多层商业建筑供配电及照明系统设计计算书

多层商业建筑供配电及照明系统设计计算书工程名称：某城市商业广场工程地点：中国·西安建筑规模：总建筑面积36000㎡设计阶段：施工图设计设计专业：建筑电气编制日期：2026年9月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概况与设计依据 工程概况与设计依据1.1工程概况本工程为某城市商业广场，位于西安市核心商业区。项目总建筑面积36000㎡，其中地上建筑面积24000㎡，地下建筑面积12000㎡。建筑地上5层，地下2层，建筑高度23.8m，属于多层商业建筑。建筑功能布局如下：地下二层为汽车库及设备用房，地下一层为大型超市，地上一至三层为商业营业厅及餐饮，地上四层为餐饮及娱乐，地上五层为电影院及物业管理用房。本工程主要技术指标见表1-1。序号项目单位数值1总建筑面积㎡360002地上建筑面积㎡240003地下建筑面积㎡120004建筑层数层地上5层/地下2层5建筑高度m23.86建筑分类—多层商业建筑7耐火等级—一级8设计使用年限年50表1-1工程主要技术指标1.2设计依据本设计严格遵循国家现行有关法律、法规及设计规范，主要设计依据如下：（1）《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019（2）《建筑照明设计标准》GB50034-2013（3）《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010（4）《低压配电设计规范》GB50054-2011（5）《供配电系统设计规范》GB50052-2009（6）《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013（7）《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）（8）《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018（9）《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013（10）《电力工程电缆设计标准》GB50217-2018（11）《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011（12）《商店建筑电气设计规范》JGJ392-2016（13）《工业与民用供配电设计手册》（第四版）1.3设计范围本设计计算书涵盖以下电气系统的设计计算内容：10/0.4kV变配电系统设计计算；电力负荷计算与无功功率补偿；短路电流计算与电气设备选择校验；线缆选择与载流量、电压损失、热稳定校验；照明系统照度计算与灯具布置；应急照明与疏散指示系统设计；防雷与接地系统设计计算；消防电气与应急电源系统设计。2负荷计算2.1负荷分级根据《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019第3.2节规定，结合本工程建筑功能及重要性，对本工程用电负荷进行分级。一级负荷：消防水泵、喷淋泵、防排烟风机、消防电梯、消防控制室、火灾自动报警系统、消防应急照明及疏散指示系统等消防用电设备；大型超市及商业营业厅的应急照明。二级负荷：自动扶梯、自动人行道、客梯、生活水泵、排水泵、超市营业厅照明、主要业务用计算机系统、安防系统等。三级负荷：除上述一级、二级负荷以外的其他用电负荷，如一般照明、空调动力、普通插座等。负荷类别用电设备名称供电要求一级负荷消防水泵、喷淋泵、防排烟风机、消防电梯、消防控制室、火灾自动报警系统、应急照明双重电源供电，末端自动切换二级负荷客梯、自动扶梯、生活水泵、排水泵、超市照明、安防系统双回路供电，末端切换三级负荷一般照明、空调、普通动力、插座单回路供电表2-1负荷分级表2.2单位指标法负荷估算在方案设计阶段，采用单位建筑面积负荷指标法进行负荷估算。根据《商店建筑电气设计规范》JGJ392-2016及《工业与民用供配电设计手册》（第四版），各类商业建筑的用电指标如下。单位指标法估算公式：Pjs式中：P_js——计算有功功率（kW）；K_x——需要系数（同时系数），取0.75；A——建筑面积（㎡）；P_0——单位建筑面积用电指标（W/㎡）。区域建筑面积(㎡)用电指标(W/㎡)设备容量(kW)需要系数计算负荷(kW)地下车库及设备用房6000251500.6597.5地下超市60001207200.70504.0地上商业营业厅1000010010000.70700.0餐饮区600018010800.60648.0娱乐区40001506000.65390.0影院及办公40001104400.70308.0合计36000—3990—2647.5表2-2单位指标法负荷估算表考虑有功同时系数K_ΣP=0.9，无功同时系数K_ΣQ=0.95，补偿前总计算负荷：有功计算负荷：P_js=0.9×2647.5=2382.8kW无功计算负荷（自然功率因数按0.75计）：Q_js=2382.8×tan(arccos0.75)=2382.8×0.882=2101.6kvar视在计算负荷：S_js=√(2382.8²+2101.6²)=3175.2kVA计算电流：I_js=S_js/(√3×0.4)=3175.2/0.6928=4583.2A2.3需要系数法详细负荷计算在初步设计及施工图设计阶段，采用需要系数法对各类用电设备进行详细负荷计算。需要系数法是将用电设备按用途分类，分别确定各类设备的设备容量、需要系数和功率因数，然后计算各类负荷的计算功率，最后乘以同时系数得到总计算负荷。需要系数法基本计算公式：PcQcScIc式中：P_c——有功计算负荷（kW）；K_d——需要系数；P_e——设备容量（kW）；Q_c——无功计算负荷（kvar）；tanφ——功率因数角的正切值；S_c——视在计算负荷（kVA）；I_c——计算电流（A）；U_n——额定电压（kV）。本工程用电设备分类及负荷计算结果见表2-3。序号用电设备组名称设备容量(kW)需要系数KdcosφtanφPc(kW)Qc(kvar)Sc(kVA)Ic(A)1照明负荷5400.800.900.484432.0209.1479.8728.82空调机组8600.700.800.750602.0451.5752.51143.33送排风机1800.650.800.750117.087.8146.3222.14消防水泵901.000.800.75090.067.5112.5170.95喷淋泵751.000.800.75075.056.393.8142.46防排烟风机601.000.800.75060.045.075.0114.07生活水泵450.500.800.75022.516.928.142.78排水泵300.500.800.75015.011.318.828.59客梯600.350.601.33321.028.035.053.210自动扶梯1200.500.701.02060.061.285.7130.211超市制冷设备2000.700.800.750140.0105.0175.0266.012厨房动力2400.550.850.620132.081.8155.2235.713弱电及安防800.800.900.48464.031.071.1108.014插座及其他4500.400.850.620180.0111.6211.7321.715电热设备1200.401.000.00048.00.048.072.9小计（不含消防）3160———2093.51258.5——消防负荷合计225———225.0168.8——表2-3需要系数法负荷计算表注：消防负荷仅在火灾时投入，正常运行时不计入总计算负荷。变压器容量选择按正常运行时的总计算负荷确定。总计算负荷（计入同时系数）：有功同时系数K_ΣP=0.90，无功同时系数K_ΣQ=0.95PjsQjsSjsIjs补偿前自然功率因数：cosφ12.4无功功率补偿计算根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009及供电部门要求，10kV用户的功率因数应达到0.90以上，本设计目标功率因数取0.95。采用低压集中补偿方式，在变压器低压侧设置自动投切无功补偿装置。无功补偿容量计算公式：QC式中：Q_C——所需无功补偿容量（kvar）；tanφ₁——补偿前功率因数角的正切值；tanφ₂——补偿后目标功率因数角的正切值。补偿前cosφ₁=0.844，tanφ₁=0.634；补偿后目标cosφ₂=0.95，tanφ₂=0.329。QC考虑变压器无功损耗及一定裕量，取补偿容量为600kvar，分两台变压器各配置300kvar自动投切电容器组。补偿后总计算负荷：QjsSjsIjscosφ2补偿后功率因数达到0.954，满足供电部门要求。2.5变压器容量选择与校验变压器容量选择应满足正常运行时总计算负荷的要求，并考虑一定的裕量及消防负荷投入时的过载能力。本工程选用两台干式变压器，低压侧设母联开关，正常运行时两台变压器分列运行，当一台变压器故障时，母联开关闭合，由另一台变压器承担全部一、二级负荷。单台变压器计算负荷：正常运行时，负荷平均分配到两台变压器：ST1变压器负载率校验：β=S选用SCB13型10/0.4kV干式变压器，容量S_N=1600kVA，阻抗电压U_k%=6，Dyn11接线。β=988.0变压器负载率为61.8%，处于经济运行区间（50%~70%），满足要求。单台变压器运行校验（一台故障时）：当一台变压器故障退出运行时，另一台变压器需承担全部一、二级负荷。一、二级负荷计算负荷如下：负荷类别计算负荷(kW)计算负荷(kvar)视在负荷(kVA)一级负荷（消防）225.0168.8281.3二级负荷358.5278.4454.0合计583.5447.2735.1表2-4一、二级负荷统计表考虑消防负荷投入时，变压器可短时过载运行（干式变压器允许120%额定负荷运行2小时）。单台变压器承担一、二级负荷时：βprime单台变压器运行时负载率为45.9%，远低于额定容量，满足一台故障时向全部一、二级负荷供电的要求。变压器损耗计算：SCB13型1600kVA干式变压器参数：空载损耗P₀=2.1kW，负载损耗P_k=12.5kW，空载电流I₀%=0.6%。ΔPΔQ两台变压器总有功损耗：2×6.87=13.74kW；总无功损耗：2×46.3=92.6kvar。3供配电系统设计3.1供电电源与电压选择本工程采用10kV双回路电源供电，两路10kV电源分别来自城市电网不同变电站，一路工作、一路备用，备用电源采用热备用方式。根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009及《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019要求，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。供电电压等级选择：高压侧采用10kV，低压侧采用220/380V。变压器接线组别为Dyn11，有利于抑制高次谐波和单相短路保护灵敏度。3.2主接线方案高压侧采用单母线分段接线，两路10kV电源分别接至两段母线，母线分段处设分段断路器。正常运行时，两路电源同时供电，分段断路器断开；当一路电源故障时，分段断路器自动投入，由另一路电源承担全部负荷。低压侧采用单母线分段接线，两台变压器低压侧分别接至两段母线，母线分段处设母联断路器。正常运行时，两台变压器分列运行，母联断路器断开；当一台变压器故障时，手动或自动闭合母联断路器，由另一台变压器承担全部一、二级负荷。3.3短路电流计算短路电流计算是电气设备选择和继电保护整定的基础。本工程采用标幺值法进行短路电流计算，计算各短路点的三相短路电流、冲击电流和短路容量。3.3.1计算条件与基准值短路电流计算采用以下基本条件：系统为无限大容量系统（远端短路）；不计短路点的电弧电阻和接触电阻；高压侧仅计电抗，低压侧计及电阻和电抗；变压器阻抗电压取6%；不考虑非旋转负载的反馈电流。选取基准容量S_j=100MVA，基准电压：高压侧U_j1=10.5kV，低压侧U_j2=0.4kV。Ij1Ij23.3.2系统参数根据供电部门提供的资料，10kV母线短路容量S_k=200MVA（最大运行方式），最小运行方式短路容量S_kmin=150MVA。系统电抗标幺值：XsXsmin3.3.3变压器电抗标幺值变压器额定容量S_NT=1600kVA=1.6MVA，阻抗电压U_k%=6。XT变压器电阻标幺值（负载损耗P_k=12.5kW）：RT3.3.410kV母线短路电流计算（d1点）d1点为10kV母线短路点，总电抗标幺值：XΣ1三相短路电流周期分量有效值：Ik1Ik1冲击电流（冲击系数K_ch=1.8）：ich1冲击电流有效值：Ich1短路容量：Sk13.3.5低压母线短路电流计算（d2点）d2点为变压器低压侧母线短路点，总阻抗标幺值：XΣ2RΣ2ZΣ2三相短路电流周期分量有效值：Ik2Ik2低压侧冲击系数取K_ch=1.3（因变压器电阻较大）：ich2Ich2短路容量：Sk23.3.6短路电流计算结果汇总短路点短路位置Ik(kA)ich(kA)Ich(kA)Sk(MVA)d110kV母线11.0028.0016.56200.0d20.4kV母线33.7562.0536.6623.38表3-1短路电流计算结果汇总表3.4高压电气设备选择与校验高压电气设备选择应满足正常运行、短路故障和过电压等各种工况下的安全可靠要求。选择条件包括：额定电压、额定电流、额定开断电流、动稳定电流、热稳定电流及持续时间。3.4.1高压断路器选择10kV侧选用真空断路器，额定电压12kV，额定电流630A，额定开断电流25kA。校验条件：（1）额定电压：U_N=12kV≥U_NS=10kV，满足。（2）额定电流：变压器高压侧额定电流I_NT=S_NT/(√3×10)=1600/17.32=92.4A，I_N=630A≥92.4A，满足。（3）额定开断电流：I_br=25kA≥I_k1=11.00kA，满足。（4）动稳定校验：i_dyn=63kA≥i_ch1=28.00kA，满足。（5）热稳定校验：I_t²t=25²×4=2500kA²·s≥I_k1²t_ima=11.00²×0.5=60.5kA²·s，满足。3.4.2高压隔离开关选择选用10kV户内高压隔离开关，额定电压12kV，额定电流630A，动稳定电流50kA，热稳定电流20kA/4s。校验均满足要求。3.4.3电流互感器选择高压侧电流互感器变比选为100/5A，准确级0.5级（计量）/10P10（保护），额定动稳定电流80kA，额定热稳定电流31.5kA/1s。动稳定校验：80kA≥28.00kA，满足；热稳定校验：31.5²×1=992.25≥60.5，满足。3.4.4电压互感器选择选用10kV户内浇注式电压互感器，变比10/√3:0.1/√3:0.1/3kV，准确级0.5级，用于计量和电压测量。3.4.5高压熔断器选择（变压器保护）变压器高压侧选用限流熔断器，额定电压12kV，额定电流125A，额定开断电流50kA。校验：I_N=125A≥I_NT=92.4A，满足；开断电流50kA≥11.00kA，满足。3.5低压断路器选择与整定低压断路器是低压配电系统的核心保护电器，其选择和整定直接关系到配电系统的安全性和可靠性。低压断路器应满足额定电压、额定电流、分断能力、保护特性等要求。3.5.1低压主进线断路器变压器低压侧主进线断路器选用框架式断路器（ACB），额定电压400V，额定电流2500A，极限短路分断能力Icu=50kA，运行短路分断能力Ics=50kA。分断能力校验：Icu=50kA≥I_k2=33.75kA，满足要求。脱扣器整定计算：（1）长延时过电流脱扣器（过载保护）：Ir1式中：K_rel1为可靠系数，取1.1；I_jsT为单台变压器低压侧计算电流。单台变压器计算电流：I_jsT=S_js'/(2×√3×0.4)=1975.9/1.3856=1426.0AIr1（2）短延时过电流脱扣器（短路短延时保护）：Ir2式中：K_rel2为可靠系数，取1.2；I_pk为尖峰电流，按最大一台电动机启动电流加其余负荷计算电流。最大电动机为消防水泵45kW，启动电流倍数取7，I_st=7×45000/(√3×380×0.8)=596A尖峰电流：I_pk=I_st+(I_jsT-I_NM)=596+(1426-85)=1937AIr2短延时时间整定：0.4s（与下级断路器短延时配合）。（3）瞬时过电流脱扣器（短路瞬时保护）：Ir3式中：K_rel3为可靠系数，取1.2。Ir3为保证选择性，主进线断路器瞬时保护可关闭或整定较大值，依靠短延时保护实现选择性配合。3.5.2低压母联断路器母联断路器选用框架式断路器，额定电流2500A，分断能力50kA。长延时整定1600A，短延时整定2500A/0.2s，瞬时保护关闭。母联断路器设自投自复功能，当一台变压器故障时自动投入。3.5.3馈线断路器选择与整定低压馈线断路器选用塑壳断路器（MCCB），根据各回路计算电流选择额定电流，并按短路电流校验分断能力。回路名称计算电流(A)断路器额定电流(A)长延时整定(A)瞬时整定(A)分断能力(kA)照明配电箱125160125125036空调机组180250200250036消防水泵85125100125036喷淋泵7510080100036防排烟风机601006380036客梯45635063036自动扶梯95125100125036生活水泵35504050036厨房动力160200160200036超市制冷130160140160036表3-2低压馈线断路器选择与整定表所有馈线断路器分断能力36kA≥低压母线短路电流33.75kA，满足要求。3.5.4断路器选择性配合校验为保证配电系统的选择性，上下级断路器之间应满足选择性配合要求。采用能量选择性和时间选择性相结合的方式：主进线断路器短延时0.4s，馈线断路器短延时0.1s或瞬时，时间级差0.3s，满足时间选择性；主进线断路器瞬时保护关闭，避免越级跳闸；末端微型断路器（MCB）与上级MCCB之间通过能量选择性配合。3.6线缆选择与校验线缆是配电系统的重要组成部分，其截面选择应满足载流量、电压损失、热稳定和机械强度等要求。本工程高压电缆选用YJV22-8.7/15kV型交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆；低压电缆选用YJV-0.6/1kV型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；导线选用BV-450/750V型铜芯聚氯乙烯绝缘导线。3.6.1按载流量选择线缆载流量应不小于线路计算电流，并考虑敷设方式和环境温度的校正。Ial式中：I_al为线缆允许载流量（A）；K_θ为环境温度校正系数；K_μ为多回路并列校正系数；I_c为线路计算电流（A）。3.6.2按电压损失校验线路电压损失应满足用电设备端电压偏移要求，正常运行时电压偏移不超过±5%。ΔU%=3式中：L为线路长度（km）；R₀为单位长度电阻（Ω/km）；X₀为单位长度电抗（Ω/km）；cosφ为负荷功率因数。3.6.3按热稳定校验电缆热稳定最小截面应满足短路电流热效应要求。Smin式中：S_min为电缆最小截面（mm²）；I_k为短路电流周期分量有效值（kA）；t_ima为短路电流持续时间（s）；C为热稳定系数，铜芯交联聚乙烯电缆取143。3.6.4主要线缆选择结果回路名称计算电流(A)线缆型号规格载流量(A)电压损失(%)热稳定截面(mm²)校验结果10kV进线92.4YJV22-8.7/15-3×702450.1224.3合格变压器高压侧92.4YJV-8.7/15-3×702450.0524.3合格低压主进线1426密集型母线槽2000A20000.03—合格照明配电箱125YJV-0.6/1-4×50+1×251441.8574.5合格空调机组180YJV-0.6/1-4×95+1×502331.5274.5合格消防水泵85YJV-0.6/1-4×25+1×161012.1074.5合格喷淋泵75YJV-0.6/1-4×25+1×161011.8574.5合格防排烟风机60YJV-0.6/1-4×16+1×10761.9574.5合格客梯45YJV-0.6/1-4×16+1×10761.4674.5合格自动扶梯95YJV-0.6/1-4×35+1×161261.6874.5合格厨房动力160YJV-0.6/1-4×70+1×351861.7574.5合格超市制冷130YJV-0.6/1-4×50+1×251441.9274.5合格表3-3主要线缆选择与校验表注：低压侧热稳定校验按低压母线短路电流33.75kA，短路持续时间0.1s计算，S_min=33.75×√0.1/143×1000=74.5mm²。消防回路因线路较短，实际热稳定满足要求；对于长距离消防回路，适当加大截面。3.6.5低压配电干线电压损失校验以最远照明配电箱回路为例，线路长度L=120m，电缆YJV-4×50+1×25，R₀=0.387Ω/km，X₀=0.080Ω/km，cosφ=0.9。ΔU%=3电压损失1.85%<5%，满足要求。4照明系统设计4.1照明标准与设计要求本工程照明设计严格遵循《建筑照明设计标准》GB50034-2013及《商店建筑电气设计规范》JGJ392-2016的相关规定。照明设计应满足视觉作业要求，做到安全适用、技术先进、经济合理、节能环保。本工程各场所照明标准值见表4-1。房间或场所参考平面及高度照度标准值(lx)UGRU0RaLPD现行值(W/㎡)一般商店营业厅0.75m水平面300220.6080≤10.0高档商店营业厅0.75m水平面500220.6080≤16.0一般超市营业厅0.75m水平面300220.6080≤11.0一般室内商业街地面200220.6080—餐厅0.75m水平面200220.6080≤9.0高档餐厅0.75m水平面300220.6090≤11.0电影院观众厅0.75m水平面100220.6080—办公室0.75m水平面300190.6080≤9.0会议室0.75m水平面300190.6080≤9.0车库地面50280.4060≤2.0设备用房0.75m水平面200250.4060≤5.0走廊、门厅地面100—0.4060≤4.0卫生间0.75m水平面150—0.4080≤5.0楼梯间地面100—0.4060≤4.0表4-1各场所照明标准值注：UGR为统一眩光值，U0为照度均匀度，Ra为一般显色指数，LPD为照明功率密度限值。4.2照度计算（利用系数法）本工程采用利用系数法进行平均照度计算。利用系数法是根据光源的光通量、灯具的利用系数、维护系数和房间面积来计算工作面上的平均照度。利用系数法平均照度计算公式：Eav式中：E_av——工作面上的平均照度（lx）；N——灯具数量（套）；Φ——每套灯具内光源的总光通量（lm）；U——利用系数；K——维护系数（污染程度一般时取0.7，清洁场所取0.8）；A——房间面积（㎡）。灯具数量计算公式：N=E室空间比（RCR）计算公式：RCR=5·式中：h_rc为室空间高度（m）；L为房间长度（m）；W为房间宽度（m）。4.2.1一般商店营业厅照度计算以地上一层典型商店营业厅为例，房间尺寸：长L=30m，宽W=20m，面积A=600㎡，层高4.5m，吊顶高度3.2m，工作面高度0.75m，室空间高度h_rc=3.2-0.75=2.45m。室空间比：RCR=5×2.45×灯具选择：选用LED面板灯，规格600×600mm，功率36W，光通量Φ=3600lm，光效100lm/W，显色指数Ra=80。利用系数确定：根据RCR=1.02，顶棚反射比ρ_c=70%，墙面反射比ρ_w=50%，地面反射比ρ_f=20%，查灯具利用系数表得U=0.68。维护系数K=0.7。所需灯具数量：N=300×600灯具布置：按6×6m间距均匀布置（长向6套，宽向4套，共24套/区，共4.5区，实际布置108套），灯具间距6m，距墙3m。实际平均照度校验：Eav实际平均照度308.4lx≥标准值300lx，满足要求。照度均匀度U0=0.65≥0.60，满足要求。照明功率密度校验：LPD=N·PLPD=6.48W/㎡≤限值10.0W/㎡，满足节能要求。4.2.2高档商店营业厅照度计算以地上二层高档商店营业厅为例，房间尺寸：长L=25m，宽W=20m，面积A=500㎡，室空间高度h_rc=2.45m。RCR=5×2.45×灯具选择：选用LED射灯+LED面板灯组合照明。一般照明采用LED面板灯36W/3600lm，重点照明采用LED射灯12W/1080lm。利用系数U=0.65，维护系数K=0.7。一般照明灯具数量（按300lx计算）：N1重点照明灯具数量（按200lx补充计算）：N2实际平均照度：Eav实际平均照度516.1lx≥标准值500lx，满足要求。照明功率密度：LPD=96×36+240×12考虑重点照明增加5W/㎡，限值为16.0+5=21.0W/㎡，LPD=12.67W/㎡≤21.0W/㎡，满足节能要求。4.2.3超市营业厅照度计算地下一层超市营业厅，面积A=5000㎡，层高5.0m，吊顶高度3.5m，室空间高度h_rc=2.75m。选用LED工矿灯，功率100W，光通量12000lm，利用系数U=0.72，维护系数K=0.7。N=300×5000EavLPD=256×1004.2.4餐厅照度计算典型餐厅，面积A=300㎡，室空间高度h_rc=2.45m。选用LED吊灯+LED筒灯组合。LED筒灯12W/960lm，利用系数U=0.60，维护系数K=0.7。N=200×300EavLPD=150×124.2.5办公室照度计算典型办公室，面积A=60㎡，室空间高度h_rc=2.2m。选用LED面板灯36W/3600lm，利用系数U=0.62，维护系数K=0.8。N=300×60EavLPD=12×364.2.6车库照度计算地下车库，面积A=5000㎡，层高3.6m，室空间高度h_rc=2.85m。选用LED车库灯，功率18W/1800lm，利用系数U=0.55，维护系数K=0.6。N=50×5000EavLPD=432×184.3灯具选择与布置4.3.1光源选择本工程全部采用LED光源，LED光源具有光效高、寿命长、显色性好、节能效果显著等优点。各场所光源选择如下：商店营业厅：LED面板灯（600×600mm，36W，3600lm，Ra≥80，色温4000K）；高档商店：LED射灯（12W，1080lm，Ra≥90，色温3000K）+LED面板灯；超市：LED工矿灯（100W，12000lm，Ra≥80，色温5000K）；餐厅：LED筒灯（12W，960lm，Ra≥80，色温3000K）+LED吊灯；办公室：LED面板灯（36W，3600lm，Ra≥80，色温4000K）；车库：LED车库灯（18W，1800lm，Ra≥60，色温5000K）；走廊、楼梯间：LED筒灯（8W，640lm，Ra≥60，色温4000K）；设备用房：LED三防灯（36W，3600lm，Ra≥60，色温5000K）。4.3.2灯具布置原则一般照明灯具均匀布置，保证照度均匀度满足要求；商店营业厅灯具布置应与货架布置协调，避免眩光和阴影；重点照明采用射灯，对商品、展品进行重点照明；餐厅、高档商店采用暖色温光源，营造舒适氛围；办公区域采用中性色温光源，提高工作效率；车库采用雷达感应或微波感应控制，实现节能。4.4照明配电系统设计4.4.1照明配电系统结构照明配电系统采用三级配电结构：低压母线→照明配电箱→照明支路。照明配电箱按楼层和防火分区设置，每个照明配电箱供电半径不超过30m。照明支路设计原则：每支路照明灯具数量不超过25个，插座数量不超过10个；每支路计算电流不超过16A，导线截面不小于2.5mm²；照明支路采用单相220V供电，三相负荷尽量平衡；消防应急照明回路单独设置，不与普通照明混用；每个照明配电箱进线设隔离开关和漏电保护。4.4.2照明负荷计算本工程照明总安装容量及计算负荷见表4-2。区域面积(㎡)LPD(W/㎡)安装容量(kW)需要系数计算负荷(kW)地下车库60001.569.360.807.49地下超市60005.1230.720.8526.11地上商业100006.4864.800.8051.84餐饮区60006.0036.000.7527.00娱乐区40008.0032.000.7022.40影院办公40007.2028.800.8023.04公共区域——18.320.7012.82应急照明——12.001.0012.00合计36000—232.00—182.70表4-2照明负荷计算表照明总有功计算负荷182.70kW，无功计算负荷（cosφ=0.9）：Q=182.70×0.484=88.43kvar。4.5应急照明与疏散指示设计根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018及《建筑设计防火规范》GB50016-2014要求，本工程设置消防应急照明和疏散指示系统。4.5.1应急照明设置场所及照度要求场所地面最低水平照度(lx)持续供电时间(min)疏散走道≥1.0≥30人员密集场所≥3.0≥30楼梯间、前室≥5.0≥30避难层（间）≥10.0≥60消防控制室、水泵房≥正常照明照度≥180配电室、发电机房≥正常照明照度≥180表4-3应急照明照度及持续时间要求4.5.2应急照明系统形式本工程采用集中电源集中控制型消防应急照明和疏散指示系统。设置应急照明控制器于消防控制室，集中电源于各楼层电气竖井，应急照明灯具和疏散指示标志灯具由集中电源供电。系统特点：应急照明控制器实时监控系统状态，故障报警；集中电源采用蓄电池组，应急时间不小于90min；灯具采用持续型，正常照明时兼作普通照明；疏散指示标志采用蓄光型+电光源型双重指示；系统与火灾自动报警系统联动，火灾时自动点亮全部应急照明。4.5.3应急照明容量计算应急照明总安装容量约12kW，其中疏散照明8kW，备用照明4kW。集中电源按楼层设置，每楼层集中电源容量不小于该楼层应急照明负荷的1.5倍。蓄电池容量校验：以最大楼层应急照明负荷2kW为例，应急时间90min，蓄电池容量：C=P·t式中：P为负荷功率（W），t为应急时间（h），U为蓄电池电压（V），η为逆变效率（取0.85）。4.6照明节能与LPD校验4.6.1照明节能措施全部采用LED高效光源，光效不低于100lm/W；选用高利用系数灯具，优化灯具布置；照明功率密度满足GB50034-2013限值要求；公共区域照明采用声光控、雷达感应等智能控制；大空间照明采用分区控制、定时控制；利用天然采光，靠窗区域照明单独控制；三相负荷平衡，减少线路损耗；选用低损耗变压器和高效配电设备。4.6.2照明功率密度（LPD）汇总校验场所实际LPD(W/㎡)标准限值(W/㎡)是否满足一般商店营业厅6.4810.0满足高档商店营业厅12.6716.0（+5重点照明）满足超市营业厅5.1211.0满足餐厅6.009.0满足办公室7.209.0满足车库1.562.0满足设备用房5.005.0满足走廊、门厅3.504.0满足表4-4照明功率密度校验汇总表所有场所照明功率密度均满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013的限值要求，照明节能设计达标。5防雷与接地系统设计5.1防雷分类计算根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010，建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。本工程通过计算年预计雷击次数确定防雷类别。年预计雷击次数计算公式：N=k·N式中：N——建筑物年预计雷击次数（次/a）；k——校正系数，一般情况取1，位于河边、湖边等取1.5；N_g——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/(km²·a)）；A_e——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km²）。雷击大地年平均密度计算公式：Ng式中：T_d为年平均雷暴日数（d/a）。西安市年平均雷暴日数T_d=25d/a。等效面积计算公式（H<100m时）：Ae式中：L为建筑物长度（m），W为建筑物宽度（m），H为建筑物高度（m）。本工程参数：L=80m，W=60m，H=23.8m，k=1.0，T_d=25d/a。雷击大地年平均密度：Ng等效面积：AeAe年预计雷击次数：N=1.0×2.5×0.0360=0.090次防雷分类判定：根据GB50057-2010第3.0.3条，预计雷击次数大于0.05次/a的重要公共建筑应划为第二类防雷建筑物。本工程N=0.090次/a>0.05次/a，且属于人员密集的商业建筑，因此本工程划为第二类防雷建筑物。第二类防雷建筑物的防雷措施：防直击雷：接闪网、接闪带或接闪杆；防雷电感应：建筑物内设备、管道等金属物接地；防雷电波侵入：电缆进线、避雷器等；滚球半径h_r=30m；引下线间距不大于18m；接地电阻不大于10Ω。5.2接闪器设计本工程采用接闪带（避雷带）作为防直击雷的接闪器，沿屋顶女儿墙、屋脊、屋檐等易受雷击部位明敷，并在屋面上组成不大于10m×10m或12m×8m的接闪网格。5.2.1接闪带材料选择接闪带采用热镀锌圆钢，直径不小于φ10mm。接闪带支架高度150mm，支架间距不大于1m，转弯处不大于0.5m。接闪网格采用φ10热镀锌圆钢暗敷于屋面防水层下。5.2.2滚球法保护范围校验第二类防雷建筑物滚球半径h_r=30m。本工程建筑高度H=23.8m<h_r=30m，采用接闪带沿屋顶周边敷设即可保护整个屋面。屋面突出物（如电梯机房、楼梯间、水箱间等）高度超过屋面的，应在其顶部装设接闪带，并与屋面接闪网可靠连接。5.2.3接闪器计算接闪带总长度估算：屋顶周长约280m，屋面网格约800m，突出物接闪带约120m，总计约1200m。接闪带热稳定校验：按第二类防雷建筑，引下线冲击电流i=150kA（10/350μs），接闪带截面S=π×(10/2)²=78.5mm²。i2接闪带热稳定满足要求。5.3引下线设计本工程优先利用建筑物钢筋混凝土柱内两根对角主钢筋（直径不小于φ16mm）作为防雷引下线，引下线间距不大于18m。每根引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。5.3.1引下线数量与布置建筑周长280m，按18m间距布置引下线，引下线数量：n=280沿建筑物四周均匀布置16根引下线，每根引下线利用柱内两根φ16主钢筋焊接连通。5.3.2引下线截面校验每根引下线分流系数：第二类防雷建筑，n根引下线时，每根引下线的分流系数：kc每根引下线冲击电流：i_k=k_c×i=0.0625×150=9.375kA利用柱内两根φ16钢筋，总截面S=2×π×8²=402.1mm²，热稳定校验：ik引下线热稳定远满足要求。5.4接地装置设计本工程采用联合接地方式，防雷接地、电气设备保护接地、弱电系统接地等共用一组接地装置。接地装置优先利用建筑物基础钢筋作为自然接地体，当自然接地体接地电阻不满足要求时，增设人工接地体。5.4.1接地电阻要求联合接地装置的接地电阻按其中最小值确定：防雷接地电阻：≤10Ω（第二类防雷建筑）；变压器中性点工作接地：≤4Ω；电气设备保护接地：≤4Ω；弱电系统接地：≤1Ω；联合接地电阻：≤1Ω。本工程联合接地电阻要求不大于1Ω。5.4.2基础接地电阻估算利用建筑物筏板基础钢筋作为自然接地体，基础尺寸约80m×60m，基础埋深约5m。土壤电阻率ρ=100Ω·m（西安地区典型值）。基础接地体接地电阻估算公式（垂直+水平复合接地体）：R≈ρ式中：L为接地体总长度（m），h为埋深（m），d为接地体直径（m），A为形状系数。基础底板钢筋网总长度约L=2000m，等效直径d=0.02m，埋深h=5m，形状系数A=0.5。R≈100基础接地体估算接地电阻约0.14Ω，远小于1Ω要求，无需增设人工接地体。5.4.3总等电位联结在进线配电室设置总等电位联结端子板（MEB），将下列可导电部分与总等电位端子板连接：进线配电箱的PE（PEN）母排；公用设施的金属管道（给水、排水、燃气、热力等）；建筑物金属结构；防雷接地引下线；电梯轨道、自动扶梯金属结构。总等电位联结线采用BV-1×25mm²铜芯导线，或采用-40×4热镀锌扁钢。5.4.4局部等电位联结在卫生间、游泳池、浴室等潮湿场所设置局部等电位联结（LEB）。消防控制室、弱电机房、电梯机房等重要设备用房设置局部等电位联结端子板。局部等电位联结线采用BV-1×6mm²铜芯导线。

6消防电气设计6.1消防负荷统计本工程消防用电设备均为一级负荷，采用双重电源供电，并在末端配电箱处自动切换。消防负荷统计见表6-1。序号设备名称数量单台功率(kW)总功率(kW)需要系数计算负荷(kW)1消火栓泵2台(1用1备)45901.0452喷淋泵2台(1用1备)37741.0373防烟风机4台7.5300.8244排烟风机6台11660.852.85防火卷帘门20樘1.5300.5156消防电梯2台15300.5157消防控制室1处—101.0108应急照明——121.0129消防排水泵4台5.5220.511合计——364—221.8表6-1消防负荷统计表消防总有功计算负荷约221.8kW，无功计算负荷（cosφ=0.8）：Q=221.8×0.75=166.4kvar，视在负荷S=√(221.8²+166.4²)=277.3kVA。6.2应急电源容量计算本工程一级负荷中的特别重要负荷（消防控制室、火灾自动报警系统、应急照明等）需设置应急电源。根据《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019要求，应急电源可采用柴油发电机组、UPS或EPS。6.2.1柴油发电机组容量计算本工程设置柴油发电机组作为消防备用电源。柴油发电机容量应满足火灾时全部消防负荷的供电要求，并考虑最大一台电动机的启动影响。柴油发电机容量计算公式：PG式中：P_js为消防计算负荷（kW）；K_s为电动机启动系数（考虑最大一台电动机直接启动时电压降，取1.2）；η为发电机效率（取0.9）；cosφ_G为发电机功率因数（取0.8）。PG考虑一定裕量，选用400kW自启动柴油发电机组，额定电压400V，额定电流722A，功率因数0.8，启动时间不大于15s。6.2.2发电机启动校验最大一台电动机为消火栓泵45kW，额定电流I_NM=45000/(√3×380×0.8)=85.5A，启动电流倍数取7，启动电流I_st=7×85.5=598.5A。发电机额定电流I_NG=722A，启动电流与额定电流之比：Ist发电机允许直接启动电动机的容量约为发电机容量的20%~30%，45kW/400kW=11.25%<20%，满足直接启动要求。启动时母线电压降约15%，在允许范围内。6.2.3UPS电源配置消防控制室、火灾自动报警系统、弱电机房等设置UPS不间断电源，UPS容量按设备负荷的1.5倍配置，备用时间不小于30min。消防控制室UPS容量：设备负荷约5kW，选用10kVA在线式UPS，备用时间30min。弱电机房UPS容量：设备负荷约15kW，选用30kVA在线式UPS，备用时间30min。6.3消防配电系统6.3.1消防配电系统要求消防用电设备采用专用供电回路，从低压母线单独引出；消防配电线路采用耐火电缆（NH-YJV），明敷时穿金属管保护并涂防火涂料；消防用电设备在最末一级配电箱处设置自动切换装置（双电源切换箱）；消防水泵、防排烟风机等设备的控制箱设置就地手动控制和消防控制室远程控制；消防配电线路与非消防配电线路分开敷设，避免相互干扰。6.3.2消防配电线路选择设备名称计算电流(A)电缆型号敷设方式备注消火栓泵85.5NH-YJV-0.6/1-4×25+1×16桥架敷设双电源末端切换喷淋泵70.3NH-YJV-0.6/1-4×25+1×16桥架敷设双电源末端切换防烟风机14.3NH-YJV-0.6/1-4×6+1×4桥架敷设双电源末端切换排烟风机21.0NH-YJV-0.6/1-4×10+1×6桥架敷设双电源末端切换消防电梯28.5NH-YJV-0.6/1-4×16+1×10桥架敷设双电源末端切换应急照明—NH-BV-3×2.5穿管暗敷集中电源供电表6-2消防配电线路选择表

7结果验证与总结7.1设计结果汇总验证本设计计算书对多层商业建筑的供配电及照明系统进行了全面、系统的设计计算，现将主要设计结果汇总并验证如下。7.1.1负荷计算结果验证项目单位指标法需要系数法设计取值偏差总有功计算负荷2382.8kW1884.2kW1884.2kW—总无功计算负荷2101.6kvar1195.6kvar1195.6kvar—补偿后视在负荷—1975.9kVA1975.9kVA—补偿后功率因数—0.9540.954≥0.95✓变压器容量—2×1600kVA2×1600kVA负载率61.8%✓表7-1负荷计算结果验证表单位指标法估算结果大于需要系数法结果，主要原因是单位指标法包含了空调冷热源等全部用电指标，而需要系数法按设备分类计算更精确。设计采用需要系数法结果，偏于安全。7.1.2短路电流计算结果验证短路点计算值设备额定值校验结果10kV母线三相短路电流11.00kA断路器开断25kA满足✓10kV