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毕业设计论文王519
毕业设计(论文)
设计(论文)题目
通州某大楼供配电及照明系统设计的质量控制
学院自动化工程学院
教学系智能建筑技术系
班级智能楼宇1
姓名
指导教师
2012年6月
摘要
随着信息化技术的发展,国民经济对数字化城市、绿色与智能建筑的要求越来越高,现代化和电气化的高级、高层、密集大型建筑群普遍兴建。
设备电量增大,高电压、大容量的变电站纷纷建立在用电负荷中心,建筑电气范围在不断地扩大。
又由于实用电子技术深入建筑电气工程领域,系统自动化程度提高,微机管理、遥控、自控、自动检测、电量自动变送和记录、预警、报警进入建筑电气系统,所以使建筑电气工程项目逐渐增至几十个分项工程,已形成一个综合性建筑电气大专业。
本文就是通州某大楼的供配电系统设计及照明系统的质量控制。
关键词:
供配电照明、质量控制、电气系统、系统消防
目录
一、绪论-----------------------------------------------------1
1.1建筑供配电的要求----------------------------------------1
1.2本设计研究的主要内容------------------------------------1
二、工程概括-------------------------------------------------1
2.1工程概述------------------------------------------------1
2.2高层建筑电气设计应注意的主要问题------------------------1
三、供配电系统的设计-----------------------------------------2
3.1负荷分级及供电要求相关规范------------------------------2
3.2建筑供配电的负荷计算数据--------------------------------3
3.3需要设计的相关问题--------------------------------------4
3.3.1电源及供电系统----------------------------------------4
3.3.2电压选择和电能质量------------------------------------5
3.3.3低压配电----------------------------------------------5
3.4电气设备的选择-----------------------------------------5
3.4.1变压器的选取原则---------------------------------------6
3.4.2配电设备的选择----------------------------------------6
四、照明系统的设计-------------------------------------------9
4.1照度标准------------------------------------------------9
4.2照明类型照明光源选择-----------------------------------10
五、防雷与接地系统设计--------------------------------------12
5.1防雷--------------------------------------------------12
5.2保护接地---------------------------------------------13
六、消防系统的设计-----------------------------------------14
6.1消防系统的概述----------------------------------------14
6.2火灾报警系统------------------------------------------15
6.3应急照明----------------------------------------------15
6.4弱电平面设计------------------------------------------16
6.4.1消防广播系统----------------------------------------16
6.4.2感烟探测器------------------------------------------18
七、结论---------------------------------------------------19
八、谢辞---------------------------------------------------20
九、参考文献-----------------------------------------------21
一、绪论
1.1建筑供配电的要求
我国《电力法》规定:
“电力生产与电网运行应当遵循安全、可靠、经济的原则。
电网运行应连续、稳定、保证供电可靠性。
”又规定:
“国家对电力供应和使用、实行安全用电、计划用电的管理原则。
”因此,建筑供配电的基本要求是:
安全、可靠、优质、经济、合理。
安全:
在电能的供应、分配和使用中、应避免发生人身事故和设备事故,实现安全供用电。
可靠:
在发电、供电系统正常运行的情况下,应连续向用户供电,不得中断。
由于供电设施检修、依法限电或用户违法用电等原因,需要中断供电时,应按规定事先通知用户。
优质:
应满足用户对电能质量的要求。
电能质量包括电压质量和频率质量,均应符合现行标准和《供电营业规则》中的有关规定。
经济:
供配电系统的投资要少,运行费用要低,尽可能地节约电能和有色金属消耗量。
在供电系统设计中,应采用符合现行国家标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品,不得采用命令淘汰的产品。
合理:
在供配电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系。
既要照顾局部和当前的利益,又要有全局观点,按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则,做好供配电工作。
1.2本设计研究的主要内容
本设计主要针对通州某大楼建筑供配电及照明系统设计。
首先通过供配电系统设计应计算出大楼负荷,选择合适的变压器,确定配电所。
其次根据变压器然后选择配合适的用电设备。
然后,是对各楼层的照明系统和配电系统进行设计,包灯具的选择、布置,线路的选择和敷设。
最后,是对通州某大楼的防雷与接地设计和消防系统的确定。
二、工程概括
2.1工程概括
通州某大楼建筑总面积为3564.32㎡,建筑高度约为56.5m,地下两层,层高为4.5m,地上主体11层,一层5.5m,其他层4.2m。
地下一、二层为设备层,地上各层主要是营业厅、办公场所和通讯设备机房。
2.2高层建筑电气设计应注意的主要问题
(一)高层建筑由于照明、空调、电梯、给排水等诸多设备,因此负荷多,用电量特别大,且供电的可靠性要求很高并应该随着发展而更高。
(二)在高层建筑中,照明与动力基本上不共用干线。
动力负荷多采用放射式供电,照明负荷则多采用母线槽配电,与动力分开,目前尚有不足需要改造。
(三)电气设备的管线应采取防火措施。
(四)空调等主要用电设备布局分散,多数要求采用计算机集中管理。
需要智能化统一系统性管理。
(五)采取防震措施。
如配电屏、灯具等电气设备的防震;管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理等。
(六)消防要求高。
因为高层建筑高度高,体量大,人员密集,设备多,建筑本身火灾隐患多,故对消防要求很高。
(七)在高层建筑的电气设计中,要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。
节电的设计方案,应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。
采用合理的配电方式,采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施,减少电能损耗,节约用电。
八,网络性全方位防雷与每户实质性的等电位接地设施。
三、供配电系统的设计
3.1负荷分级及供电要求相关规范
第2.0.1条电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,并应符合下列规定:
一、符合下列情况之一时,应为一级负荷:
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工作。
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。
二、符合下列情况之一时,应为二级负荷:
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的公共场所秩序混乱。
三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。
第2.0.2条一级负荷的供电电源应符合下列规定:
一、一级负荷应由两个电源供电;当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。
二、一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电系统。
第2.0.3条下列电源可作为应急电源:
一、独立于正常电源的发电机组。
二、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。
三、蓄电池。
四、干电池。
第2.0.4条根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源:
一、允许中断供电时间为15s以上的供电,可选用快速自启动的发电机组。
二、自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的,可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。
三、允许中断供电时间为毫秒级的供电,可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。
第2.0.5条应急电源的工作时间,应按生产技术上要求的停车时间考虑。
当与自动启动的发电机组配合使用时,不宜少于10min。
第2.0.6条二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。
在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。
当采用架空线时,可为一回架空线供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷。
3.2建筑供配电的负荷计算数据
用电单位名称
设备容量(KW)
需要系数(KX)
计算负荷
P30(kW)
Q30(kvar)
S30(kVA)
I30(A)
照明系统
100
0.8
1.0
0
80
0
80
121.55
电机
66.82
0.7
0.8
0.75
46.774
35.0805
58.4675
88.832
热空气幕
14.4
0.7
0.8
0.75
10.08
7.56
12.6
19.14
电源
225
0.7
1.0
0
157.5
0
157.5
239.3
泵
25.26
0.7
0.8
0.75
17.682
13.2615
22.1025
33.58
空调
114.07
0.7
0.8
0.75
79.849
59.887
99.81
151.65
机械系统
15
0.5
0.75
0.88
7.5
6.6
10
15.193
调光柜
650
0.5
1.0
0
325
0
325
493.79
合计
1210.55
5.3
6.95
3.88
724.385
122.3935
765.48
1163.035
表1-?
内容——
3.3需要设计的相关问题
3.3.1电源及供电系统
供配电系统的设计,除一级负荷中特别重要的负荷外,不应按一个电源系统检修或者故障的同时另外一个电源又发生故障的情况进行设计。
需要两回电源线路的用电单位,应采用同级电压供电;但根据各级负荷的不同需要及地区供电的条件,也可以采用不同的电压供电。
供电系统应简单可靠,同一电压供电系统的变配电级数不应多于两级。
高压配电系统应采用放射式。
根据负荷的容量和分布,配变电所应靠近负荷中心。
如图3.1
图3.1电源及供电系统图
我们知道现智能大楼用的是10KV双回路电源进线,其中一回为大专线,已经满足了大楼有负荷的用电需求;考虑到该大楼的重要性原因,现有库存柴油发电机是一定要设计的,毕竟要起到作用有点“鸡肋”的感觉——食之无味,弃之可惜。
故拟在高压配电房旁边设置一柴油发电机房。
相信这样的设置更能超额满足大楼用电要求了,并且能很好的推动学校各项工作的向前发展。
3.3.2电压选择和电能质量
用电单位的供电电压应根据用电容量,用电设备的特性,供电距离,供电线路的回路数,当地公共电网的现状及其发展规划等因素,经济技术比较确定。
供配电系统的设计时,应正确选择变压器的变比及电压分接头,降低系统阻抗,并应采取无功功率补偿的措施,还应使三相负荷平衡,以减少电压的偏差。
单相用电设备接入三相系统,使三相保持平衡。
220V照明负荷,当线路大于30A时,应采用三相系统,并应采用三相五线制。
这样,可以降低三相低压配电系统的不对称性和保证电气安全。
当单相用电设备接入电网时,求其计算负荷是以其三相中最大的一相负荷乘以三所得。
那么我们在设计中尽量或者注意使其三相平衡分布,这样单相接入的负荷就可以以其全部负荷相加即为其计算负荷。
后面的负荷列表中将引用这一用电思想。
3.3.3低压配电
在正常环境的车间或建筑物内,当大部分用电设备为中小容量,并且无特殊要求的时候,应采用树干式配电。
当用电设备为大容量时,或负荷性质重要,或在有特殊要求的建筑物内,应采用放射式配电。
还有一种为混合式,它兼具前两者的优点,在现代建筑中应用最为广泛。
在本次设计中对于同一区域变管辖范围内用电设备性质相同的采用放射式配电。
如图3.2
图3.2放射式低压配电图
3.4电气设备的选择
3.4.1变压器的选取原则
(1)变压器台数的选取:
电力变压器台数的选取应根据用电负荷的特点、经济运行、节能和降低工程造价等因素综合确定。
如果周围环境因素恶劣,选用具有防尘、防腐性能的全密闭电力变压器BSL1型;对于高层建筑,地下建筑,机场等消防要求高的场所,宜选用干式电力变压器SLL、SG、SGZ、SCB型;如电网电压波动较大而不能满足用电负荷的要求时,则应选用有载调压电力变压器,以改善供电电压的质量。
对于一般车间、居民住宅、机关学校等,如果一台变压器能满足用电负荷需要时,宜选用一台变压器,其容量大小由计算负荷确定,但总的负荷通常在1600KV以下,且用电负荷变化不大。
对于有大量一、二级用电负荷或用电负荷季节性(或昼夜)变化较大,或集中用电负荷较大的单位,应设置两台及以上的电力变压器。
如有大型冲击负荷,为减少对照明或其它用电负荷的影响,应增设独立变压器。
对供电可靠性要求高,又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时,也应设置两台电力变压器。
选用两台变压器时,其容量应能满足一台变压器故障或检修时,另一台仍能对一级和部分二级负荷供电。
(2)变压器容量的选择:
先计算电力变压器的二次侧的总的计算负荷,并考虑无功补偿容量,最大负荷同时系数,以及线路与变压器的损耗,从而求得变压器的一次侧计算负荷,并作为选择变压器容量的重要依据。
对于无特殊要求的用电部门,应考虑近期发展,单台电力变压器的额定容量按总视在计算负荷值再加大15%~25%来确定,以提高变压器的运行效率,但单台变压器的容量应不超过2500KVA在装设两台及以上电力变压器的变电所,当其中某一台变压器故障、检修而停止运行时,其他变压器应能保证一、二级负荷的用电,但每台的容量应在2500KVA以内。
在确定电力变压器容量时,还应考虑变压器的经济运行。
由于变压器的损耗与负荷率有关,负荷率对于变压器的经济运行的影响较大,所以应力求使变压器的平均负荷率接近于最佳负荷率β值。
我们从以前学过的知识知道,变压器的效率曲线不是单增的,而是先增加再下降,在其上有一个最大值:
即:
dη/d
=0可求出产生最大功率的条件为:
=(3-1)
即是说当不变损耗等于可变损耗时,变压器的效率达到最大值。
电力变压器的选择,应综合供配电计算负荷、供电可靠性要求和用电单位的发展规划等因素考虑,力求经济合理,满足用电负荷的要求。
但有一个不变的原则是:
在保证供电可靠性的前提下,电力变压器的台数应尽量的减少,尽可能的少。
(3)对本大楼变压器的选择:
考虑变压器在高层建筑中的话不可以是油式或是六氟化硫,所以只有用干式或者是环氧树脂浇铸式变压器。
变压器的最佳负荷率在50%~60%左右,也预留好以后的发展空间,宜选用SCB9-1600/10电力变压器三台。
3.4.2配电设备的选择
我们以综合楼为突破口对电力电缆,低压断路器,刀开关,电流互感器等进行选取:
(1)在进行电器设备的选择时,应根据实际工程的特点,按照有关设计规范的规定,在保证供配电安全可靠性的前提下,力争做到技术先进,经济合理:
①按正常工作条件选择额定电压和额定电流:
a、电气设备的额定电压
应符合电器装设点的电网额定电压,并应大于或等于正常时最大工作电压
即:
≥
。
b、电气设备的额定电流
应大于或等于正常时最大的工作电流
即:
≥
。
②按短路情况来校验电气设备的动稳定性和热稳定性:
1、如断路器、负荷开关、隔离开关等的动稳定性满足Im≥Ish,而其热稳定性满足
≥
(3-2)
且It≥Ia
(3-3)
③按照装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力,即:
≤
,且
≤
。
④按照装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式。
(2)低压刀开关:
满足额定电压大于或等于工作电压,额定电流大于或等于正常时最大工作电流即可,对其他没有特殊要求。
(3)低压断路器:
按灭弧介质分有油浸式、真空式、空气式,应用最多的是空气式断路器。
按结构分有万能式和塑壳式。
万能式断路器即框架式断路器,所有器件均装于框架内,其部件大部分设计成可拆卸的,便于制造安装和检修。
另外,这种断路器的容量较大,额定电流可达4000A,可装设较多具有不同保护功能的脱扣器。
选择配电用断路器多为万能式,且特别适用于低压配电系统的主保护,即常用做低压进线柜的主开关。
塑壳式的容量较小,通常用于配电线路中,对线路起过载保护和短路保护的作用。
如图3.3
图3.3低压断路器
低压断路器(即自动空气开关)的选择原则:
注意开关主触头额定电流
,电磁脱扣器(即瞬时或短延时脱扣器)额定电流
和热(长延时)脱扣器的额定电流
之间要满足下式关系:
≥
≥
≥
(3-4)
开关动作时间小于0.02秒(如DZ系列)时,其开关分断能力用下式校验:
≥
(3-5)
开关动作时间大于0.02秒(如DW系列)时,其开关分断能力用下式校验:
≥
(3-6)
----自动空气开关的分断电流(KA);
----装设开关处冲击短路电流的有效值(KA);
----装设开关处短路电流周期分量的有效值(KA).
自动空气开关脱扣器电流整定:
为使自动空气开关各脱扣器更好的发挥保护功能,需要结合保护对象,进行电流的整定计算,然后正确确定:
配电线路用自动空气开关,热(或长延时)脱扣器整定电流
可用下式计算:
≥
,
----可靠系数,热脱扣器取1.0~1.1,长延时脱扣器取1.1;
被控线路的计算电流(A).
(4)电力电缆截面的选择:
①按允许载流量选择导线和电缆截面:
金属导线或电缆中流通电流时,由于导体电阻的存在,电流使导体产生热效应,使导体温度升高,同时向导体周围介质发散热量.导体或电缆的绝缘介质,所能允许承受的最高温度
必须大于载流导体表面的最高温度
即:
>
.才能使绝缘介质不燃烧,不加速老化.按发热条件选择导线截面积,即是按照允许载流量来选择,是比较常用的方法.对于我们设计中将涉及到的配电电缆,是长期工作制负荷的电流载体,我们按:
=
来决定导线或电缆的允许载流量,选取导线或电缆截面.
②按允许电压损失选择导线或电缆的截面:
输电线路的电压损失,是指输电线路始端与末端电压的代数值,而不是电压的向量差值,即不考虑两电压的相角差别.由于输电线路有电阻及电抗的存在,电能沿输电线路传输时,必然产生电能损耗和电压损失.为使电压损失能保持在国家允许的范围之中,我们必须恰当地选择导线截面.电压损失可分解为有功分量电压损失和无功分量电压损失:
(3-7)
10KV电缆线路
可以先假定电抗
(平均值)计算出电抗电压损失
再按允许电压损失
得有功损失和无功损失。
选取原则公式为:
(3-8)
按此式选择与之相近的标称导线截面S,根据线路布置状况计算出电抗
值,如与所选
值差别不大,证明所选正确。
反之,则按计算所得
重算
,再计算
,重选截面。
③按经济电流密度选择电缆截面:
为兼顾有色金属耗量投资与降低导线能耗费用之间的矛盾,提出了经济电流密度的概念,所选的截面对两者而言是经济的。
,S经济截面,
导线负荷计算电流,
—经济电流密度(
).
(5)电流互感器的选择:
1电流互感器的原线圈之额定电压大于或等于线路之工作电压。
2电流互感器原线圈的额定电流应大于线路的最大工作电流,一般取线路工作电流
的1.2~1.5倍,并要求在短路故障时,对测量仪表的冲击电流较小,即要求磁路能迅速饱和,以限制二次侧电流成比例增长。
3电流互感器的动稳定性,热稳定性应满足线路短路时的要求。
(6)下面进行楼宇电气设备的选择:
电缆:
用这种型号的架空线电缆承担:
YJV-3
40的2KM的架空线
断路器:
ZN5-10/630脱扣器整定值:
630
电流互感器:
LZZBJ12-10A
变压器的选择:
SCB9-1600/10电力变压器三台
柴油发电机组的选择:
百发BF—V550主用功率400KW/500KVA
四、照明系统的设计
4.1照明标准
根据《电气工程标准规范综合应用手册》表,如下:
公共场所建筑照度标准值单位:
lx
类别
参考平面及其高度
照度标准值
低
中
高
办公室
0.75m水平面
100
150
200
空调机房、变配电室等技术用房
0.75m水平面
75
100
150
消防控制、监控中心
地面
30
50
75
浴室、厕所、楼梯间
地面
30
50
75
走廊
地面
30
50
75
储藏间
0.75米
水平面
20
30
地下车库
0.25地面
20
30
50
大厅
柜台面上
100
150
200
办公区
坐席
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