酒泉肃州区职教中心综合实训楼强电电气设计

1、摘要本设计为酒泉肃州区职教中心综合实训楼强电电气设计。设计内容包括：照明平面设计和系统设计、配电系统设计、等电位联接及防雷与接地系统设计。在照明系统的设计中，结合该建筑的结构、功能等特点按有关电气照明设计规范确定各房间的照度，采用单位容量法进行了照度计算。对于照明配电系统，利用需用系数法对相关照明设备的负荷和照明线路的电流进行了计算，并参考有关建筑照明设备手册对导线、开关、插座、照明配电箱等设备做了选型，依据以上设计绘制了实训楼的照明平面图、照明系统图以及配电系统图。按三类防雷建筑物进行防雷设计，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

2、指导施工。关键词：照明；负荷计算；供配电系统；防雷AbstractThe design is entitled with tower of high voltage electrical on the comprehensive training center located in Suzhou district of Jiuquan. The design contents include lighting graphic design and system design, and the power distribution system design, and as well as li

3、ghting protection and grounding system and so on.In lighting system design, combined with the building of the structure, function, and the illumination requirement which is ruled in lighting design specification, the method of unit capacity for calculating illumination is used. For lighting distribu

4、tion system, lighting-related load and line current are calculated based on needed coefficient method, at the same time, referring to the relevant manual of architectural lighting equipment, the selection of wires, sockets, circuit breakers distribution boxes and other lighting equipments have been

5、finished, based on the above, draw the lighting system plan, floor plan and power distribution system design. Lighting protection with the 3rd level is designed in accordance with specifications, and together local equipotentialconnection is designed.The overall design accords with the relevant tech

6、nical regulation requirements. Equipments selection is reasonable so as to better meet the applicable functions, and be able to better guide the construction.Key Words：Lighting，Load calculation，Supply and distribution system，Thunder protection 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.

7、4 设计目标11.5 本文的主要工作22 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42.1.3 室内负荷的计算42.2开关及插座的选择62.2.1 开关选择62.2.2 插座的选择73 照明配电系统图83.1 照明配电方式83.2 照明负荷计算93.2.1 需用系数法93.2.2 负荷计算103.3 导线、电缆及低压电器的设计133.3.1 导线、电缆及低压电器设计原则133.3.2 导线、电缆及低压电器选择144 防雷接地系统与等电位联结安装154.1 防雷接地系统设计154.2 等电位联结系统设计15结 论16致 谢17参考文献18附录 酒泉市

8、肃州区职业教育中心综合实训楼电气设计施工图191 绪论1.1 工程背景本设计为酒泉肃州区职教中心综合实训楼的电气设计。该楼占地面积约1100平方米，独立基础，本实训楼共为5层，第五层上面有水箱间一个。一层主要有机械加工专业实训教室，配电室，值班室，和门厅等；二、三层主要有合班教室和教师办公室等；四层主要有普通教室和教师办公室等；五层主要有普通教室，阅览室，学术报告厅等。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、配电箱的安装。照明系统设计和平面设计、配电系统设计。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

9、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 50034-2004)建筑物防雷设计规范(GB 50057-1994) 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 设计目标安全：设计阶段应首先充分注意安全用电问题，要从生命、设备、系统及建筑等方面全面考虑。可靠：体现在供电电源和供电质量的可靠性。合理：一方面要符合国家有关政策和法令，符合现行的行业行规要求，另一方面要符合建筑方的经济实力、运行维护及扩充发展等的要求。先进：杜绝

10、使用落后、淘汰设备，不使用未经认可的技术，要充分考虑未来发展。实用：考虑降低物耗，保护环境，综合利用等实用因素。如提高功率因数，深入负荷中心，选用高效电光源，选用节能开关等。1.5 本文的主要工作(1) 照明平面图设计根据学校电气设计的标准要求，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，进行照明配电系统图的设计。(3) 安装设计根据配电系统图，确定

11、各照明配电箱的型号和规格，以及安装方式。设计的原则是尽量采用厂家提供的定型产品，如果没有定型产品，则需依据相关标准设计非标准电源配电箱。(4) 防雷接地系统与等电位联接安装设计依据相关标准和规范，进行屋顶防雷装置平面图及引下线接地系统设计。设计等电位联接系统，总等电位联接的安装设计。(5) 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设计内容主要包括灯具、开关、电源插座的布置，以及它们之间的接线设计，是建筑物电气施工预留管孔的主要依据。对于建筑结构较复杂的建筑物，一般要求各层照明平面图均需绘制。由于本建筑各层的房间有所不同，所以本建筑物照明平面图给出了各层照明平面

12、图。 照明平面图设计的一般步骤是： (1) 照度确定。 (2) 根据建筑物各房间功能，确定光源、灯具的型号及规格。 (3) 根据建筑物各房间的面积、高度及使用的灯具形式，按单位容量法确定各个房间的总的负荷功率，从而确定各房间的灯具个数。设计灯具控制方式，绘制照明平面图。 (4) 根据各房间使用功能，确定电源插座容量及个数，绘制单元插座平面图。 (5) 依据平面图，设计配电系统，选定箱体的规格和型号。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(GB50034-2004)，学校建筑各房间照度设计标准值确定如表2.1所示。表2.1 学校照明照度标准值房间或场所 参考平面及其高度照

13、度标准值(lx) 教室、阅览室0.75米的水平面300实验室0.75米的水平面300教室黑板黑板面500门厅地面100楼梯地面30办公室0.75米的水平面300配电室地面300报告厅0.75米的水平面500厕所、盥洗室地面75走廊地面502.1.2 光源和灯具的选择照明设计中选用灯具的基本原则1 (1) 合适的光特性，如光强分布、灯具表面亮度、遮光角。 (2) 符合使用场所的环境条件。 (3) 符合防触电保护要求。 (4) 经济性，如灯具光输出比、电气安装容量、初投资及维护运行费用。(5) 外型与建筑相协调。根据学校建筑电气的设计标准要求，先确定各房间的性质用途以及照度要求，在此基础上确定了光

14、源和灯具的形式，选择如下：教室、办公室、学术报告厅、阅览室、会议室、值班室还有配电室均选用直管荧光灯，厕所、盥洗室选用防水防尘灯，楼梯选用壁灯，楼道选用吸顶灯，门厅选用花灯。2.1.3 室内负荷的计算照度计算常用方法有利用系数法、逐点计算法和单位容量法等。利用系数法和单位容量法用于计算平均照度与灯的套数，逐点计算法用于计算某点的直射照度。这三种计算方法的特点及使用范围各不相同。利用系数法考虑了直射光及反射光两部分所产生的照度，计算结果为室内水平面上的平均照度，特别适用于反射条件好的房间；逐点计算法只考虑直射光产生的照度，可以计算任意面上某一点的直射照度，采用直射照明器的场所，可直接求出水平面照

15、度；单位容量法为了简化计算，直接取自实际使用效果，结合光源种类、灯具形式及照度标准推荐的经验数据，列成表格，供设计时使用，此法适用于照度均匀的一般计算。从实际使用效果来看，这三种方法的不足之处主要体现在：(1) 利用系数法 对众多不同光照特性的控照器，仅仅靠顶棚空间比，简单划分成两种形式是远远不够的； 现有顶棚有效光反射比曲线不能满足当代建筑丰富多彩的室内装饰材料，而且维护系数的分类比较粗糙；(2) 逐点计算法其计算结果仅为最小照度值，仅适用于大面积、高净空、维护结构反射比较低的室内空间。(3) 单位容量法单位容量法的计算非常简单，但计算结果不精确。初步设计时，还可以按单位建筑面积用电指标来估

16、算照明功率。在缺乏专门照明设计软件的条件下，以上方法很难做到高精确度。从研究动向来看，照明计算主要向两个方面发展，其一是力求简单迅速，经常是将计算好的在各种可能条件下的结果编制成图表、曲线供设计人员查用。其二是力求准确，由于各种参数的不精确，计算结果一般在-10%+20%之间。单位容量法的实质就是单位面积的安装功率，用每单位被照水平面上所需灯的安装功率乘以被照面面积得到总的安装功率。为了简化计算，根据利用系数法计算出的单位面积安装功率已制成的表，在设计时查用。单位容量法计算照度，能较好平衡准确度与简便度，为照度计算的实际运用加大了可操作性。本设计主要采用的就是这种方法进行照度计算的。下面来简单

17、介绍单位容量法的计算方法。过程如下：(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)。下面以机械加工实训教室为例进行计算，房间面积为60.48m2，功率密度现行值为11W/m2，总安装容量为：(W)所需的的套数为：（套）综合计算时所用房间面积数值上得误差，还有房间的室形特点等因素，房间实际布灯为9套W的直管荧光灯。根据建筑照度标准值要求2，选取照明单位面积功率3，根据以上方法便可容易

18、算出在规定照度下所需灯具数。结果如表2.2所示。表2.2 照明计算结果房间面积(m2)功率密度(W/m2)灯具数量(个)灯具类型楼层类型照度要求(lx)标准值现行值计算值实际值1机械加工实训教室30060.4891111.089直管荧光灯(230w)1值班室30030.249115.544直管荧光灯(230w)1配电室20030.24781.562直管荧光灯(230w)1门厅10047.52671.981花灯(160w)1厕所7518.36673.132防水防尘灯(140w)1楼道50167.44510.9210吸顶灯(140w)1盥洗室757.56671.321防水防尘灯(140w)2小合成

19、教室30090.7291111.0112直管荧光灯(230w)2大合成教室30012691116.3215直管荧光灯(230w)2教师办公室30030.249115.544直管荧光灯(230w)4学术报告厅500126151826.6324直管荧光灯(230w)5阅览室30090.7291111.7812直管荧光灯(230w)5会议室30090.7291111.7812直管荧光灯(230w)其中所有楼层的楼道、厕所、盥洗室面积和照度要求相同，故只计算一层，对于楼梯间照明，每层选用一个功率为60W的普通壁灯即可满足要求。2.2开关及插座的选择2.2.1 开关选择灯开关是指控制一盏或数盏灯具的开关

20、。它们的规格大多为250V/6A。灯具的开关一般为单板开关，在结构上有各种形式，如明装式、暗装式、拉线开关、密闭开关及双控开关等，可根据需要选择。由于本次设计的线路敷设都是穿墙暗敷设，并且出于美观的考虑，所以照明开关选用跷板式按开关，所选型号如下： 单联单控开关86K11-6，规格为250V/6A； 双联单控控开关86K22-6，规格为250V/6A； 三联单控开关86K32-6，规格为250V/6A； 四联单控开关86K42-6，规格为250V/6A为了达到使用时方便与节能的要求，楼梯壁灯开关选择为声光控延时开关；楼道中开关为带有指示灯的开关。2.2.2 插座的选择插座主要用来插接移动电器设

21、备。插座的种类较多，分类的方法也很多。工程中，可按相数分为单相和三相插座，按安装方式分为明装、安装插座，按防护方式分为普通式、防水防尘式、防爆式插座。插座的额定电压一般为220V至250V，额定电流有10、13、15、16A四种规格。插座设计的一般要求：(1) 插座宜由单独的回路配电，并且一个房间内的插座宜由同一回路配电；(2) 对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入；(3) 当插座为单独回路时，数量不宜超过16组；(4) 备用照明，疏散照明的回路上不宜设置插座；本设计考虑到实训楼的特点，均采用250V/10A带保护点的暗装插座，安装高度为

22、0.3m。3 照明配电系统图在进行照明配电系统设计之前，必须明确配电系统的供电电压和负荷等级。依据建筑照明设计标准(GB 50034-2004)，本工程的负荷等级为3级，对照明无特殊要求者可由单电源供电，动力和照明负荷较大时应该分开供电，功率较小时可以合并供电。本设计采用三相五线制380/220V供电，三相五线制中五线指的是：三根相线加一根地线、一根零线。用途最广的低压输电方式是三相四线制，三相五线制比三相四线制多一根地线，用于安全要求较高，设备要求统一接地的场所。它担负着将变电所380/220V的低压电能输送和分配给照明用电设备，由配电装置和配电线路组成。照明配电网络主要是指照明电源从低压配

23、电屏到各层分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。电铃采用独立回路供电，各层间采用垂直供电方式，最后由值班室统一管理。3.1 照明配电方式配电方式有多种，可根据实际情况而定。常用配电方式有放射式、树干式、混合式和链式四种4。(1) 放射式配电系统如图3.1所示。其优点是各负荷独立受电，线路发生故障时，不影响其它回路供电，可靠性高，但该形式配电系统建设费用较高

24、，有色金属耗量大一般用于重要负荷。图3.1 放射式配电系统(2) 树干式配电系统图如图3.2所示。与放射式相比是其建设费用低，但干线出现故障时影响范围大。(3) 混合式配电系统图如图3.3所示。它是放射式和树干式的综合运用，具有两者的优点，所以在实际工程中应用广泛，本设计中就是选用的这种方法。在一层有配电室，其电源由电力电缆穿钢管在一层埋地引入，分别向A0和A1供电，再由A1垂直向楼上供电，供配电系统图详见附录电施-8。图3.2 树干式配电系统(4) 链式配电系统与树干式相似，它适用于距离配电所较远，而彼此之间的相距又较近的不重要的小功率设备。图3.3 混合式配电系统3.2 照明负荷计算照明负

25、荷计算的目的是为了合理的选择供电导线和开关设备元件，是电气设备和材料得到充分的利用，同时也是确定电能消耗量的依据。负荷计算的方法有利用系数法、单位面积功率法和需用系数法等。利用系数法是采用利用系数求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。因为利用系数的实测与统计较难，所以实际应用的不多。3.2.1 需用系数法此类建筑常采用需用系数法计算负荷。民用建筑用电负荷需用系数、普通插座回路的需用系数KX参考值、部分民用建筑各类用电设备的KX、及参考值及配电箱的同时系数Kt参考值见5,6。需要系数法的计算公式如下： (1) 有功功率 (2) 无功功率

26、(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各种气体放电光源配用的整流器，其功率损耗通常用功率损耗系数表示。本设中用普通三基色荧光灯，因此其设备计算容量为其中，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，在本设计中取0.2计算。3.2.2 负荷计算(1) 一层配电箱A0回路的负荷计算 回路WL2照明支路负荷计算：由于使用灯具为普通荧光灯，功率因数，照明回路需用系数KX=0.8，荧光灯的损耗系数，则有考虑无功功率后，计算电流为： 回路WL8插座支路的负荷计算：每个插座按100W计算，功率因数取，

27、插座回路需用系数KX=0.65，则有则：本设计中，在一层设置了编号为A0和A1的两个配电箱，在二层、三层、四层、五层分别设置了一个照明配电箱，编号分别为A2、A3、A4、A5，其负荷计算方法一样，因此，配电箱A0、A1、A2、A3、A4、A5的回路计算负荷值分别见表3.1、表3.2、表3.3、表3.4、表3.5、表3.6，其计算过程不再详细叙述。表3.1 一层A0配电箱负荷计算回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL21.200.800.900.964.85WL60.080.800.900.060.32WL80.500.650.950.331.56WL120.1

28、10.750.900.080.42WL140.240.800.900.190.97WL151.000.800.900.804.04表3.2 一层A1配电箱负荷计算回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL11.520.800.901.226.14WL30.240.800.900.190.97WL41.080.800.900.864.36WL50.210.800.900.170.85WL70.800.650.950.522.49WL90.600.700.950.422.00WL100.600.800.950.482.30WL110.720.650.950.472.2

29、4WL131.080.800.900.864.36表3.3 二层A2配电箱负荷计算回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL11.510.800.901.216.10WL21.510.800.901.216.10WL31.230.800.900.994.97WL41.730.800.901.386.99WL50.720.650.950.472.24WL60.720.650.950.472.24WL70.720.650.950.472.24WL80.60.650.950.391.87WL90.640.800.900.512.59WL100.280.700.800.2

30、01.11表3.4 三层A3配电箱负荷计算回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL11.510.800.901.216.10WL21.510.800.901.216.10WL31.230.800.900.994.97WL41.730.800.901.386.99WL50.720.650.950.472.24WL60.720.650.950.472.24WL70.720.650.950.472.24WL80.60.650.950.391.87WL90.640.800.900.512.59WL100.280.700.800.201.11 表3.5 四层A4配电箱负荷

31、计算回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL11.560.800.901.256.30WL21.560.800.901.256.30WL31.200.800.900.964.85WL42.640.800.902.118.67WL50.900.650.950.592.80WL60.800.650.950.522.49WL70.900.650.950.592.80WL80.600.650.950.391.87WL90.640.800.900.512.59WL100.280.700.800.201.11 表3.6 五层A5配电箱负荷计算回路编号总功率(kW)需用系数功

32、率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL11.320.800.901.015.33WL21.320.800.901.065.33WL31.200.800.900.964.85WL42.640.800.902.118.67WL50.600.650.950.391.87WL60.600.650.950.391.87WL70.900.650.950.592.80WL80.600.650.950.391.87WL90.640.800.900.512.59续表3.6回路编号总功率(kW)需用系数功率因数有功功率(kW)计算电流(A)WL100.280.700.800.201.12WL110.320.80

33、0.800.261.45(2) 实训楼总负荷计算=3.13+7.09+8.34+8.34+11.08+10.1=48.08(kW)根据建筑照明设计标准(GB50034-2004)，查需用系数=0.75，选择同时系数Kt=0.8，得：48.7(A)3.3 导线、电缆及低压电器的设计3.3.1 导线、电缆及低压电器设计原则 此类照明设计中，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。(1) 按导线允许载流量和允许温升选择导线截面7按照温升选择导线截面。式

34、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许的额定电流(A)。(2) 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。(3) 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

35、择，以满足不同用途时导线的最小截面要求。为满足实际可能变化情况，在民用建筑电气设计时，对干线和某些场合的导线应考虑发展的需要，选择导线截面时应当留有余地。3.3.2 导线、电缆及低压电器选择(1) 以实训楼第五层A5配电箱为例进行说明。由于线路不长，可按允许载流量法选择截面，一般也能满足导线机械强度和允许电压损失的要求，在所有配电箱中，A5配电箱的回路WL4回路电流最大，因此，以回路WL4为例来选择导线，即Ij=8.67A为依据，查供配电系统设计规范(GB 50052-2009)，选用两根截面2.5mm2的BV型聚氯乙烯绝缘电线，在35摄氏度时，=20A大于8.67A，满足要求。断路器长延时过

36、流脱扣器的整定电流大于等于线路的计算电流：故WL4回路选择S251S-C10型断路器，22.5mm2的BV型聚氯乙烯绝缘铜芯导线，穿管径为16mm的PC管。其他配电回路中，回路负荷电流不超过8.67A，因此照明回路均选择22.5mm2的BV型聚氯乙烯绝缘铜芯导线，插座回路选择34mm2的BV型聚氯乙烯绝缘铜芯导线，选取方法与上述相同。(2) 总电源进线导线的选择。本设计总电源进线采用380/220V三相五线制供电，采用埋地电缆穿保护钢管进线，根据负荷计算结果，计算电流Ij=48.7A，按照发热条件选择导线截面，查供配电系统设计规范(GB 50052-2009)得出导线规格为YJV-350+22

37、5。在35摄氏度时，=150A大于48.7A，满足要求。(3) A0、A1、A2、A3、A4、A5中，总计算负荷电流最大的为A4配电箱，即Ij=18.05A，则配电箱之间的导线选择为YJV-335+216。A0、A1、A2、A3、A4、A5配电箱断路器选择为S254S-C20型断路器。其他具体选择详见附录电施-8配电系统图中标注的型号。 4 防雷接地系统与等电位联结安装4.1 防雷接地系统设计本楼属于第三类防雷建筑物，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：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

38、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，引下线水平间距不大于25m。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，接地装置与本楼出入口距离为5m。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4W。本实训楼接地采用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-7。4.2 等电位联结系统设计总等电位联结设MEB箱和MEB线，MEB箱设等电位联接端子排，等电位联接包括金属材