建筑电气设计方案.docx

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建筑电气设计方案

碧

海

云

天

高

层

小

区

建

筑

电

气

设

计

方

案

设计组：

第7组

日期：

2011-9-21

摘要（500-1000字）

本方案是按照《建筑电气施工技术》研讨课程的要求，针对XXX小区而设计的建筑电气设计施工方案。

主要内容包括：

工程概况简介、变电所、低压变配电系统（柜、箱、盘）、室内外配线、防雷与接地系统等电气电路原理设计和施工方案设计。

（较详细的方案简介）

本方案共分为四个部分：

第一部分为设计施工方案主体部分，包括设计的原则、依据、设备选型、原理电路图设计、施工方案设计及需要说明的问题等；第二部分为设计的各类图集，包括平面示意图、系统原理电路图和安装施工图等；第三部分为设计的依据说明，包括电路设计、施工方案设计所用到的标准、规范节选；第四部分为设备选型、现场调研的调研报告。

第一部分

1工程概况1

2变、配电系统

3.室外配线设计

4.建筑物内配电系统设计

5.低压电器配电柜、箱、板设计与安装

6.室内配线设计

7.电器照明、低压电器装置设计、安装

8.防雷装置系统设计

第二部分图集图册（见设计依据资料中文件夹的图集图册文件夹）

（1）《液位测量装置安装》

（2）《建筑物防雷设施安装》

（3）《变6（10）KV变配电所二次接线（交流操作部分）》

（4）《常用风机控制电路图》

（5）《干式变压器安装》

（6）《6～10kV铁横担架空绝缘线路安装》

（7）《1000V以下铁横担架空绝缘线路安装》

（8）《硬塑料管配线安装》

（9）《35变0.4kV变压器室布置及设备构件安装图集》

（10）《常用灯具安装》

（11）《线槽配线安装》

（12）《蓄电池安装》

（13）《爆炸和火灾危险环境下电气线路和电气设备安装》

（14）《35kv及以下电缆敷设》

（15）《户外电力电缆终端头》

（16）《电力电缆接头》

（17）《封闭式母线安装》

（18）《水箱及水池水位自动控制安装》

（19）《常用低压配电设备安装》

（20）《电缆桥架安装》

（21）《电气竖井设备安装》

（22）《集中型电源应急照明系统》

（23）《双电源自动转换装置设计图集》

（24）《特殊灯具安装》

（25）《接地装置安装》

（26）《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》

（27）《钢导管配线安装》

（28）《等电位联结安装》

（29）《常用水泵控制电路图》

（30）《电缆桥架安装》

（31）《杆上变压器台》

第三部分（见设计依据资料中文件夹的施工设计及验收规范）

（1）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

（2）《建筑电气分部工程质量验收记录》DQ1.2

（3）《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》

（4）《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》

（5）《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》[GBJ149-901]

（6）《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008

（7）《电气装置安装工程35kV及以下架空电力线路施工及验收规范》

（8）《电气装置安装工程_盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

（9）《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》

（10）《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB50254

（11）《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）

（12）《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》

（13）《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-91）

（14）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》2006

（15）《电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范》

（16）《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》

（17）《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》（GB50170-92）

（18）《电梯工程施工质量验收规范》

（19）《高层民用建筑设计防火规范》

（20）《高压配电装置》

（21）《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）

（22）《建筑物防火设计规范》

（23）《建筑物防雷设计规范》

（24）《建筑照明设计标准》

（25）《民用建筑电气设计规范》

（26）《某工程电气施工方案》

（27）《通用用电设备配电设计规范》

（28）《新版建筑工程施工质量验收规范汇编》

（29）《住饰装宅装修工程施工规范》

附件二

一、电缆的敷设

二、建筑物防雷设计规范

三、防雷施工方案

附件三

调研报告

第一部分设计施工方案

一、工程概况：

本工程为，碧海云天高层住宅区。

1#、2#、3#、4#、5#、6#楼，小区面积占地上部分180000平米。

主体结构为钢筋混凝土框支剪力墙结构，属一类高层居住建筑共28层，含幼儿园、医院、商铺超市、地下部分车库等。

总平面图：

二、变电所的设计与施工：

1、配电装置各回路的相序排列宜一致，硬导体应涂刷相色油漆或相色标志。

色别应为L1相黄色，L2相绿色，L3相红色。

2、配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。

当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。

本小区采用箱式变电所。

计划设2个变电所A、B，变压器为西高集团的GGD-0.4低压配电柜

⑴变、配电所的设计原则；

1、变电所设计按照安全、可靠、经济、适用、符合省情并适度超前的原则。

2、配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。

1.变、配电所的位置；

①接近负荷中心；

②进出线方便；

③便于设备运输；

④根据需要适当考虑发展；

⑤尽量设在污源的上风；

⑥尽量避开多尘、震动、高温、潮湿和有爆炸、火灾危险等场所；

⑦不应设在厕所、浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面。

2.变、配电所的配置要求；

①不知紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和试验，还要考虑发展的可能性。

②尽量利用自然采光和自然通风。

适当安排建筑物内的各房间的相对位置，是配电室的位置便于进、出线。

低压配电室应靠近变压器室。

电容器室尽量与高压配电室相毗连。

控制室、值班室和辅助间的位置便于运行人员工作和管理等。

③变压器室和电容器室尽量避免直晒；控制尽可能朝南。

④配电室、控制室、值班室等的地面，一般比室外地面高出150～300mm，当附设在车间内时则可与车间的地面相平。

变压器室的地坪标高视需要而定。

⑤有人值班配电所应有单独的控制室或值班室，并设有其他辅助间及生活设施。

车间变电所一般不设专职值班人员。

二、小区负荷测算

㈠住宅负荷测算

1、单位面积法

根据相关资料，居民住宅负荷一般按建筑面积40W-60W/m2负荷密度选择。

大中城市负荷较高，本文取40W/m2。

（1）、单户住宅负荷计算

Pd=Ped×Sd

式中　Pd——单户住宅负荷，KW。

Ped——单位面积计算负荷，W/m2。

Sd——单户住宅面积，m2。

当住宅小区内单户面积分别为70m2、100m2、140m2时，单户住户负荷计算如下：

Pd70=Ped×S÷1000=70×50÷1000=3.5KW＜5.0KW

Pd100=Ped×S÷1000=100×50÷1000=5.0KW＜6.0KW

Pd120=Ped×S÷1000=140×50÷1000=7.0KW＜8.0KW

即计算负荷小型住宅为5KW，中型住宅7KW，大型住宅8-10KW足够满足正常家庭负荷需求。

（2）、小区住宅负荷计算

按单位面积法计算负荷，总面积越大其负荷密度越小，在一定的面积区域内有一个标准，其表达式如下：

PM=Ped×S×η

式中　PM——实际最大负荷，KW。

Ped——单位面积计算负荷，W/m2。

S——小区总面积，m2。

η——同时系数，可按基本住户数折算同时系数，同时系数取值范围与表2一致。

表2  城市住宅负荷同时系数

1#～6#住宅楼其余为住宅、商铺、卫生站7#为幼儿园

住宅楼每栋2单元，每单元每层4户，每层户型为两个三室一厅、两个两室一厅。

共2016户，拟用5台变压器,每台403户，对应的需要系数Koch=0.26

每403户用户家庭负荷：

Pe1=3*（6KW+8KW）*4*18=3024KW

则2016户居民用电总负荷总容量为：

Per=5*Pe1=15120KW

需要系数：

Koch取0.26

☆居民用电总计算负荷：

Pjs=Koch×Pe1=15120*0.26=3931.2KW

据有关资料介绍，新建住宅内居民用电按建筑面积40W/m2负荷密度选择，故幼儿园：

400*40*2=32KW

故PM=3931.2KW+32KW=3963.2KW

㈡、小区其它负荷计算

通过单位指标法、单位面积法、需用系数法三种方式计算的住宅小区住宅负荷，还未考虑小区公用照明、物业办公以及商业。

涉及高层住宅还应考虑电梯、供水等相关负荷。

（1）、电梯负荷

PD=∑PDi×ηD

式中　PD——电梯实际最大总负荷。

PDi——单部电梯负荷。

一般单台电梯功率为10-14KW/台，在实际负荷测算中按设计负荷或实际设备容量计算。

ηD——多部电梯运行时的同时系数，根据《通用用电设备配电设计规范》规定，ηD取值如下表。

表4  多部电梯同时系数一览表

电梯台数 1 2 3 4 5 6

同时系数 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72

本项目共安装客梯28台，设计容量为20kw/台，因为电梯运行的分散性，实际上每台电梯长期在额定值下工作的机会较少，特别是在多台电梯组和的情况下，一些电梯在上升，一些电梯在下降，另外一些在停层等，取需要系数为0.5，则电梯计算容量为120kw。

总电梯负荷：

PD=20*28*0.5=280KW

（2）供水水泵

PMS=∑PSi×Nsi

式中　PMS——水泵最大运行方式下（开泵最多的方式）的实际最大负荷，KW。

PSi——各类水泵的单台最大负荷，KW。

NSi——最大运行方式下各类水泵的台数。

对于18层的住宅楼用2台20千瓦的水泵,由1台18.5千瓦的变频器控制,无负压设备。

则供水水泵功率：

PMS=（2*20+18.5）*14=819KW

排污泵：

每栋楼附近地下设置6台排污泵,50QW25-15-2.2型潜水排污泵配有采用国际先进技术制造的保护控制系统。

对泵进行全自动保护（过载、缺相、短路、渗漏），并对水位的高低进行自动开、停控制。

真正实现泵的无人看管。

电控柜面板显示齐全，有水泵运行、停止、过载、缺相、漏电、电机进水、电流、电压等显示。

并可设置手动和自动两种状态运行。

对电控柜的要求：

环境温度不得超过+40。

，不得低于-25。

，空气相对湿度不得超过85%，工作环境应是无爆炸危险的场合，介质中应无腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。

排污泵功率：

P=6*15*2.2=198KVA

消防用水泵：

每栋楼一台消防泵，功率30KW。

消防泵总功率：

P=30*14=420KW

各水泵均设在地下一层，按二级负荷由独立变压器独立供电

（3）、物业办公以及商业负荷

PWM=Ped×S×η

式中　PWM——物业办公以及商业用电实际最大负荷，KW。

Ped——单位面积计算负荷，W/m2。

S——物业办公楼及商场总面积，根据相关资料，办公以及商业负荷可按建筑面积60W-80W/m2负荷密度选择。

大型商场可按80W/m2负荷密度选择，一般住宅小区负荷设计仅仅涉及小型商场，用电负荷小，负荷密度可按60W/m2选取。

η——同时系数，根据有关资料，办公及商场负荷同时率可根据实际情况取0.8—0.95，本文按0.8取。

Ped取60W/m2，S=2*2*6*（80+120）=4800m2,η取0.8

则PWM=Ped*S*η=60*4800*0.8=86.4KW

（4）、消防及公共用照明

1、负荷分级

二级负荷：

消防用电设备、应急及疏散照明、客梯电力、排污泵、生活水泵等；其余均为三级负荷。

2、供电电源

本项目建筑正常工作电源由临近开闭所埋地引来10KV高压专线。

现设计消防及公共用电为630KVA独立变压器两台，其消防负荷不计算到变压器总容量内（无消防状态时,基本所有消防设备均不用电.）本项目按设计安装计算，公共照明容量为35kw。

（地下室灯、路灯共350支，40W/）支，楼层安装灯8支/层，按18层，13W/支计）取需要系数0.8，则为16KW。

即PG=16KW;为1台630KVA变压器独立供电。

备用电源在地下室设置发电机房保证二级负荷用电。

这样，综合考虑住宅小区住宅负荷、电梯、供水、办公、商场以及公用照明用电，即可确定住宅小区总体负荷。

PM=3963.2KW,PD=20*28*0.5=280KW,PMS=（3*15+18.5）*14=819KW,PWM=Ped*S*η=60*4800*0.8=86.4KW;

住宅小区的综合最大负荷：

P∑=PM+PD+PMS+PWM=3963.2+280+889+86.4=5220KW

根据以上计算，本项目总计算负荷约为Pjs=5300KW。

取变压器负

荷率85%，补偿后功率因素COSФ=0.9。

变压器容量S=5300÷0.9÷0.85=6930KVA。

建议安装2台630KVA变压器，4台1000KVA变压器，1台1250KVA变压器。

变压器总容量为7380KVA。

设备选型：

金山门电气有限公司

（3）施工安装及验收要求：

见附件二

设备技术参数：

见附件三。

选择依据：

见附件三

二、室外配线；

1.总线图：

2、每栋楼地下一层分布有排污泵，消防水泵，生活水泵，地下停车场。

配用两台1000KVA的配电柜，总的配电安排为：

1#到6#楼上部分均有4台1000KVA的变压器统一供电，13#到15#包括居民住宅和商铺，由1台1000KVA变压器统一供电，楼下部分有两台1000KVA的变压器单独供电，遵循二级负荷标准。

3、每栋楼线路分布图：

见附件

（2）施工安装及验收要求：

见附件二

（3）设备选型：

见附件三

（4）设计依据：

附件三

三、室内配电：

1、住宅区每栋楼的一层为配电柜所在层，有一层的的配电柜向各层统一配电，每层均设置一个电器柜，里面装有本层各户的电表及电源开关。

【设计原则】安全，经济。

【设备材料选型】见附件三

【施工要求说明】见附件二

四、低压电器配电柜、箱、板设计与安装

1、住宅区每栋楼的地下一层为配电柜所在层，由地下一层的的配电柜向各层子配电柜统一配电，每层均设置一个电表箱，里面装有本层各户的电表。

2、移动式电器方面主要考虑室内插座的设计即可,照明电耗较低，一般照明电路电线规格为2.5平方即可，从配电柜直接从屋顶或墙体没预埋的电线管内引线至各个灯具和开关处即可。

在一些潮湿易爆场合下采用密封插座（如防水插座），大功率的用电器（如空调）设专用插座，由单独线路进行供电，其他使用一般两相插座即可。

电线的规格要求：

空调专线4平方，插座线路2.5平方，照明线路2.5平方，其他支线1.5平方，厨房线路设为4平方

五、室内配线设计

1.建筑物（楼）内配线施工方案

由地下一层的总配电柜负责向上输电，线路通过电气井通往各层，进入各层的总配电柜，再由总配电柜向每层各户的子配电柜输电，最后由这些子配电柜向各个角落完成输送电力。

在每层的总配电柜后面设有一个电度表箱和一个低压开关柜，电度表箱集中放置每层各用户的电度表。

低压开关柜是控制本层内各户的电源的总开关。

2.室内电气装置接地装置设计与安装

由各户的子配电柜向户内各角落输送电力，主要分几类，动力电线路，照明电线路等，动力电线路主要控制插座，此类线路需单独输电，不可与其他线路共用一路（如空调），电线规格一般选择4.0平方。

照明线路可多出共用一路，导线规格2.5即可。

厨房内有较多大功率用电器，故也要选用大规格的电线，4.0即可满足要求。

六.电器照明、低压电器装置设计、安装

七、住宅楼防雷设计

当前住宅建筑中大量涌入较贵重的家用电器，个人电脑也逐渐在家庭中普及。

由于家用电器耐冲击电压水平低于低压配电装置（见附表），加强住宅建筑低压电源防雷措施是很现实的事情。

防止雷电波入侵危害的措施通常有下列方法：

（1）室外线路全线埋地敷设；

（2）采用电缆段进线方式供电；

　　（3）进出建筑物的架空线路，进出户处加装放电间隙和避雷器等。

　　（4）建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。

第一种方法：

埋地电缆、通讯电缆采用这种方法。

只要将电缆金属外皮、钢管等在进出建筑物处同电气设备的接地极相连就可以了。

这种方式几乎不存在高电位引入的威胁。

应该注意的是，建筑物防直击雷接地极同电气接地极共同泄放建筑物直击雷电流时，会出现接地极上雷电流经电阻耦合的高电位引入情况，这就需要在进户处总配电装置上装设一组避雷器，将高电位钳制在安全值即可解决。

第二种方法：

本小区不采用这种方法。

第三种方法：

对低压架空进出线者，应在进出线处装设避雷器并与瓷瓶铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地的装置上。

当多回路进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其他方式的过电压保护器，但瓷瓶铁脚、金具等接到接地装置上。

这种架空进线引入的高电位最高，进出线处瓷瓶铁脚、金具接地仅可把高电位钳制在400KV水平，仅对保护人身安全是可靠的，必须再装避雷器进一步把高电位继续钳制在电气设备可承受的限制内。

是两级曳放雷电波能量。

对保护耐压较低的家电产品而言，有必要在分配电箱处设第二级避雷器，逐级泄放雷电能量，逐步降低所钳制的过电压限值。

正因为目前只做到住宅楼进线处粗保护，所以当选用避雷器件时，要选用冲击残压不大于1.3KV，响应时间短，通流容量当8/20US时大于30KA的产品，有利于覆盖大多数家用电器电源安全保护范围，可一定程度地减少家用电遭雷电波侵入危害而造成的损失。

1　电力线路的防雷与接地

1.1　输电线路的防雷与接地

为了防雷的需求，在变电所的进线段架设1～2km的避雷线。

对于此线路，应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用20°～30°保护角，同时做好杆塔的接地。

根据土壤电阻率的不同，杆塔的工频接地电阻，不宜大于表1所列数值。

表1　杆塔的接地电阻

地壤电阻率（Ω•m）100及以下100以上至500、500以上至1000

工频接地电阻（Ω）101520

1.2　配电线路的防雷与接地

线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于4Ω。

中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。

低压配电线路，在干线和分支线终端处应重复接地，重复接地装置的接地电阻应不大于10Ω，对于较长的线路，重复接地应不少于3处。

特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，对于接户线上的绝缘子铁角应接地，接地电阻应小于30Ω

1.3　电力电缆线路的防雷与接地

在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。

2　变电所设备的防雷与接地

变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，按照最新的国家强制性标准GB50054－95，对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接，而不是传统上分别做独立的接地网。

所谓等电位连接，就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体（电气上）焊接起来，以保证等电位。

由于雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位（相对于大地而言），因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人产生旁侧闪烁，容易引起设备和人身事故。

所以等电位连接是防雷的关键措施这一。

（1）　所内建筑物的防雷。

建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。

现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。

在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的"法拉第笼"式避雷器。

防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外公认的经济可靠的防雷方式，因此在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头，以便与室内外接地线相连。

（2）　室外设备的防雷。

为了防止直击雷，室外可根据需要，安装一支或多支避雷针，计算其保护范围，以达到保护室外所有设备要求为原则。

同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护，室外做一接地网，所有设备的接地引下线都与该接地体焊接，以保证等电位。

为了防止雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求，我们在设备定货和出厂试验时应严格把关，按照规程要求确保设备绝缘耐压水平，以防雷害击穿。

这种防雷结构有很多优点：

①可避免"绕击"；②能起"法拉第笼"的屏蔽作用，可大大削弱雷电电磁脉冲的侵入；③因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体，做到几乎处处电位相等，从而保证了设备的安全；④"笼"式避雷装置的引下线是由为数众多的钢筋组成，大大分散了雷电流，并削弱了建筑物内信息设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值；⑤接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础，可形成均匀分布的均压网，与大地接触面广，接地电阻低且又稳定。

（3）　室内设备的防雷。

室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可靠焊接或用螺栓连接，保证接触良好，同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接起来，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的大接地网。

3住宅建筑防雷与接地

3.1防雷设计

高层建筑根据其重要性和使用功能等的要求,应属于一类或二类防雷建筑物,须具有防直击雷、防雷电感应及防雷电波侵入的措施。

（1）防直击雷:

在屋顶设避雷网或避雷带。

避雷带和避雷网应沿屋角、屋脊、檐角、屋檐等受雷击的部位敷设。

屋面上避雷网应由不大于10×10米的网格组成,其网格可暗设在保温层内。

（2）防雷电感应:

30米及以上每隔三层围绕建筑物外廓的结构圈梁应做均压环,并与防雷引下线焊接。

建筑物外墙上的全部金属门窗及金属构件均应与环相连,以防侧击雷。

楼内水平敷设的金属管道及金属物、竖直敷设的金属管道在其底部和每隔二至三层处均应与接地焊接。

屋顶明露金属物及凸出物均应与避雷带焊接。

（3）防雷电波侵入:

全部进出住宅楼内的金属管道及电缆的金属外皮在入户处均应与防雷接地焊接,以防雷电波侵入。

固定在建筑物上的信号灯及其它用电设备的线路应有防止雷电波侵入的措施。

3.2　接地设计

高层建筑工程接地应满足其诸多使用功能的要求。

（1）高层建筑接地种类:

高层建筑工程接地主要包括变压器中性点接地、消防系统接地、工艺系统接地、电话系统接地、计算机房接地、电梯接地及防雷接地等。

（2）高层建筑接地方式:

采用综合接地方式,利用建筑物基础钢筋作为接地极,电气设备的工作接地和保护接地与防雷接地焊成一体,要求其接地电阻小于这些接地电阻中的最小值。

（3）外引人工接地体的设置:

地下层建筑墙体外围应设有接地体连接板与引下线焊接成一体,备自然接地体不满足要求时,补充环形人工接地体。

施工方案见《附件二》

材料选型见《附件三》

附件一电气施工图

2.0.1变电所原理图：

1、二级负荷配电原理图

2、三级负荷配电原理图

2.0.2建筑物综合布线系统的平面图：

2.0.3建筑物智