现代化楼寓配电系统的设计与实现.docx
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现代化楼寓配电系统的设计与实现
现代化楼寓配电系统的设计与实现
毕业论文设计
摘要
本论文主要阐述了住宅小区中的一栋6层住宅楼电气系统的电气设计依据、原则、方法及设计选择的结论。
本论文共包括强电和弱电两大块,分为五章,前三章为强电部分,四,五章为弱电部分。
强电部分的主要内容有:
低压配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计,其中包括负荷计算和照度计算等。
弱电部分的主要内容有:
电话系统、有线电视系统、宽带接入网系统及消防报警系统等。
本次对某某住宅楼的建筑电气毕业设计,旨在运用所学的电工理论知识,联系实际,通过自身的设计实践,掌握建筑电气设计的一般步骤、方法,并能够对工程中的某些问题进行分析和解决,为今后从事建筑电气工作打下良好基础。
关键词:
低压配电,照度,防雷,有线电视,消防报警
Abstract
Thispaperdescribesaresidentialdistrictinthe6storeyresidentialbuildingelectricalsystemelectricaldesignbasedonprinciples,methodsandconclusionsofdesignchoices.Thisthesisincludestheelectricandelectronictwoblocks,dividedintofivechapters,thefirstthreechaptersforthestrongelectricparts,IVandVfortheweakparts.Strongelectricpartofthemaincontentsare:
low-voltagedistributionsystem,lightingsystemandlightningprotectiongroundingsystemdesign,includingloadcalculation,andilluminationcalculation.Weakpartofthemaincontentsinclude:
telephonesystems,cablesystems,broadbandaccessnetworksystemsandfirealarmsystems.
Theconstructionofcertainresidentialbuildingelectricalgraduation,toapplythetheoreticalknowledgeoftheelectrician,withpractice,throughitsowndesignpractice,tomasterthegeneralstepsofbuildingelectricaldesign,methods,andbeabletoprojectsomeoftheAnalyzeandsolveproblemsforfutureelectricalworkintheconstructionandlayagoodfoundation.
Keywords:
low-voltagepowerdistribution,illumination,lightningprotection,cableTV,firealarm
1低压配电系统设计
1.1负荷等级及供电要求
1.1.1负荷等级的分类
不同的电力负荷,其重要程度是不同的。
重要的负荷对供电可靠性的要求高,反之则低。
因此电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级,并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。
可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
1、一级负荷
1)中断供电将造成人身伤亡时。
2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。
例如:
重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常供电。
例如:
重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。
在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。
2、二级负荷
1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。
例如:
主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
例如:
交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱。
3、三级负荷
不属于一级和二级负荷的负荷者为三级负荷。
1.1.2供电要求
对于供电要求有如下规定:
1.一级负荷的供电应由两个电源供电,当一个电源发生故障而中断供电时,另一个电源应不致同时受到损坏,而应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。
当一级负荷设备容量在200KW以上或有高压用电设备时,应采用两个电压等级相同的高压电源供电。
当需双电源供电的用电设备容量在100KW及以下,又难于从地区电力网取得第二电源时,宜从邻近单位取得第二低压电源或用柴油发电机组作为备用电源。
对于特别重要的负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源(如应急柴油发电机),并且该电源严禁接入其他负荷。
2.二级负荷的供电宜由两个回路供电,其第二回路可来自地区电力网或邻近单位,可用自备柴油发电机组,且供电系统应做到当电力变压器或线路发生故障时,不致中断供电或中断供电能够及时恢复。
当负荷较小或地区变电条件困难时,可由一路6KV及以上专用的架空线路供电,或采用两根电缆供电,其每根电缆应能承担全部二级负荷。
3.三级负荷对供电无特殊要求,采用单回路供电,但应使配电系统简洁可靠,尽量减少配电级数,低压配电级数一般不宜超过四级。
此外,应该注意,作为应急用电的自备电源与电力网的正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。
本工程为二类高层建筑,应急照明设备用电、消防控制室、消防水泵、消防电梯和防烟排烟风机为一级负荷,采用两路专用回路供电。
火灾事故照明和疏散指示可采用蓄电池作为备用电源,事故时其连续供电时间不应小于20min。
普通客梯、排水泵、生活水泵、楼梯照明等用电设备为二级负荷,应由两路电源供电,楼梯照明灯采用电子延时开关控制,火灾时强制点亮。
其他的一般电力、照明用电属于三级负荷。
1.2配电系统的设计
交流380/220v电源引自配电电网,以电缆埋地方式引入总配电箱,室外埋深0.7米,进户处至总配电箱段穿钢管保护,室内导线穿管沿墙,下图1.1为单元电气系统图
图1.1单元电气系统图
1.2.1地下室负载计算
地下室有八个储藏室,每一个储藏室都有一个插座,一个安装单级开关控制的座灯如图1.2:
图1.2储藏室的电器分布图
利用公式I=P/U可得:
I=60/220=0.27A
I=I1+N×MI=10+0.27×0.8=10.21A
式中I是总负载电流。
I1用电量最大的一台家用电器的电流。
N同时用电率。
M其余用电设备的电流之和。
一般家庭用电率可取0.5-0.8,家用电器越多,此值取得越少。
留2倍余量故选用BV2.5的导线截面积为2.5的聚氯乙烯绝缘线可载电流量为26A。
八根线接至各储藏用户电度表下。
各户配电箱均为暗装,距地面1.8米。
配电箱参见图1.3
图1.3配电箱电路
1.2.3L1户型
电器分布图1.4
图1.4电器分布图
电线设计如图1.5
图1.5L1户电线设计
供电线路电源总开关用断路器,具有漏电保护器,同时在个支路上设有单级器,具有保护零线PE。
另外,照明电路、插座电路和空调电路分开,有利于安全用电。
考虑到厨房电器数量的日益增多,为防止插座电路过负载,将厨房、卫生间插座于一般插座电路分开。
利用公式I=P/UCOSφ计算
表1.1N1插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电视机
100
0.9
0.5
电冰箱
120
0.4
1.36
组合音箱
300
0.9
1.51
电风扇
80
0.9
0.4
电脑
350
0.9
1.76
DVD
50
0.9
0.256
冷热饮水机
800
1
3.64
吸尘器
800
0.94
3.87
电熨斗
1500
1
6.83
I=6.83+0.8X(0.5+1.51+1.36+1.51+0.4+1.76+0.256+3.64+3.87)=18.67A
留2倍余量的37.34A用BV3X4的导线
N2客厅空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
N3卧室空调:
I=2000/220X0.75=12.12A
留2倍余量的24.24A用BV3X2.5的导线
N4灯灯为300W的白炽灯共有六个
I1=60/220=0.27A
I=0.27+0.8X(0.27X5)=1.35A
留2倍余量的2.7A用BV3X2.5的导线
表1.2N5洗卫插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电淋浴器
2000
1
9.09
取暖器
2000
1
9.09
I=9.09+9.09X0.8=16.362A
留2倍余量的32.724A用BV3X4的导线
表1.3N6厨房插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电饭煲
1000
1
4.55
微波炉
1000
0.7
6.5
吸油烟机
60
0.9
0.3
食品粉碎机
300
0.9
1.51
电烤箱
1500
1
6.83
I=6.83+(4.55+0.3+6.5+1.51)X0.8=17.118A
留2倍余量的34.236A用BV3X4的导线
LI户型的断路器的保护电路最大电流为32A,计算可得L1户型用电为7KW
1.2.4L2户型
电器分布图如下1.6
图1.6L2户型电器分布图
电线设置如图1.7
图1.7L2户型电线分布图
表1.4N1卫生间插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电淋浴器
2000
1
9.09
取暖器
2000
1
9.09
I=9.09+9.09X0.8=16.362A
留2倍余量的32.724A用BV3X4的导线
N2卧室空调:
I=2000/220X0.75=12.12A
留2倍余量的24.24A用BV3X2.5的导线
N3客厅空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
N4灯:
灯为300W的白炽灯共有五个
I1=60/220=0.27A
I=0.27+0.27X4X0.8=1.13A
留2倍余量得2.26A用BV3X2.5的导线
表1.5N5厨房插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电饭煲
1000
1
4.55
微波炉
1000
0.7
6.5
吸油烟机
60
0.9
0.3
食品粉碎机
300
0.9
1.51
电烤箱
1500
1
6.83
I=6.83+(4.55+0.3+6.5+1.51)X0.8=17.118A
留2倍余量的34.236A用BV3X4的导线
表1.6N6插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电视机
100
0.9
0.5
电冰箱
120
0.4
1.36
组合音箱
300
0.9
1.51
电风扇
80
0.9
0.4
电脑
350
0.9
1.76
DVD
50
0.9
0.256
冷热饮水机
800
1
3.64
吸尘器
800
0.94
3.87
电熨斗
1500
1
6.83
I=6.83+0.8X(0.5+1.51+1.36+1.51+0.4+1.76+0.256+3.64+3.87)=18.67A
留2倍余量的37.34A用BV3X4的导线
L2户型的断路器的保护电路最大电流为32A,计算可得L1户型用电为7KW
1.2.5商业网点
图1.8商业网点电器分布图
图1.9线路设计图
第一部分线路图
表1.7N1插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电视机
100
0.9
0.5
电冰箱
120
0.4
1.36
组合音箱
300
0.9
1.51
电风扇
80
0.9
0.4
电脑
350
0.9
1.76
DVD
50
0.9
0.256
冷热饮水机
800
1
3.64
吸尘器
800
0.94
3.87
I=3.87+(3.64+0.256+1.76+0.4+1.51+1.36+0.5)X0.8=11.41A
留2倍余量的22.80A用BV3X4的导线
N2空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
表1.8N3卫生间插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电淋浴器
2000
1
9.09
取暖器
2000
1
9.09
I=9.09+9.09X0.8=16.362A
留2倍余量的32.724A用BV3X4的导线
N4灯:
三个六十瓦的白炽灯和七个四十瓦的荧光灯
I=0.27+(0.27X2+0.18X7)X0.8=1.17A
留2倍余量的1.17A用BV3X2.5的导线
N5空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
下面线路部分
图1.9N1插座可能的负载
电器名称
功率(W)
功率因数COSφ
电流(A)
电视机
100
0.9
0.5
电冰箱
120
0.4
1.36
组合音箱
300
0.9
1.51
电风扇
80
0.9
0.4
电脑
350
0.9
1.76
DVD
50
0.9
0.256
冷热饮水机
800
1
3.64
吸尘器
800
0.94
3.87
I=3.87+(3.64+0.256+1.76+0.4+1.51+1.36+0.5)X0.8=11.41A
留2倍余量的22.80A用BV3X4的导线
N2空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
N3空调:
I=3000/220X0.75=18.18A
留2倍余量的36.36A用BV3X4的导线
设计商业网点最大电流量为60A,用公式可得为最大为负载13KW
总共为六层.总安装负载为320KW
2照明系统设计
2.1照明设计的基本概念
电气照明设计的基本原则主要是实用、经济、安全、美观。
根据这一原则,在进行照明设计时,应根据视觉要求、作业性质和环境条件,使工作区或空间获得:
良好的视觉功效,合理的照度和显色性、适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。
在确定照明方案时,应考虑不同类型建筑对照明的特殊要求,处理好电气照明与天然采光的关系、合理使用建设资金与采用节能光源高效灯具等技术经济效益的关系。
要求我们设计时要正确选择照明方式、光源种类、灯泡功率、灯具数量、形式与光色,防止人与光环境之间失去协调性。
总之,电气照明设计是由照明供电设计和灯具设计两部分组成。
其目的是应人的视觉功能要求,提供舒适明快的环境和安全保障。
设计要解决照度计算、导线截面的计算、各种灯具及材料的选型,并绘制平面布置图、大样图和系统图。
2.2照明电光源的选择
光源按其工作原理可分为热辐射光源、气体放电光源、半导体发光源三种。
常用的光源有:
白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯和半导体灯等。
照明光源的选择遵循以下的一般原则:
1.发光效率好;
2.显色性好,既显色指数高;
3.使用寿命长;
4.可靠、方便、快捷;
5.性价比高。
2.3照明灯具的选择和布置
灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量,满足环境和作业的配光要求,并且不产生眩光和严重的光幕反射。
选择灯具时,除考虑环境光分布和限制眩目的要求外,还应考虑灯具的效率,选择高光效灯具。
在各类灯具中,荧光灯主要用于室内照明,汞灯和钠灯用于室外照明,也可将二者装在一起作混光照明,这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。
照明灯具选择的一般原则:
1.光通量与光分布。
根据环境对光通量的需要确定灯具的效率和光源,根据环境要求光通量的分布而确定灯型,两方面综合考虑。
2.限制眩光。
3.场所的环境。
根据场所的环境(如:
干燥少尘、潮湿、有腐蚀性气体、易受机械损伤、有爆炸或火灾危险)选择相适应的灯具。
4.经济性原则。
在满足照明质量和达到环境要求的前提下,采用光源发光效率高、光通量利用率高、耐用、安装维护方便的灯具。
5.艺术性原则。
选用的灯具要与建筑结果协调,应与装饰空间、美化环境结合起来,达到照明的艺术效果。
灯具的布置就是确定灯的空间位置,直接决定工作面的亮度、光通量的均匀性、眩光、光的投射方向、亮度分布、环境的阴影、初期建设的投资、后期的维护费用、使用的安全性和耗电量等,合理的灯具布置能得到较高的照明质量和较高的艺术效果。
现介绍室内布置的两种方案:
均匀布灯和选择布灯。
均匀布灯:
是使灯具在一定的平面内或空间内均匀分布相同的灯具。
在要求照度均匀、阴影少、对眩光有较高限制的场合都采用均匀布灯,如发光顶棚等。
选择布灯:
是指根据环境内不同区域对照度要求不同或追求艺术效果而设置不同的灯具,如办公室的台灯、卧室的壁灯、车间的工作灯等。
采用这种布灯方式可以减少设施投资又可获得较好的照明效果,且可达到较高的艺术性。
2.4照度和照明方式的选择
照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。
不同的照明种类有不同的照度要求。
所谓照度,是用来表示被照面上光的强弱,以被照场所光通的面积密度来表示。
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。
照明方式有一般照明、局部照明和混合照明三种。
在满足标准照度的条件下,为节约电力,应恰当选用合适的照明方式,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,这样既提高了光效,又改善了显色性。
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。
充分利用室内受光面的反射性,也能有效地提高光的利用率,如白色墙面的反射系数可达70-80%,同样能起到节电的作用。
2.5照明设计
本建筑的照明设计可分为一般照明设计和应急照明设计。
本建筑为普通民用住宅,一般照明主要为住宅室内照明和楼梯照明。
2.5.1一般照明设计
住宅照明应具有浓厚的生活感,据统计一般人每天几乎有多一半的时间要在自己的家里度过,大大超过了在办公室、学校里停留的时间,因此不断改善住宅的光环境是至关重要的。
住宅照明质量的提高有赖于合理的选择灯具科学性,而灯具造型的多样化又是个人对灯具型式偏爱的需要,在条件允许时应尊重使用者的意愿进行照明设计以利住宅的商品化、生活化。
在住宅照明设计中,只规定在插座回路上设置漏电保护器,是因为插座回路所连接的电器主要是移动式和手持式设备,从防单相故障接地保护角度,这是必要的。
这里需要提醒的是卫生间内的灯具应设置在防护区以外为好。
随着人民生活水平的提高,美化家庭、节约电能的任务也越来越显得必要。
住宅建筑的照明主要应满足人们不同居住水平、不同居住条件的生活需要。
在住宅或公寓照明中,常用的光源有白炽灯和荧光灯两种。
住宅灯具的安装方式:
厨房、厕所采用防水吊线式;客厅、卧室、门厅、过道采用吸顶式灯具;吸顶式灯具尽可能选用节能型灯具。
2.5.2应急照明设计
应急照明是在正常照明系统因电源发生故障,不再提供正常照明的情况下,供人员疏散、保障安全或继续工作的照明。
其按用途可分为:
疏散照明、备用照明、安全照明。
1.疏散照明:
是在正常照明因故障熄灭后,为了避免发生意外事故,而需要对人员进行安全疏散时,在出口和通道设置的指示出口位置及方向的疏散标志灯和照亮疏散通道而设置的照明。
在疏散通道地面上提供的照度应达到1lX,最低不得小于0.5lX,且疏散照明的转换时间不应大于15s。
在人员密集的公共建筑、餐厅、宾馆、商场、地铁站、厂房等,应设置疏散照明。
2.备用照明:
是在当正常照明因故障熄灭后,可能会造成爆炸、火灾和人身伤亡等严重事故的场所,或停止工作将造成很大影响或经济损失的场所而设的继续工作用的照明,或在发生火灾时为了保证消防能正常进行而设置的照明。
备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供,其应急电源主要应来自两个级别的电源:
电网电源和自备电源(发电机或集中蓄电池),照度一般为正常照度的10%,备用照明的转换时间不应大于15s。
3.安全照明:
在正常照明发生故障时,为确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。
如:
使用刀具裸露而无保护措施的圆盘锯的场所、医院手术室等。
安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5%,并且应在正常照明电源消失后0.5s以内提供安全照明电源。
此外,应急照明也可作为正常一般照明的一部分,经常点燃,在发生故障时应能保证继续点燃。
消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室和自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间的应急照明,仍应保证正常照明的照度。
疏散应急照明灯宜设在墙面上或顶棚上。
安全出口标志宜设在出口的顶部;疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面上。
走道疏散标志灯的间距不应大于20m。
应急照明和疏散指示标志,可采用蓄电池作备用电源,且连续供电时间不应少于20min;高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min。
应急照明电源是当正常电源不再提供正常照明需要的最低亮度的状态,即正常照明电源电压降为额定电压60%以下时,转换到应急照明电源供电。
应急照明电源大致可以分为以下几种类型:
1.来自电力网有效地与正常电源分开的馈电线路。
2.柴油发电机组。
3.蓄电池组。
又分为灯内自带蓄电池、集中设置的蓄电池组、分区集中设置的蓄电池组。
4.组合电源:
即由以上任意两种以至三种电源组合供电方式。
从上面的介绍可知,应急照明必须选用能瞬时启动的光源,只有应急照明作为正常照明的一部分,并且应急照明和正常照明不出现同时断电时,应急照明才可选用其它光源,因为若选用不能瞬时启动的光源(如气体放电灯)时,当其不在正常照明运作中一同使用,一旦发生事故,因其启动时间长而不能起到事故照明的作用。
3防雷接地系统设计
3.1本建筑防雷接地系
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