1、1.2.1 工程概况 11.2.2 设计内容 11.3 设计依据 2第2章 照明系统设计 32.1 照明系统的设计原则 32.2 一般照明系统设计 32.2.1 照明方式及种类 32.2.2 照明光源、灯具 42.2.3 照明控制 42.3 照度的确定 5 2.3.1 照明负荷平面布置 5 2.3.2 照度计算的方法 6 2.3.3 计算举例 6第3章 供配电系统设计 83.1 负荷等级及供电要求 83.1.1 负荷等级分类 83.1.2 供电要求 83.2 供配电系统设计原则 93.3 负荷计算 93.3.1 负荷计算的方法 93.3.2 负荷计算的步骤 103.3.3 计算举例 113.4
2、 导线选择 123.4.1 导线选择内容 123.4.2 导线选择基本原则 133.4.3 导线截面的选择 133.4.4 导线选择举例 143.5 低压断路器的选择 14第4章 防雷接地系统设计 164.1 防雷接地系统的设计要求及思路 164.1.1防雷接地系统的设计要求 164.1.2 防雷接地系统的设计思路 164.2 防雷接地系统的设计方案 174.2.1 接闪器的设计 174.2.2 避雷引下线的设计 174.2.3 系统接地型式的选择 18结束语 20致 谢 21参考文献 22 某小学综合楼电气系统设计 ?强电系统设计（二）电子与信息工程学院 建筑电气与智能化专业2008级1班唐
3、晏梅 指导教师:张鸿恺第1章 绪论1.1 建筑电气概况 建筑电气,是“建筑电气工程”的简称,是指电气工程技术在建筑中的应用。它是以电能、电气设备和电气技术为手段,创作、维持或改善建筑环境功能,提高建筑环境等级和效益的一门科学。从广义上讲,建筑电气根据建筑的使用性质分为民用建筑电气和非民用建筑电气。 随着科学技术的发展和社会进步,现代化的工业厂房、高层建筑、智能化小区等不断涌现,尤其是信息技术、计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及通信技术等在建筑中的应用与发展,使得建筑科技含量越来越高,建筑电气早已突破了旧有的技术活动范畴,现代建筑电气所涉及的相关专业基础、专业理论、专业技术门
4、类更为广泛,更加综合。 近年来,我国建筑电气的发展极为迅猛,并且要求不断提高,技术先进,控制体系丰富多样。由于时代的需求在电气方面要做到以人为本,节能环保,在设计深度和广度上都具有很好的研究价值。1.2 建筑电气设计内容1.2.1 工程概况 本课题的设计对象（建筑物）是合肥市某小学综合楼,该楼建筑面积约为8000m2,共五层,其中一至三层主要为普通教室及实验室,四层为机房及特殊教室,五层主要为阅览室、档案室、会议室等。1.2.2 设计内容 本次毕业设计我主要负责二层及三层电气照明平面、低压配电系统、防雷接地装置等强电系统设计,其内容具体如下: 1.二三层照明配电平面图的设计; 2.配电系统图的
5、设计; 3.防雷与重复接地布置图设计。 概述如下: 第1章为绪论,描述了建筑电气概括及设计的工程概况、设计内容和设计依据。 第2章为照明系统,主要说明光源、灯具选择,照度计算,一般照明系统设计等内容,并依据文献等采用单位容量法进行照度计算,确定出各个房间合适的灯具数量,同时依据文献进行了照明平面设计,设计出各个供电回路及相应的配电箱。 第3章为低压配电系统,主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求,负荷计算以及配电方式等内容的相关原理、原则、方法等,依据文献对负荷进行了分类,针对不同级别负荷及负荷大小采取了不同的配电方式,并用需要系数法进行了负荷计算,确定各个系统照明负荷的容量、计算电流,以此选
6、择出了断路器、导线,同时对动力设备进行了负荷计算,配电柜及配电箱设计。 第4章为防雷接地系统,主要说明防雷系统的设计思路、要求以及接闪器、避雷带、避雷网、避雷引下线的设计,以及接地系统的设计思路、要求以及接地系统型式的选择和设计。设计依据1.建筑照明设计标准（GB50034-2004）;2.民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）; 3.供配电系统设计规范（GB50052-1995）; 4.低压配电设计规范（GB50054-95）; 5.中小学校设计规范（GB50099-2011）; 6.智能建筑设计标准（GB/T50314-2000）; 7.建筑物防雷设计规范（GB50057-94）;
7、8.甲方提供的设计任务书、功能需求及其他资料、文件。第2章 照明系统设计2.1 照明系统的设计原则 照明系统设计的一般原则: 1.在照明设计时,应根据视觉要求、工作性质、环境条件等使工作区或空间获得良好的视觉效果、合理的照度和显色性,以及适宜的亮度分布; 2.照明设计应注重清晰度,消除阴影,减少热辐射,限制眩光; 3.照明设计时,应合理选择照明光源,灯具,合理确定照明方式及照明控制方式,以降低照明电能消耗指标; 4.照明设计应在保证整个照明系统的效率、照明质量的前提下,全面实施绿色照明工程,保护环境,节约能源; 5.照明设计应满足建筑照明设计标准（GB50034-2004）所对应的照度标准,照
8、度均匀度,统一眩光值,光色,照明功率密度值,能效指标等相关标准值的综合要求。2.2 一般照明系统设计2.2.1 照明方式及种类 1.照明方式的确定 （1）工作场所通常应设置一般照明。 （2）同一场所内的不同区域有不同照度要求时,应采用分区一般照明。 （3）对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时,可装设局部照明;但规定在一个工作场所内,不应只采用局部照明。 （4）对于部分作业面照度要求较高,只采用一般照明不合理的场所,宜采用混合照明。 2.照明种类的确定 （1）工作场所均应设置正常照明。 （2）工作场所下列情况应设置应急照明: A.正常照明因故障熄灭后,需确保正常工作或活动继续进行的场所,应
9、设置备用照明。 B.正常照明因故障熄灭后,需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所,应设置备用照明。 C.正常照明因故障熄灭后,需确保人员安全疏散的出口和通道,应设置备用照明。 （3）大面积场所宜设置值班照明。2.2.2 照明光源、灯具 选用的照明光源及灯具应符合国家现行标准的规定。 1.照明光源的选择 （1）选择光源时,应在满足显色性、启动时间等要求条件下,根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较后确定。 （2）照明设计时可按下列条件选择光源: A.高度较低的房间宜采用细管径直管形荧光灯; B.商店营业厅宜采用细管径直管荧光灯或小功率的金属卤化物灯; C.一般照明场
10、所不宜采用荧光高压灯,不应采用自镇流荧光高压灯; D.一般情况下室内外照明不应采用普通照明白炽灯,在特殊情况下需采用时,其额定功率不应超过100W。 （3）应急照明应采用能快速点燃的光源。 （4）应根据识别颜色要求和场所的特点,选用相应显色指数的光源。 选择灯具时应遵循以下原则: （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。2.2.3 照明控制 （1）根据建筑物的建筑特点,建筑功
11、能,建筑标准,使用要求等具体情况,对照明系统进行分散、集中、手动、自动控制。 （2）根据照明区域的灯光布置形式和环境条件选择合理的照明控制方式。 （3）应急照明应与消防照明联动,保安照明应与安防系统联动。 （1）走廊,楼梯间,门厅等公共场所的照明宜采用集中控制,并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区,分组控制措施,且具有夜间定时降低照度的功能。 （2）根据布灯方式和应用情况采用的控制方式。2.3 照度的确定 选择照度是照明设计的重要问题,照度太低会损害工作人员的视力,不合理的高照度则会浪费电力。选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。在满足标准照度的条件下,为节约电力,应恰当地选用一般照明、局部
12、照明和混合照明三种方式,当一种光源不能满足显色性要求时,可采用两种以上光源混合照明的方式,这样既提高光效,又改善显色性。 另外,充分利用自然光,正确选择自然采光,也能改善工作环境,使人感到舒适,有利于健康。2.3.1 照明负荷平面布置 设计原则: 1.每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A,单支回路所带灯具和插座的数量应满足相关要求,一般最多可以带灯具25盏,插座10只。 2.每个照明开关所控光源数不宜太多,体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所应采用集中控制。 3.供电半径应满足要求,一般不超过30米。 4.插座不宜和照明灯接在同一分支回路。 5.尽量使三相所带负荷平衡。 照明负荷具体布
13、置见照明平面图。2.3.2 照度计算的方法 照度计算的方法有利用系数法、单位容量法、逐点计算法等,在本次设计中,主要通过单位容量法（比功率法）来进行照度计算。 计算公式: （2-1） （2-2） 式中 P?总安装容量不包括镇流器的功率损耗,W; S?房间面积一般指建筑面积,m2; P0?满足某最低照度时的单位面积安装功率查表得到, W/ m2; Pt?一套灯具的安装容量不包括镇流器的功率损耗,W; N?在规定照度下所需灯具数。 表2.1 学校照明功率密度值 房间或场所 照度功率密度（W/m2） 照度标准（LX） 现行值 目标值 普通办公室 11 9 300 高档办公室 18 15 500 会议
14、室 11 9 300 实验室 11 9 300 教室、阅览室 11 9 300 多媒体教室 11 9 300 美术教室 18 15 500 档案室 8 7 200 饮水处 5 3 50 走道、楼梯间 5 3 502.3.3 计算举例 本次设计中教室、教师办公室、实验室及器材室均统一选用T5系列节能双管荧光灯,每套功率为72W,安装方式采用吸顶安装,开水间以及走廊均采用普通吸顶灯,功率都为36W,安装方式也都为吸顶安装。 如二层一教室（如下图所示）: 教室面积为S9*7.567.5（m2）,P0取目标值9W/ m2进行计算,求得灯具数量为 N67.5*9/2*368.4375,考虑到照度要求及房
15、间布置灯具的美观性,故该教室实际布灯10套。 以此为例,可分别确定出各个房间的灯具数量。第3章 供配电系统设计3.1 负荷等级及供电要求3.1.1 负荷等级分类 电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度,分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。 1.一级负荷: （1）中断供电将造成人身伤亡者; （2）中断供电将造成重大政治影响者; （3）中断供电将造成重大经济损失者; （4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。 对于某些特等建筑,如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心,以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共
16、场所等的一级负荷,为特别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。 2.二级负荷: （1）中断供电将造成较大政治影响者; （2）中断供电将造成较大经济损失者; （3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 3.三级负荷: 不属于一级和二级的电力负荷。“应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不致同时受到损坏”“宜由两回线路供电”,即当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。设计中常采用一用一备两路高压电源供电或一路高压,另一路备用电源（柴油发电机组）,但当负荷较小或地区供电
17、条件困难时,可由一回6KV及以上专用架空线供电。 3.三级负荷对供电无特殊要求。 此外,根据建筑设计防火规范以及高层民用建筑设计防火规范对消防用电设备进行负荷等级划分,对于二类高层建筑的消防用电按二级负荷要求供电并且消防用电设备应采用专用的供电回路。火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源,其配电设备应明显标志。3.2 供配电系统设计原则 配电系统设计应满足供电可靠性和电压质量的要求。配电系统以三级保护为宜,系统结构不宜复杂,在操作安全、检修方便的前提下,应有一定的灵活性。配电线路或配电室及配电箱应设置在负荷中心,以最大限度地减小导线截面,降低电能损耗。同一用电设备性质相同或接近,应有
18、同一线路供电;不同性质的用电设备应有不同支路的线路供电。 在供电线路中,如果安装有冲击负荷大的用电设备,应有单独支路供电。对于容量较大的用电设备（10千瓦以上）,应有单独支路供电。在三相供电线路中,单相用电设备应均匀地分配到三相线路,应尽可能做到三相平衡。由单相负荷分配不均匀所引起的中性线电流,不得超过额定电流的25?;每一相的电流在满载时不得超过额定电流值。 在配电系统中的配电屏、箱应留有适当的备用回路。选择导线截面也应适当留有余量。3.3 负荷计算负荷计算的方法1.需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。这种方法比较简单,应用广泛,尤其适用于配、变电所的负荷计算。2
19、.利用系数法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。这种方法的理论依据是概率论和数理统计,因而计算结果比较接近实际,但因利用系数实测与统计较难,在民用建筑电气中一般不用。 一般情况下,在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法;对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法。3.3.2 负荷计算的步骤 1.设备容量的计算 在计算用户的设备容量时,应先对单台用电设备或用电设备组进行下列处理再相加: （1）单台设备的设备容量一般取其铭牌上的额定容量或额定功率。 2照明设备的设备容量采用光源的额定功
20、率加上附属设备的功率。如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、高压汞灯,均为灯泡的额定功率加上镇流器的损耗。低压卤钨灯、低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗。 （3）成组用电设备的设备容量不包括备用设备的额定容量。 2.计算容量（含计算有功功率、计算视在容量、计算无功功率）的计算 本次设计的负荷计算采用需要系数法. 公式如下: （3-1） （3-2） （3-3） 式中 在三相线路中,单相负荷应尽量均衡地分配到三相中。当无法使三相完全平衡,且最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷10%时,应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算,否则按三相对称负荷计算。 同类设备的计算容量,可以将设备容量的算数
21、和乘以需要系数。不同类型的设备的视在功率,应将其有功负荷和无功负荷分别相加后求其均方根。 3-4 （1）220/380V三相平衡负荷的计算电流: （3-5） 或 式中 Ue-三相用电设备的额定电压 ,Ue0.38（kW） （2）220V单相负荷的计算电流: （3-6） 式中 Ud -单相用电设备的额定电压,Ud0.22（kW）3.3.3 计算举例 例如,对该综合楼第二层配电箱AL2-1进行负荷计算,应急照明为1KW,照明和风扇回路为1KW,共四条,即为4KW,另两条照明回路共2KW,另外插座每条回路设为1KW,四条总共4KW,电铃设为1KW,热水器插座为9KW,将各用电设备的设备容量累加得到配
22、电箱总负荷为21KW,取需要系数0.8,功率因数0.8,则可得 有功功率Pjs PeKx 210.8 kW 16.8 kW 计算电流 31.91 A 3.4 导线选择3.4.1 导线选择内容 导线选择包括导线型号、导线截面（相线截面、中性线截面、保护线截面）及敷设方式选择等内容。 导线型号选择 导线型号反映导线的导体材料和绝缘方式。若为一般用电系统,只需满足非火灾条件下的使用,其导线型号可按一般要求选择普通线缆;而对于有防火要求或消防用电设备的供电线路,除必须满足消防设备在火灾时的连续供电时间,保证线路的完整性及系统正常运行外,还需考虑线缆的火灾危险性。因此,导线型号可根据实际情况,在具有不同
23、防火特性的阻燃线缆、耐火线缆、无卤低烟线缆或矿物绝缘电缆中进行选择。 导线截面选择 导线截面选择,是导线选择的主要内容,直接影响着技术经济效果。根据导线所在系统的电压等级不同,其选择的方式方法以及导线数量有所不同。如高压系统,大多采用三相制供电,导线选择主要是指相线截面选择;而在低压系统中,则是根据采用的供电制的不同,指相线、中性线、保护线和保护中性线的截面选择。 导线敷设方式选择 电气工程中,线缆敷设是实现电能安全传输、安全应用的重要环节。所谓敷设是指确定线缆走向,并放线、护线、固线的全过程,俗称布线。建筑电气中的线缆敷设方式与作业现场的环境条件、防火要求等密切相关。线缆敷设方式分为明敷设与
24、暗敷设两种。3.4.2 导线选择基本原则导线型号的选择,应满足用途、电压等级、现场环境和敷设方式的要求; 1.导线材质的选择,应满足经济、安全的要求; 2.导线产品的选择,应满足科学、合理的要求; 3.适当考虑社会进步和技术发展需要。3.4.3 导线截面的选择 导线截面要满足:有足够机械强度;长期过负荷电流不能使导线过热,线路计算电流要小于导线载流量,避免电器火灾;线路电压损失不能过大;选用保护装置与线路相配合。 相线截面选择要按允许载流量选择导线截面,线路计算电流不超过导线长期允许的电流,即 （3-7） 式中In-导线或电缆允许的工作电流,A; Ial-导线或电缆的允许载流量,A; Ic-线路的计算电流,A。 导线或电缆的允许载流量与环境温度有关,若载流量表中给出的环境温度与实际中的环境温度不同,要根据发热等效的原则对线缆的载流量进行修正,即 （3-8） 式中 Kt-修正系数 当有多根线缆并列敷设时,导线的散热将会受到影响,此时也应对线缆载流量进行修正,即 （3-9） 式中 K1-修正系数 （1）三相四线制系统中的中性线,要考虑不平衡电流和零序电流以及谐
