防雷的保护。而这些综合措施包括但不限于等电位连接通用接地系统。在这个过程中，接地系统归属于内部防雷装置，而防雷装置由内部和外部装置共同组成。宿舍屋顶有电气设备时，应使用针头和插电式混合雷电接收器，以提高防止直接雷电的能力。宿舍楼电气接地装置主要由接地线、接地极和接地母线三部分组成。设备接地。宿舍防雷的首要任务是直击雷。常用的方法是结合工程宿舍楼的结构特点，利用宿舍楼结构的外部加固，达到保护宿舍楼之内人和物的功能。（1）避雷器：由避雷针、避雷带、避雷网组成的混合式避雷器，安装在宿舍楼顶。（2）引下线：一般采用钢柱或混凝土柱内主筋作防雷引下线，在宿舍楼周围对称布置。（3）接地网：一般来说，所有的下导线通过结构的主加强件串联连接，然后通过宿舍楼的桩基之中的引线将闪电势能引入大地。（4）等电位联结：等电位联结是一种外部防雷装置，有效地将宿舍楼之内的电气设备及宿舍楼之内所有外露的金属或导电部分与宿舍楼邻近的接地体连接起来，从而减小电位差，形成整个宿舍楼良好的等电位体，保证设备和人员的安全。（5）浪涌防护器（SPD）：是一种外部防雷装置，主要用于电子设备的防雷。其主要功能是在设备或系统能承受的电压范围之内，当雷电发生时，限制进入电力线或信号传输线的瞬时过电压，或将强雷电流排入地面。（6）其他：宿舍楼防雷接地系统包括均压环、门窗接地等5.2宿舍楼的防雷设计1.宿舍设有防雷装置，屋顶架设防雷网。防雷网水平铺设，支架间距1m，转弯时0.5m。具体方法如国家通用电气设备标准图纸所详述，凸顶风管通过Φ10圆钢焊接在防雷网上进入电气通道。2.使用土木工程的主钢筋(至少两个)焊接电气通道(作为下引线，设置断线卡1.8米远离地面，并在一侧设置接地电阻)。3.防雷装置施工完毕后一律刷红丹一度，防腐漆二度。4.防雷装置的施工与土建施工密切结合。具体布线图如图5-2所示：图5-2防雷平面布线图5.3建筑物接地在宿舍楼电气安装中，接地系统在防雷和接地中起着非常重要的作用。尤其是宿舍楼内有许多金属设备。这些金属设备由于各种原因发生绝缘开裂后，极有可能发生泄漏事故。因此，宿舍楼内的所有金属设备都应接地，以降低接地装置的接地电阻，严禁漏电流。目前在布线处理过程中，较常使用的方式有：TN-C-S系统、TN-C系统及TN-S系统。

19459第6章弱电系统设计6.1综合布线系统概述对于弱电，是指极低的参数（如电压、电流）或极弱的电能。由于高科技的飞速发展和大规模的发展，智能化已经成为各行各业的重要目标。在当前系统开发建设的薄弱领域，有关单位也开始重点开展智能化开发，并取得了具体的开发成果。目前的智能系统有多种组成部分，包括通信、消防和安防。合理利用智能弱电技术系统，可以从各个方面控制建筑外部环境，从而保证人们的生命安全。为新时期建筑业在环境领域的全面发展提供了强有力的技术支撑。为保证建筑工程弱电智能化管理的预期效果，有必要建立一套较为完善的弱电智能化管理系统。系统基本上需要覆盖弱电智能管理的各个方面，包括电话机房控制、弱电检测与处理、有线电视机房管理与控制。例如，在弱电检测管理之中，检测人员需要掌握弱电管理的理论知识，从而充分了解弱电检测的实际工作原理和弱电管理。系统设计人员应根据建筑物的实际情况组织检查内容，调整检查间隔时间。为了提供维护弱电所需的基础数据，必须在检查过程之中做好工作质量记录，加强对关键设备的检查。只有建设单位建立了弱智管理系统，施工人员才能在实际工作之中有章可循，从而提高管理工作的整体效率。1机电设备自动控制系统机电设备的自动控制系统主要包括暖通空调、给排水和电气自动控制系统。其中，暖通空调系统进行了规范合理的设计，可以根据宿舍环境合理调节温度，提高人们生产生活环境的舒适度;给排水系统是宿舍楼建设的重点，智能技术主要用于控制系统中的水泵和阀门，对系统的运行情况进行监控，保证负荷压力在一定的范围之内。如此一来，可以有效地提升水资源的利用效率；电气自动控制系统主要用于宿舍楼的供电和配电。需要注意的是，对运行系统进行监控是机电设备实现自动控制的重要组成部分。这是因为，只有实施监控，才能第一时间了解到运行状况，当出现运行障碍的时候，系统可以在最快的时间内发出预警，使得机电设备能够在最快的时间内得到修复和恢复。2火灾报警系统火灾报警系统是提高宿舍楼安全稳定的关键。由于宿舍之内电网复杂，用电设备较多，出现异常情况会造成人员不同程度的伤害，这与智能建筑建设的初衷背道而驰。火灾报警系统可以远程控制各建筑物之内的子系统，同时可以实时监控监控区域的动态情况，并在发生火灾时第一时间发出预警信号，确保建筑物始终处于安全状态[1]。3安防自动化系统安防自动化系统主要由三个系统共同组成，分别是门禁系统、防盗系统以及监控系统。门禁系统在整个系统之中发挥着识别信息并且将信息发送给计算机的重要作用。也就是说，当这一系统识别到行为或者是识别到车辆时，这一系统会将自己所识别到的信息，用最快的速度发送到计算机中，这一过程的中介就是遥控装置。第二个系统，防盗系统在整个系统中发挥着监控和报警的作用。整个建筑物的安全往往需要由防盗系统进行保障，这一过程中的中介就是探测器和监视器。当防盗系统识别到危险信息，它就会进行报警，使得相关人员能够用最快的速度修复障碍。最后的监控系统在整个系统之中发挥着监控的作用，主要是监控人们的行为，包括正常行为和异常行为。一旦出现异常行为，监控系统也会将识别的信息发送到计算机。4通信网络系统通信网络系统基于PBX和图像、语音和数据传输。只要负责处理与计算机网络连接的各种设备产生的报告，并通过卫星通信和无线通信网络传送给用户系统，用户可以在计算机广域网或公共数据网络环境之中获取各种文本和图像信息，在很大程度之上提高了建筑物间通信的有效性、安全性和可靠性。此外，通信网络系统还与内部通信网络相连接，可以与外界进行实时信息交换，进一步增强建筑物基础的语音、图像和文本传输的稳定性，并为人们提供更优质的生活服务。6.2网络综合布线设计综合布线系统可划分为六个子系统：1.工作区子系统。2.配线(水平)子系统。3.干线(垂直)子系统。4.设备间子系统。5.管理子系统。6.建筑群子系统。综合布线系统通常会使用两种类型的电缆线，第一种是光缆线，第二种是铜缆线。前者又可以细分为两个光纤类型，一个是62.5∕125多模光纤，另一个是62.5∕125单模光纤。电缆线的第二种类型通常是采用100欧姆的非屏蔽双绞线（UTP），100欧姆的同轴电缆。两种电缆线共同分为两个基本的组成部分，一个是室内的电缆线，另外一个则是室外的电缆线。按照是否能够阻止燃烧这一标准，前者又可以细分为阻燃型和非阻燃型，阻燃型和非阻燃型最为本质的区别在于：电缆的内部是否具备一个空气芯。有的话，那么这种电缆就是阻燃型的，因为这一个空气芯能够阻碍有害气体的侵入。设计一个布线系统要考虑以下几个方面的因素：高速化：如100Mbps、155Mbps、622Mbps、100BASE-T、100BASE-VG、ATM、千兆位以太网、FDDI、CDDI等。是否可靠:系统技术的成熟要求布线系统具备更高的可靠性。布线系统环境：电磁干扰因广播电台、电视台、各种移动电话、普通电等数量的不断增加而恶化，由于电磁干扰的恶化，布线系统应具有15-20年或更长的寿命周期。一言以蔽之，是否屏蔽布线系统的重要依据在于：屏蔽布线系统的情况包含这么几个方面：用户使用的是低速网络，系统环境并没有严重的电磁干扰。非屏蔽布线系统的情况包含这么几个方面：用户使用的是高速网络，系统环境存在着严重的电磁干扰。需要注意的是，尽管费屏蔽布线系统较好，但是这一系统的造价极为昂贵。布线环境有大于等于30以上的电磁干扰时，宜采用屏蔽布线系统，在本建筑物综合布线系统设计中，网络布线系统按照乙级标准设计，网络主机设于一层走廊，布线