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某办公楼电气系统设计

作者:

日期:

毕业设计论文

广西南南铝业加工有限公司综合办公楼

电气系统施工图设计

学生姓名：

杭杰

班级学号：

建筑电气121206121012

院、系、部:

电力工程学院

专业：

建筑电气与智能化

指导教师：

黄瑛副教授

2016

年06月

UndergraduateDesign（Thesis）

Theelectricalsystemworkingdrawingdesign

forGuangxiNannanaluminumcompany

officebuilding

HangJie

Supervisedby

AssociateProfessorHUANGYing

SchoolofElectricPowerEngineering

NanjingInstituteofTechnology

June2016

摘要

本次设计的课题是广西南南铝业加工有限公司综合办公楼电气系统施工图设计。

依据国内外建筑电气系统的发展现状，本着“安全性、可靠性、经济性以及易维护性”的原则，完成本次设计。

本次设计以我国规范规程等技术标准为依据，根据该课题所提供的相关图纸为原始资料。

这次设计的主要内容包括四个方面，首先是供配电系统的设计，

涵盖办公楼负荷的计算，短路电流计算，办公楼供电方案和电气主接线方案的

确定，变配电所电气主接线图的绘制，变配电所主要电气设备型号和参数的确

定，无功补偿设计；其次是照明系统的设计，涵盖照度计算，普通灯具的布置，应急照明灯具的布置，应急指示灯的布置；还有建筑物防雷接地系统的设计，涵盖防雷电等级的确定和防雷措施，以及建筑物总等电位联结的设计；最后就

是办公楼电气系统施工图纸的绘制。

关键词办公楼，供配电系统，照明系统，防雷接地系统，施工图

Abstract

ThisdesigntopicistheelectricalsystemworkingdrawingdesignforGuangxiNannanAluminumCompanyofficebuilding.Accordingtothedomesticandforeigndevelopmentstatusofbuildingelectricsystem,tocompletethedesign,wewillbeinaccordaneewiththe"safety,reliability,economicalandeasytomaintain"principle.

Thisdesignisbasedonthestandardinourcountryspecification,accordingtothesubjectprovidedrelevantdrawingsastheoriginaldata.Themaincontentofthisdesignincludesfouraspects.Firstofall,thedesignofthebuildingpowersupplysystem,includethecalculationofload,short-circuitcurrentcalculation,determinethecellpowersupplyschemeandelectricalmainwiringscheme,drawthemainelectricalsubstationwiringdiagram,determinethesubstationmainelectricalequipmentmodelsandparameters,reactivepowercompensationdesign,thedesignoflightningprotectiondevice.Secondly,thedesign

ofthelightingsystem,coveringtheilluminationcalculation,thearrangementoflamps,thearrangementoftheemergencylightinglamps,thearrangementoftheemergencypilotlamp.Thirdly,thedesignoflightningprotectiveearthingsystemintheofficebuilding,includethedeterminationoflightningprotectionlevelandtheprecautionsaboutdirectlightningprotection.Fourthly,thedrawingofworkingdrawingsofofficebuildingelectricalsystem.

KeyWordsofficebuilding,powersupplyanddistributionsystem,lighting

system,lightningprotectionandgroundingsystem,workingdrawing

摘要I

AbstractII

1前言5

1.1建筑电气简介5

1.2工程概况6

1.3设计原则和设计依据8

1.4设计范围9

1.5初步设计方案9

2电气系统设计12

2.1负荷等级及供电要求12

2.2负荷计算14

2.3电容补偿计算22

2.4电气主接线方案设计23

2.5短路电流计算29

2.6配电设备的选型36

2.7变配电所的设计43

2.8供配电系统施工图的绘制54

3电气照明设计55

3.1照度与照明方式的选择55

3.2照明光源与照明灯具的选择56

3.3应急照明的布置57

3.4一般照明的计算与照明器布置58

3.5电源插座的布置63

3.6照明施工图的绘制64

4防雷接地系统设计65

4.1建筑物防雷概述65

4.2建筑物防雷等级的划分65

4.3防雷措施65

4.4本工程分析67

4.5建筑物外部防雷装置的布置68

4.6高压电气装置过电压保护设计69

4.7低压电气装置过电压保护设计71

4.8电气装置接地与等电位联结设计72

4.9防雷接地系统施工图的绘制75

5总结与展望76

5.1本文工作总结76

5.2后续工作展望76

致谢77

参考文献77

附录：

照度计算书80

1前言

1.1建筑电气简介

随着时代的变化，科学技术得到了空前的飞速发展，人民的生活水平也有了很大的提高，高层民用建筑相对以前也已经朝着楼宇自动化、节能化、信息化、智能化方向迈出一大步。

建筑内部的电气设备也趋向小型化、易操作化发展，设备寿命越来越长，设备不再像以前需要太多的维护，设备的扩展越来越方便，并且更加安全可靠。

防触电和火灾事故的措施更加完善，敷设强弱电线路的方式更加灵活，供配电系统也实现全面自动化，系统设计更加注重保护环

境和节约能源，实现可持续发展。

由于节约能源是建筑电气系统的一个重要方面，而节约能源还对我国国家经济型社会的建设具有非常重要的战略意义。

因此，在现今寰球资源如此紧张

的局势下，一个优秀可靠的楼宇供配电系统设计，对能源的节约、环境的保护、

可持续发展型社会的建设，有着非常重要推动作用。

随着建筑技术的不断发展，有关电气科技的研究也在不断深入，自动控制

技术、计算机技术、数字技术等都被应用于电气技术里，这推动了建筑电气技术实现了飞跃式的发展，而建筑电气系统中非常重要的子系统一一供配电系

统，它的技术也迈向了一个新的高度。

这些优秀先进的现代科学技术，为建筑供配电系统提供了大量的技术支持，确保了楼宇供配电的安全、可靠、优质与合理经济。

楼宇照明系统也是建筑电气中的非常重要的系统之一，但同时也是整个建

筑中电能消耗中最主要的部分，照明系统的节能是建筑电气节能中的非常重要

组成部分。

据估计，在我国，照明的用电量占到总发电量的8%左右，局部地

区甚至达到了15%^上，并且这些照明中以低能效为主体。

建筑照明系统应提

倡“绿色照明”，但绿色照明所讲的不仅仅是做到节约用电，而是要在满足人们的最基本的照明需要基础上，也就说是在为人们提供一个舒适的、温馨的环

境,保证人高效率的学习、工作以及调节人的心情和保证人身心健康的前提下，尽可能减少不必要的能源消耗，来实现节约资源的宗旨。

智能建筑是电子信息技术、建筑技术以及建筑电气技术相结合的产物。

随

着我国智能计算机技术的广泛应用，智能建筑里的计算机网络系统越来越复

杂。

相对以前防雷接地要求，智能建筑的防雷接地要求强调的是全方位防护、

综合治理与层层设防。

智能建筑的防雷接地已成为一个系统工程，在对建筑的

防雷要求进行全面了解的基础上，采取多层及分类保护措施相结合的综合防护

措施。

1.2工程概况

1.2.1工程简介

广西南南铝业加工有限公司综合办公楼建筑，建设单位广西南南铝业加工

有限公司，建设用地位于广西壮族自治区南宁市江南区亭洪路，东临南宁市规

划中的星光大道，西临规划中的南建路。

厂前区位于整个南南铝业厂区的最南

端，规划总用地面积约为44993.82平方米，占地面积3324.44平方米，总建

筑面积30191.82平方米，架空层及地上部分建筑面积27512.79平方米，地下

部分建筑面积2679.03平方米，屋面防水等级一级，地下室防水等级一级，建筑层数14层，其中地上12层，架空1层，地下1层，建筑防火等级一级，设计使用年限为50年，建筑高度53.3米，抗震烈度6度，建筑气候分区为IVB，地下停车位70个。

1.2.2工程平面图

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1.3设计原则和设计依据

1.3.1设计原则

本次设计是对南南铝业的办公楼进行电气施工图设计，该楼以办公为主。

在设计过程中，严格按照相关的国家规范进行合理设计，设计坚持做到满足用

户需求的原则，设计方案合理可靠、简洁实用，操作、管理和维护方面都朝着简便方向设计。

在满足需求的前提下，尽量较少资源消耗，降低投资成本，节约企业的总体费用。

使的本次电气系统的设计能够达到方案合理、技术先进、安全可靠，还要简洁实用、绿色环保，减少综合投资的目的。

1.3.2设计依据

GB50016-2014

《建筑设计防火规范》

GB500343-2012

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

GB50034-2013

《建筑照明设计规范》

GB50052-2009

《供配电系统系统设计规范》

GB50053-2013

《20kV及以下变电所设计规范》

GB50057-2010

《建筑物防雷设计规范》

GBT50786-2012

《建筑电气制图标准》

JGJ16-2008

《民用建筑电气设计规范》

GB50054-2011

《低压配电设计规范》

GB24790-2009

《电力变压器能效限定值及能效等级》

GB17945-2010

《消防应急照明和疏散指示系统》

1.4设计范围

此次设计范围为确定办公楼建筑的供配电方案，包括负荷等级、供电要求、

供电电源（正常和应急）和供电电压等级的确认，进行负荷计算，无功功率补偿方案设计；确定变配电系统设计，包括变配电主接线方案设计、主变和其他一次侧配电设备的选择；完成配电所得设计，包括变电所位置、变配电所结构形式、变配电所整体布置设计；完成照明系统的设计，包括照度计算、照明器选择与布置设计；防雷接地系统的设计，包括防雷接地计算、防雷接地设备选则与布置。

并完成供配电、照明、防雷接地系统相关图纸的绘制。

1.5初步设计方案

1.5.1变配电系统

（1）负荷等级

本工程的一级负荷有消防控制中心与消防相关的设备和电信间电源。

二级负荷为公共照明供电、客梯、应急照明与生活水泵等。

三级负荷为工作照明、插座、空调、热水间及其他负荷。

（2）负荷估算：

本工程建筑总面积为30191.82平方米，负荷按照每平方

米80~100W估算，计算负荷估算为2400kW，拟设变压器总装机容量为3000kVA.

（3）电源：

本工程拟引两路10kV市政电网电源供电，互为备用。

每路每

路10kV电源均能承受全部一二级负荷。

另设置容量为50kW的柴油发电机做

为应急电源。

（4）低压配电系统采用放射式和树干式相结合的方式，对于单机容量较大的负荷或较重要的负荷，如水泵、电梯、消防机房等设备进行放射式；对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。

（5）本工程的消防设备、应急照明、计算机网络系统设备、变配电所所用电、电梯等都是双电源供电，并在末端互投。

（6）本工程变配电所设在架空层，内设两台1500kVA干式变压器，总容量3000kVA。

1.5.2应急电源系统

本工程除了设两路不同来源的10kV电源，另设200kW柴油发电机作为应

急电源。

1.5.3电气照明系统

普通办公室场合使用T5直管荧光灯或紧凑型荧光灯；大空间场所使用金

属卤化物灯；公共照明如地下停车场、走廊使用LED代替传统荧光灯。

1.5.4防雷接地系统

（1）按年预计雷击次数确定建筑物的防雷等级，为防雷直击雷在屋顶设

避雷带，所有突出屋面的金属体和构筑物应与避雷带电气相连。

防直击雷的引

下线利用建筑物钢筋混泥土中的钢筋或钢结构柱。

（2）考虑到为防止雷电波的侵入建筑物内部造成危害，将从外部进入到

建筑物内部的各种线路和金属管道全部采用埋地引入的方式进入建筑物，并在

入户处将电缆的金属外皮、钢导管和其他的金属管道与接地网相连接。

（3）为防止雷电电磁脉冲引发的过电流和过电压，在相关部位加装电涌保护器（SPD）

（4）接地电阻不大于1Q

（5）本工程低压配电系统接地形式采用TN-S制，PE线与N线严格分开。

2电气系统设计

2.1负荷等级及供电要求

2.1.1负荷等级分类

依据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》，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。

2.1.2供电要求

依据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》：

一级负荷中非常重要的负荷，应当考虑增设应急电源，以免在一个电源系统发生故障或检修过程中，另一个电源系统也有故障发生。

二级负荷的供电系统，要求在变压器或者发生常见的配电线路故障后不会发生中断供电的现象，或者在中断供电现象发生后，可以能够快速的恢复供电。

三级负荷对供电没有特殊要求，仅需要保证正常状态下的用电

2.1.3本工程电力负荷分级

本工程建筑高度53.5m，依据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》，本

工程为一类高层建筑，确定建筑一、二、三级负荷的主要内容，本办公楼负荷分级如下：

（1）一级负荷

消防控制室、所有消防设备、应急照明、疏散指示标志灯、走道照明、计算机系统用电、安防系统用电均为一级负荷。

（2）二级负荷

普通电梯、生活水泵、排污泵等为二级负荷。

（3）三级负荷

普通照明、插座、空调、动力负荷等其他电力负荷为三级负荷。

2.2负荷计算

2.2.1负荷计算的主要方法

电力负荷计算的方法主要有单位指标法（负荷密度法）、利用系数法和需要

系数法。

单位指标法：

计算简便，但误差较大。

在项目中各类设备功率并不明确的情况下才会采用该方法。

其中，单位面积功率法和综合单位指标法适用于民用

建筑工程，单位产品耗电量法适用于工业企业工程。

利用系数法：

该方法计算精度高，当用电设备台数少时或者设备的容量相差较大时，精度也非常高。

缺点是其计算比较复杂。

该方法适用于各类项目中设备功率已知的情况下，尤其是工业企业负荷计算。

需要系数法：

计算精度一般，且在工程项目中用电设备台数较少的情况下，误差较大。

适用于各类项目，尤其是变电所符合计算。

本工程的负荷计算采用负荷密度法先进估算，需要系数法进行复核的方

法。

该方法简单实用，需要系数的选择决定了该方法在精度要求上有了很大的提升。

2.2.2需要系数法确定计算负荷

（1）三相用电设备组的计算负荷：

有功功率FCPeKdPekW（2-1）

无功功率QcQcPctankvar（2-2）

视在功率Sc

计算电流Ic

kVASc——

cos

3Ur

（2）配电干线或车间变电所的计算负荷：

有功功率PcPc=Kp（KdP）kW

无功功率QcQc=Kq（KdRtan）kvar

视在功率ScSc=,R2+Qc2kVA

以上各式中：

Pe用电设备组的有功计算负荷，kW

Kd用电设备组的需要系数

Qc用电设备组的无功计算负荷，kvar

tan用电设备组功率因数角正切

Sc用电设备组的视在计算负荷，kVA

Ic用电设备组供电线路的计算电流，A

KpKq有功功率、无功功率同时系数，分别取0.8~1.

Ur用电设备组的额定线电压，kV

（2-3）

（2-4）

（2-5）

（2-6）

（2-7）

和0.93~1.0

2.2.3计算各支路的负荷

根据（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）完成计算相关计算

以生活水泵为例:

Pe=4kW,Kd0.8,cos0.8

tancos210.75

FCPeKx40.83.2kW

QcFCtan3.20.752.4kW

Sc-P^竺4kVA

cos0.8

Sc4

Ic6.08A

V3UrV30.38

计算其他支路负荷，并整理出来

表2.1各支路负荷表

Pe（kW）

cos©

tan©

Pc（kW）

Qc（kvar）

Sc（kVA）

地下一层照明

11.36

0.85

0.9

0.48

9.66

4.63

10.73

28.16

架空层非机动

车照明

11.31

0.85

0.9

0.48

9.61

4.61

10.68

28.03

1F照明

25.82

0.85

0.9

0.48

21.95

10.53

24.39

64.00

2F照明

22.16

0.85

0.9

0.48

18.84

9.04

20.93

54.92

3F照明

10.17

0.85

0.9

0.48

8.64

4.15

9.61

25.21

4F照明

15.84

0.85

0.9

0.48

13.46

6.46

14.96

39.26

5F照明

15.84

0.85

0.9

0.48

13.46

6.46

14.96

39.26

6F照明

11.23

0.85

0.9

0.48

9.55

4.58

10.61

27.83

7F照明

14.64

0.85

0.9

0.48

12.45

5.97

13.83

36.2

8F照明

14.64

0.85

0.9

0.48

12.45

5.97

13.83

36.29

9F照明

14.64

0.85

0.9

0.48

12.45

5.97

13.83

36.29

10F照明

13.63

0.85

0.9

0.48

11.58

5.56

12.87

33.77

11F照明

10.92

0.85

0.9

0.48

9.28

4.45

10.31

27.06

12F照明

16.24

0.85

0.9

0.48

13.80

6.62

15.33

40.24

公共照明

36.00

0.85

0.9

0.48

30.60

14.69

34.00

89.23

多级立式泵

150.00

0.8

0.75

150.00

112.50

187.50

227.90

生活给水泵

0.8

0.75

4.00

3.00

5.00

7.60

排污泵

20.5

0.8

0.75

20.50

15.38

25.63

31.15

架空层厨房

100.00

0.8

0.75

80.00

60.00

100.00

151.93

电信间

50.00

0.8

0.75

50.00

37.50

62.50

94.96

消防控制室

20.00

0.8

0.75

20.00

15.00

25.00

37.98

普通电梯1

0.5

1.73

7.50

12.98

15.00

22.79

普通电梯2

0.5

1.73

7.50

12.98

15.00

22.79

消防电梯1

0.5

1.73

9.00

15.57

18.00

27.35

消防电梯2

0.5

1.73

9.00

15.57

18.00

27.35

混流分机

49.07

0.8

0.75

39.26

29.44

49.07

74.55

应急照明

15.00

0.85

0.9

0.48

12.75

6.12

14.17

21.52

消防双速排烟

风机

0.8

0.75

48.00

36.00

60.00

91.16

消防栓稳压泵

1.5

0.8

0.75

1.50

1.13

1.88

2.85

喷淋稳压泵

1.5

0.8

0.75

1.50

1.13

1.88

2.85

1F空调

87.35

0.8

0.75

69.88

52.41

87.35

132.71

2F空调

56.07

0.8

0.75

44.856

33.642

56.07

85.19

3F空调

142.68

0.8

0.75

114.14

85.608

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