综合实验楼建筑电气设计论文.docx
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综合实验楼建筑电气设计论文
本科毕业设计（论文）任务书
题目：
院（系）：
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师（签名）：
主管院长（主任）（签名）：
时间：
年月日
一、毕业设计（论文）的主要内容（含主要技术参数）
①上网查阅有关建筑电气设计的资料，深入掌握常见规范（如：
《民用建筑电气设计规范》、《供配电系统设计规范》、《低压配电设计规范》、《建筑物防雷设计规范》、《火灾自动报警系统设计规范》等）的要求；
②系统了解建筑电气设计的过程；
③掌握建筑电气设计的软件，如AutoCAD、天正软件等；
④根据建筑、结构、水、暖相关专业所提出的建筑条件，进行电气方案设计；
⑤完成供配电系统、防雷接地系统、火灾自动报警系统等的设计；
⑥编写图纸目录，审核，校验，完成建筑电气的设计；
⑦写设计说明书。
二、毕业设计（论文）应完成的具体工作（含图纸数量）
①收集与论文相关的资料、文献，根据任务书的要求撰写文献综述；
②查找与论文相关的英文资料，并进行翻译；
③根据设计进展情况，填写中期汇报表，对前一阶段工作进行总结；
④学习掌握AutoCAD及天正电气软件的基本使用方法，学习掌握相关设计的国家标准及规范，运用建筑电气设计软件进行住宅楼的电气系统设计；
⑤按照学校、学院撰写设计说明书的要求，撰写设计说明书；
⑥在答辩前，准备好毕业答辩提纲。
三、毕业设计（论文）进程的安排（起讫日期：
2013年3月18日至2013年6月14日）
序号
设计（论文）各阶段任务
日期
备注
1
明确设计任务，选择设计方案
4周
2
熟练掌握建筑电气绘图软件
5周
3
按照规范进行强电系统的设计；
6-9周
4
根据设计，绘制设计施工图；
10－12周
5
完成设计说明书的撰写、打印装订；提交设计说明书
13－14周
6
准备答辩提纲；进行答辩；论文存档材料收集、整理
15－16周
四、主要参考资料及文献阅读任务（含外文阅读翻译任务）
①、《民用建筑电气设计规范》；
②、《供配电系统设计规范》；
③、《低压配电设计规范》；
④、《建筑物防雷设计规范》；
⑤、广泛、认真地做好资料收集工作，要求收集与论文相关的中文资料不少于13篇，外文资料不少于3篇。
未央区某中学综合实验楼建筑电气设计
设计总说明
该设计主体为未央区某中学综合实验楼，该楼分为地上八层，地下一层，总建筑面积为13300平方米，总高34.3米。
针对此综合楼做了简单的照明、消防等的设计。
本文主要根据国标对电气的设计依据和规范对本建筑各个电气子系统的设计方法及设计结果做了简单叙述。
主要包括强电部分和防雷及消防部分。
强电部分主要包括低压配电及照明系统。
根据确定建筑的负荷等级来确定供电方式，低压配电采用需要系数法来计算负荷，并选择相应的线缆和电器；照明采用单位容量法来确定最佳光源数。
依据国家标准确定本建筑为三类防雷，再按照规定要求进行防雷系统的设计。
消防设计实现联动，安装、布置探测器、消防电话、消火栓和手动报警等设备，对各区域进行检测。
一旦出现火灾险情，可实现消防联动，由测、监控和手控系统发出火灾信号，各联动装置发出启动信号，通过声光警示楼内人员，同时进行防火隔离和自动灭火，通知消防控制中心，尽最大可能保障该楼内人员、财产的安全。
关键词：
综合实验楼；强电设计；防雷系统；消防系统
ArchitecturaldesignofelectricalsystemofmiddleschoolComprehensivelabbuildinginTheweiyangdistrict
DesignDescription
ThisdesignmainbodyisTheweiyangdistrictmiddleschoolcomprehensivelabbuilding,Thiscomplexbuildingagainstdoingthedesignofsimplelighting,fireprotection,etc.Thebuildingisdividedintoeightstepsontheground,underground,atotalconstructionareaof13300squaremeters,thetotalis34.3meterstall.
Inthispaper,accordingtonationalstandardtoregulatethisbuildingelectricaldesignbasisandtheelectricalsubsystemdesignmethodsanddesignresultsaredescribedbriefly.Thedesignmainlyincludesthehighvoltagepartandlightningprotectionandfirefightingsection.Highvoltagepartmainlyincludesthelowvoltagepowerdistributionandlightingsystem.
Accordingtodeterminetheconstructionloadleveltodeterminethepowersupplyway,low-voltagedistributionneedcoefficientmethodtocalculatetheload,andselectthecorrespondingcableandelectronics;Theunitcapacitymethodisadoptedtodeterminethebestlighting.Accordingtothenationalstandardtodeterminetheconstructionforthethreekindsoflightningprotection,accordingtothespecifiedrequirementsforthedesignoflightningprotectionsystem.Firefightinglinkagedesignimplementation,installation,arrangementofdetectorsandfirehydrantandmanualalarm,telephoneetcequipment,totestthevariousregions.Onceappear,firedanger,firelinkage,canberealizedbymeasuring,monitoring,andthehandsignalfromfirecontrolsystem,thelinkagesignallaunch,bysoundandlightalarminthebuilding,atthesametimefireisolationandautomaticfireextinguishing,notifythefirecontrolcenter,asmuchaspossibleinordertoensurethesafetyofpersonnelwithinthebuilding,property.
Keywords:
Comprehensivelabbuilding;Designofhighvoltage;Lightningprotectionsystem;Fireprotectionsystem
1绪论
1.1建筑电气概述
随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全等系统的要求也是越来越高，这促使了建筑电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的发展，要求多学科的理论能够很合理的交融发展。
建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、技术先进和经济合理。
1.2本次设计工程概况和设计原则
该设计是对某中学综合楼的电气设计。
工程概况：
该综合办公楼，总建筑面积13300平方米，高34.3米，地上八层，设计中属于三类建筑。
。
设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。
并应结合当地供电、施工、房管等具体条件，选用的各类设施、器件除应考虑产品容量、质量、安全性、便于维护和管理等因素外，还应为日后用电水平的增长，留有裕量。
1.3设计内容
（1）低压配电：
根据标准确定负荷等级，按照负荷等级对用电设备配置供电方式。
采用需要系数法进行负荷计算，根据计算出的各配电箱和各回路的负荷及电流，选择出合适的导线及断路器等。
（2）照明系统：
照明设计包括普通照明及应急照明。
根据单位容量法确定室内所需的灯具数量；应急照明采用双电源供电，根据标准进行照明的平面设计。
同时在此部分中进行插座的设计，对插座的位置,数量及导线型号作了选择和说明。
（3）防雷系统：
首先确定为三类防雷建筑。
根据规范及参考文献对直击雷、感应雷和侵入波的防护进行设计。
同时对建筑物接地系统设计。
（4）消防系统：
由探测器。
手动报警按钮、消防电话、消防广播及声光报警器组成消防平面设备。
根据探测模块的保护半径为6.7米，确定探测器数量，同时进行消防广播和消防电话的设计。
2配电系统设计
2.1负荷等级
2.1.1负荷等级的确定：
电力负荷要满足用电的同时需要，供电设计应按照电力符合的重要性、需要程度和供电的可能性进行，针对不同的负荷等级采用不同的供电方式。
在我国电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治上、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定：
（1）符合下列情况之一时，应视为一级负荷。
1）中断供电将造成人身伤害时。
2）中断供电将在经济上造成重大损失时。
3）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
（2）在一级负荷中，当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、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，应视为一级负荷中特别重要的负荷。
（3）符合下列情况之一时，应视为二级负荷。
1）中断供电将在经济上造成较大损失时。
2）中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。
4不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。
2.1.2各负荷等级对电源的要求[1]
（1）一级负荷对供电电源的要求一级负荷要求两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏，以维持持续供电。
对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。
常用的阴极电源可使用独立于正常电源的发电机组、干电池、蓄电池或供电网中有效独立于正常电源的专用馈电线路。
（2）二级负荷对供电电源的要求二级负荷要求两回路供电，供电变压器亦应有两台（两台变压器不一定在同一变电所）。
做到当发生电力变压器故障力线路常见故障（不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见故障）时不致中断供电或中断后能迅速恢复。
（3）三级负荷对供电电源的要求三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。
根据规范，本建筑为三级，选用三相五线制线路。
确定楼内电机、电梯、消防控制室、消防水泵、防烟排风机和应急照明等为二级负荷，采用双电源供电，普通照明及插座为三级负荷。
本建筑为小型民用建筑，只需6~10KV降为380/220V的变电所，所以供电由外部变电所引入，在建筑物底部设低压配电室向设备供电。
2.2负荷计算：
按需用系数法确定计算负荷[2]
需用系数法,是将用电设备容量乘以需用系数和同时系数,直接出计算负荷的一种简便的计算方法.在确定各用电设备容量之后,分别按下述情况计算:
（1）用电设备组的计算负荷用电设备组,是由工艺性质相同、需用系数相近上午一些设备合并而成的用电设备。
在某一民用建筑或工厂某一车间中,可根据具体情况将用电设备分为若干组.在分别计算各自的用电设备组的计算负荷。
其公式为：
（2.1）
（2.2）
（2.3）
（2.4）
式中
、
、
——该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷.
——该用电设备组的设备容量总和,但不包括备用设备容量.
——与运行功率因数角相对应的正切值
Ij——该用电设备组的计算电流（A）
——该用电设备组的需用系数
（2）多个用电设备组的计算负荷在配电干线上或车间变电所低压母线上,常有多个用电设备组同时工作,但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现,因此在求配电干线或车间变电所低压配电母线的计算负荷时,应再计入一个同时系数（或叫同期系数,混合系数）
，
。
以地下室为例：
回路N1：
照明支路，共有11个36w灯具，照明的同时系数与需要系数都取1，容量
。
，
，所以
，以下各个支路计算方法相同。
按照三相负荷尽可能平均分配的原则（在10%以内），得到：
表2-1AL-F1负荷计算表
回路
容量（kw）
相序
回路
容量（kw）
相序
N1
0.396
L1
N2
0.432
L2
N3
0.360
L3
N4
0.252
L1
N5
0.396
L2
N6
0.432
L3
N7
0.324
L1
C1
1
L2
C2
0.8
L3
C3
0.8
L1
C4
0.8
L2
C5
0.8
L3
C6
0.8
L1
C7
0.4
L3
C8
1
L2
L1、L2、L3各相总容量：
，
，
。
所以配电箱三相总容量
，向上取3的整数倍取12kw。
表2-2配电箱容量表
配电箱
容量（KW）
配电箱
容量（KW）
配电箱
容量（KW）
AL-F1
12
ALI-1
21
AL1-2
21
AL2-1
27
AL2-2
27
AL3-1
27
AL3-2
27
AL4-1
30
AL4-2
27
AL5-1
30
AL5-2
27
AL6-1
33
AL6-2
30
AL7-1
36
AL7-2
33
AL8-1
33
AL8-2
10
AP-Z
466
AP-B
119.5
AP-D
139.2
2.3导线和配电设备的选择
2.3.1导线的选择
1.配电网络导线和电缆的选择，一般有下列几种方法：
⑴按允许载流量选择导线和电缆的截面。
⑵按电压损失校验导线和电缆的截面。
⑶按经济电流密度选择导线和电缆的截面。
⑷按机械强度选择导线的最小允许截面。
按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种。
按允许载流量选择导线和电缆时，应满足下式条件：
；
--为计算电流，
--为导线和电缆按发热条件的长期允许电流。
2.保护线（PE线）截面的选择
保护线截面要满足短路热稳定的要求，按GB5005—1995低压配电设计规范规定：
（1）当
（2）当
时，有
（3）当
时，有
以配电箱AL1-1的回路N1为例：
容量
，计算电流
查表，取得导线为BV-3*2.5-SC20-FC/WC，额定电流为8A
空调插座回路K1：
，计算电流
但是插座一般额定电流为10A，所以选取BV-3*4-SC20-FC/WC,额定电流为16A。
2.3.2断路器的选择[3]
低压断路器的选择要点：
（1）断路器的额定电压不小于线路额定电压；
（2）断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电流；
（3）断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流，
（4）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；
（5）选择电动机保护用断路器需考虑电动机的启动电流并使其在启动时间内不动作；
（6）漏电保护断路器需选择合理的漏电动作电流和漏电不动作电流。
2.3.3导线及断路器的选择结果
表2-3配电箱设备选型表
配电箱
断路器
导线
照明
C65H-C16A
BV-3*2.5-FC/WC
插座
C65ELM-16A/30mA
BV-3*4-FC/WC
母线
CM3-800L3300
2（YJV-4*185）
10KW以下配电箱
SIWOG1-32A
NH-YJV-1KV-5*4-SC25
表2-4配电箱设备选型表
配电箱
断路器
导线
AL-F1
SIWOG1-50A/3
NH-YJV-1KV-5*6-SC25
AL1-1—AL8-1
SIWOG1-100A/3
NH-YJV-4*25+1*16-SC40
15KW以上配电箱
SIWOG1-100A
NH-YJV-1KV-3*25+2*16-SC40
AP-B
SIWOH1-400/3
CM3-400L/3200
NH-YJV22-1KV-3*185+1*95-SC100
AP-D
SIWOH1-400A/3
CM3L-400/3200
NH-2（YJV22-1KV-3*120+1*70-SC80）
AP-Z
SIWOH1-800A/3
CM3L-800/3300
NH-3（YJV22-1KV-4*120-SC100）
2.4配电设计
高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。
对各层配电间的配电宜采用下列方式[4]：
（1）工作电源采用树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。
（2）工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。
树干式系统：
特点树干式配电系统总长度小,也就是可以节约有色金属、比较经济；供电点的回路数量较少,配电设备也相应减少；配电线路安装费用也相应减少。
存在缺点是干线发生故障时影响范围大,供电可靠性较差,相比较导线截面积较大。
一般很少采用树干式配电，往往采用放射式与树干式混合使用。
链式系统：
特点与树干式有相似之处，这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近的不重要的容量较小用电设备，这种方式连接的用电设备宜在五台以下，总功率在10KW以下。
本设计工作电源采用树干式，备用电源同样采用树干式供电方式，由底层总配电箱垂直干线向各楼层配电箱供电。
在底层，一些距离较近的小配电箱之间采用链式相接供电。
3照明系统设计
3.1光源选择
实验室、教室照明白天以自然采光为主，并避免眩光。
并采用荧光灯作为人工照明方式，荧光灯的长轴平行于学生的主视线，保证桌水平面的平均照度不小于200LX，教室黑板设置局部照明，其垂直照度不小于300LX。
与白炽灯相比，紧凑型荧光灯每瓦产生的光通量是普通照明白炽灯的3～4倍以上，其额定寿命是白炽灯的10倍，显色指数可以达到80左右，在一般照明情况下，人们完全可以满意接受。
紧凑型荧光灯可以和镇流器（电感式或电子式）联接在一起，组成一体化的整体型灯，与普通白炽灯直接替换，十分方便，同时也可做成分离的组合式灯，灯管更换3次或4次而不必更换镇流器。
荧光灯及紧凑型荧光灯，光效率高，寿命长，光色优越，显色行好，扩散性光，光线柔和。
适用场所：
荧光灯，用于高照度的全面照明；开关不频繁连续点灯时间长的场所，如起居室及家庭娱乐场所照明；紧凑型荧光灯，适用于书写台灯作局部照明；直管荧光灯，还可作厨房局部照明，洗澡间梳妆照明等，由于灯的尺度大在家庭中受到限制。
3.2照明计算
照明功率密度表
3-1功率密度表
房间或场所
照明功率密度（W/m2）
对应照度值（lx）
现行值
目标值
教室、阅览室
11
9
300
美术教室
16
13
500
实验室
11
9
300
多媒体教室
11
9
300
照度计算的目的，是根据所需要的照度值及其其他已知条件来决定灯泡的容量或灯具的数量。
或在照明灯具型式、布置和光源的容量都已确定的情况下，计算某点的照度值。
照度计算方法有利用系数法和单位容量法等几种。
任何一种计算方法，都只能做到基本准确。
由于各种参数的不精确，计算结果有+20％至-10％的误差是允许的。
本次设计采用单位容量法[5]。
基本计算公式：
p——在标准照度下每单位面积的安装功率（W）
P——房间内全部灯泡（管）的总安装功率（W）
A——房间的面积（㎡）
——每套灯具的安装容量
N——规定照度下所需灯具数
以64人实验室为例进行照明计算：
实验室标准照度为300lx，灯具的控制开关，安装在出入口处，距地1.2m，以方便开关灯。
公共大教室都统一采用YG15-3的嵌入式荧光灯具，功率为2×36w。
实验室面积为97
，房间单位容量为11
，
总容量为
.灯具选用双管荧光灯总功率为72w，所以灯数为
，取14盏灯。
再根据所选灯具数量检验实验室照度：
利用系数取
，维护系数取
，光通量
，检验照度为
.超过了平均照度的7%，但在允许范围内。
照明灯的控制：
照明电器控制方式一般有两种，一种是单灯和数灯控制，另一种是回路控制，单灯控制和数灯控制采用室内开关，回路控制整条照明支路同时启停。
本设计中实验室内灯具按开间控制，单开间采用单联开关控制，一个开关控制三个灯，双开间用双联控制，每一个开关控制三个单间的三个灯，三开间采用三联开关。
楼梯间的灯用声光控的灯具，但同时配有回路控制的开光。
3.3应急照明：
应急照明按照用途可分为三类：
疏散照明、安全照明、备用照明[6]。
（1）疏散应急照明：
为保证人员在发生事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。
在疏散通道地面上提供的照度应达到0.5lx，最低不得小于0.2lx。
此外，在安全出口和疏散通道的明显位置还要设有标志指示灯；
（2）安全应急照明：
在正常照明突然熄灭时，为保证潜在危险场所（如医院手术间）的人员人身安全而设置的照明。
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
（3）备用应急照明：
正常照明发生事故时，能保证室内活动继续进行的照明，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，照度一般为正常照度的10％。
根据本次建筑物的性质，只配备疏散应急照明和备用应急照明。
消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室等的应急照明，仍应保证正常照明的照度。
疏散应
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