供配电大学本科方案设计书.docx
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供配电大学本科方案设计书
HenanPolytechnicInstitute
毕业设计（论文）
题目：
理想广场文化活动中心供配电与照明设计
班级：
设备1102
姓名：
指导教师：
说明：
一、毕业设计（论文）要求：
1.毕业设计（论文）必须打印或者用钢笔书写，且符合下列次序：
（1）毕业设计（论文）题目
（2）目录（3）内容提要（200字左右，提倡用英文书写）（4）引言（5）正文（6）参考文献（7）附录。
2.文字通顺，语言流畅，书写工整，无错别字。
3.绘图要求整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须用工程字书写，提倡用计算机绘图。
4.曲线图表要求用曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制。
5.毕业设计说明不少于15000字，毕业论文不少于6000字。
二、毕业设计（论文）成绩评定：
毕业论文和答辩成绩采用五级分制：
优秀、良好、中等、及格、不及格。
毕业设计成绩由答辩小组结合毕业论文、答辩成绩采用五级分制综合评定。
文化活动中心供配电设计
摘要
要提高配电系统的可靠性，要正确选择各类配电设备的容量，就必须科学、合理的进行负荷计算。
本文对符合计算中的相关问题进行了分析和探讨，就重要设备的容量选择做了较为详细的论述，提出了一些进一步提高配电系统可靠性的措施，并结合工程实例进行负荷计算，计算结果证明本文所述方法是正确合理，可在实际中应用。
文化活动中心照明系统采用了合理的照明方式，保证照明质量的前提下，还考虑到节能、方便以及实用性。
在配电系统设计中，对住宅采用了单独进线集中计量的供电方式保证供电的可靠性。
建筑一旦遭受雷击，损失将非常严重。
另外，普通建筑物防雷系统不但不能保护高层建筑物内的电子设备与计算机系统，反而可能会引入雷电。
因此，防雷保护就越显重要。
关键词：
配电系统：
负荷计算：
防雷设计；照明
住宅小区供配电设计
第一章前言
本次设计的题目是理想广场文化活动中心电气系统设计。
通过具体的实例工程设计，初步掌握高层建筑供配电系统设计的基本方法，更好的将理论和实践相结合，将大学三年来所学的课程及知识应用到自己的专业中去，也为将来的工作打下良好的基础。
同时也可以更加详细地学习建筑规范，提高自己独立完成工程设计的实际操作和研究能力。
本工程为一类低层建筑，按三级负荷供电，二类防雷建筑物、进行电气系统设计。
在本设计中，要求完成对文化活动中心供配电系统设计，主要包括照明系统、低压供配电系统、负荷计算、防雷与接地系统。
论文针对文化活动中心电气的设计和使用需要，在重点表述低压供配电系统、负荷计算和防雷与接地系统的同时，侧重于电气基本理论和基本知识。
设计中，总体按照民用建筑设计规范来建立设计的整体思路，并完成低压供配电、负荷计算、设备选型、系统构成以及施工图的绘制。
第二章工程概述
本次设计具体工程为郑州恒大理想广场文化活动中心工程。
该文化活动中心总面积大约为314平方M，共有2层，每层有7间房子，第一层为文化活动中心文化活动室。
文化活动室分为两种类型，A型面积为29.6平方M，B型面积为82平方M，C型面49.14平方M,门厅面积29.86平方M。
本设计为一类底层建筑，按三级负荷供电。
防火等级为二级，按二类防雷建筑物设计防雷。
本设计采用lOkv/0.4kv进线形式，接地形式采用TN-C-S系统进户处设重复接地，采用综合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于10欧。
电源进线采用YJV22-IOkv-3ac95电缆引入。
本次电气系统设计主要包括：
照明系统设计，低压供配电系统设计，负荷计算，防雷与接地系统。
防雷接地设计，根据防雷等级进行设计，对主要建筑物和电气设备采取防雷和接地措施，以保护国家财产免遭损失和保障人身安全。
第三章电气照明设计
3.1照明系统的概述
3.1.1照明系统的发展现状
在照明上不再是60-70年代住宅2W/m'，办公室4W/rn2，而是各类建筑物的照度在适应国情下尽可能与国际接轨，如体育馆的拳击厅照度为1000-2000lx，乒乓球台面照度为500-1000lx。
住宅也按不同用途，照度自20-300lx变化；一般办公室的照度为100-200lx。
绘图、设计、打字室工作面照度为300-500lx等。
在同一栋建筑物中，照明的种类也增多了，有一般的工作照明、局部工作照明、备用照明、安全照明、疏散指示照明、值班照明、障碍照明、节日照明等。
不同的照明类别，其供电要求也不同，控制方式也各异。
如备用照明应有二路电源；安全照明、疏散指示照明、障碍照明不仅应有二路电源，而且还应在末级配电设备上设置备电自投装置。
大面积的工作照明，要求集中控制或按工作时间自动开启及关闭。
为节约电能，外围有自然采光部分的灯具，还应设置按照明度标准自动调光的装置；疏散指示照明在火警时消防控制室可按需要进行控制；障碍照明应按日照照度进行自动控制等。
由此可见，照明在照度、照明质量、照明方式、灯具外型、供电要求及控制上，都有不同程度昀发展和更高的要求。
3.1.2照明计量单位
当前各种量都逐步实现采用国际单位制，简称SI。
光学计量基本单位为光强I（坎德拉cd），导出单位有光通中（流明Im）、照度E（勒克斯lx）、出射度
M（流明／M2lr／r2）、亮度L（坎德拉／M2cd/m2）等。
3.1.3照度方式、种类和计算方法
（一）照明方式
（l）-般照明
为使整个照明场地获得均匀明亮的水平照度，使用照明器在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。
（2）分区一般照明
根据需要提高特定区域照度的一般照明称为分区一般照明。
根据工作面布置的实际情况，将照明器集中或分区集中均匀地布置在工作区上方，使室内不同被照面上产生不同的照度，可以有效地节约能源。
（3）局部照明
以满足照明范围内某些部位的特殊需要而设置的照明称为局部照明。
它仅限于照亮一个有限的工作区，通常采用从最适宜的方向装设台灯、射灯或反射型灯泡。
起优点是灵活、方便、节电，能有效地突出重点。
（4）混合照明
有一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明。
其实质是在一般照明的基础上，在另外需要提供特殊照明的局部，采用局部照明。
3..1.4照明种类
（l）正常照明
为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明。
它起着满足人们基本视觉要求的功能，是照明设计中的主要照明。
它一般可单独使用，也可与应急照明和值班照明同时使用，但控制线路必须分开。
（2）应急照明
在正常照明因事故熄灭后，供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照明称为应急照明。
它包括备用照明、安全照明、和疏散照明三种。
应急照明的设置原则，从安全角度考虑．应在较多的建筑内设置应急照明，而从经济的观点出发，只能在一些最需要的建筑内设置。
（3）值班照明
在非工作时间供值班人员观察用的照明称为值班照明。
可利用正常照明中能单独控制的一部分或应急照明的一部分或全部作为值班照明。
3.1.5文化活动中心照度计算
照度计算方法有利用系数法、单位容量法和逐点法等3种。
任何一种计算方法，都只能做到基本准确。
一：
照度计算的方法
（1）利用系数法
此法适用于灯具均匀布置的一般照明以及利用墙和天棚作为光线反射面的场合。
当选用反射式、半反射式或漫射式等主要利用反射光通的照明灯具时，必须采用此法计算在工作面上的平均照度E系由光源光通的直射分量以及经房间多次反射的分射分量所造成的。
投射在工作面上的这两个光通之和∑F与照明灯具在受照房间内所发出的总光通NF之比称为利用系数η。
即
η5f/NF3-1
式中F-每一个照明灯具所发出的光通量，流明。
照明装置的利用系数与下列因素有关：
（l）照明灯具的效率及光强分布的情况：
（2）墙壁、天棚和地板的反射系数Pq、Pt和Pd。
（3）室形指数。
对于方形的房间，室形指数i按下式确定：
i=AB/h（A+B）3-2
式中AB-房间的长度和宽度，M；
h-照明灯具的计算高度，M。
利用系数法的基本公式为
F=EminKZS/N流明3-3
Emin=FNη/KZS勒克斯3-4
式中F-每一个灯泡的光通量，流明；
Emin-最小照度
K-减光补偿系数
S-房间面积
N-灯具数量
Z-最小照度
η一光通利用系数
（2）单位容量法
单位容量法的基本公式：
W=P/A3-5
W-在最低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（m2）
根据已知的面积和所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h，从
表3-3查得每单位面积的安装容量w，从上式算出全部灯泡的总安装功率p。
然后除以灯具的功率，再考虑到室形及对灯具布置的要求即可得灯具数量。
表3—1住宅建筑照明的标准值
类别
参考平面及其高度
照度标准值
低
中
高
文化活动室
1m水平面
100200300
表3-2荧光灯单位面积安装功率
计算高度
（m2）
房间面积
（m2）
荧光灯照度（lx）
30
50
75
100
150
200
2~3
10~15
3.2
5.2
7.8
10.4
15.6
21
15~25
2.7
4.5
6.7
8.9
13.4
18
25~50
2.4
3.9
5.8
7.7
11.6
15.4
50~150
2.1
3.4
5.1
6.8
11.2
13.6
150~300
1.9
3.2
4.7
6.3
9.4
12.5
300以上
1.8
3.0
4.5
5.9
8.9
11.8
3~4
10~15
4.5
7.5
11.3
15
23
30
15~20
3.3
6.2
9.3
12.4
19
25
20~30
3.2
5.3
8.0
10.6
15.9
21.2
30~50
2.7
4.5
6.8
9
13.6
18.1
50~120
2.4
3.9
5.8
7.7
11.6
15.4
120~300
2.1
3.4
5.1
6.8
10.2
13.5
300以上
1.9
3.2
4.8
6.3
9.5
12.6
表3-3灯单位面积安装功率
计算高度（m）
房间面积
（m2）
白炽灯照度（lx）
5
10
15
20
30
40
2~3
10~15
15~25
25~50
50~150
150~300
300以
4.9
8.8
11.6
15.2
20.9
27.6
4.1
7.5
10.1
12.9
17.7
23.1
3.6
6.4
8.8
10.7
14.8
19.3
2.9
5.14
7.0
8.8
11.8
15.7
2.4
4.3
5.7
6.9
9.9
12.9
2.2
3.9
5.2
6.2
8.9
11.5
3~4
10~15
15~20
20~30
30~50
50~120
120~300
300以上
6.2
1.04
13.8
17.1
24.7
30.9
5.1
8.7
11.2
14.3
21.4
26.9
4.3
7.9
9.9
12.5
18.4
23.5
3.7
6.2
8.8
10.7
15.2
19.5
3.0
5.3
7.2
9.0
12.4
16.2
2.3
4.1
5.7
7.3
9.7
12.8
2.0
3.5
4.7
5.9
8.5
10.8
3.2该文化活动中心的电气照明设计
3.2.1电气照明设计的基本原则
（1）本设计照度标准选用国家民用建筑照明标准为基准，并参照有关国外照明标准进行设计。
（2）照明电源，根据国家节能要求特殊装修要求外，均选用高效，低耗的节能型日光灯和节能筒灯为主。
3.2.2电气照明详细设计计算
本设计采用单位容量法
对本次的文化活动中心活动室A、B两个类型来说明设计。
（I）A型文化活动室的照度计算
类型
长（m）
宽（m）
面积（m2）
A
7.7
3.8
29.26
房间面积A=29.26m2，取照度E=200lx，
选用荧光灯（2×40W），查表3-3得单位容量W=15.4W/m2
根据W=P/A得，
房间内的总安装功率P=W×A=15.4×29.26=450.6W
450.6w/80w=5.6
所以在A型文化活动室选取双管荧光灯六盏，
2×40W，P0=2×40=80W
A类型文化活动室总照明功率共计450.6W。
类型
长（m）
宽（m）
面积（m2）
B
10
8.2
82
（2）B文化活动室型的照度计算
房间面积A=82m2，取照度E=200lx，
选用荧光灯（2×50W），查表3-3得单位容量W=13.6W/m2
根据W=P/A得，房间内的总安装功率P=W×A=13.6×82=1115.2W，
115.2w/100w=11.52
所以在B型文化活动室设置双管荧光灯12盏，2×50W，
P0=2×50=100W
B型文化活动室照明总功率为1115.2W
（3）C文化活动室型的照度计算
类型
长（m）
宽（m）
面积（m2）
C
7.8
6.3
49.14
房间面积A=49.14m2，取照度E=200lx，
选用荧光灯（2×40W），查表3-3得单位容量W=15.4W/m2
根据W=P/A得，房间内的总安装功率P=W×A=15.4×49.14=756.7W，
756.7w/80w=10
所以在C型文化活动室设置双管荧光灯10盏，2×40W，
P0=2×40=80W
C型文化活动室照明总功率为756.7W
（4）门厅的照度计算
类型
长（m）
宽（m）
面积（m2）
门厅
7.8
3.7
28.86
房间面积A=28.86m2，取照度E=100lx，
选用荧光灯（2×50W），查表3-3得单位容量W=21.2W/m2
根据W=P/A得，房间内的总安装功率P=W×A=21.2×28.26=599.1W，
599.1w/100w=5.991
所以在门厅设置双管荧光灯6盏，2×50W，
P0=2×50=100W
门厅照明总功率为599.1W
所需灯具数量见附表
3.2.3该文化活动中心的照明灯具工艺流程
3.3文化活动中心插座系统
3.3.1插座系统的概述
插座这个小小的电气装置元件，往往容易被人忽视，但在现代住宅中却随处可见，不管是在客厅、卧室、书房，还是在厨房、餐厅、卫生间，人们都要使用它，甚至阳台都忘不了装一个插座，以备它用。
现代生活水平不断的提高，人们对住宅电气装置的要求也越来越高，人们不再满足于照明、风扇、洗衣机、电冰箱、彩电等电气设备带来的方便，而更加热衷追求音响、空调、大屏幕彩电、电脑、电话带来的享受。
随着当今知识经济、信息时代的到来，可视电话、电子购物、家庭办公等智能化住宅建筑将不断涌现。
这些电能、信息的传递除通过电线、电缆外，还必须通过插座这个小小电气装置元件输送给用电设备或信息终端。
可见，插座的种类和数量在现代住宅中呈日益增长的趋势。
所以，现代住宅中插座的选型、布置位置、数量和安装高度都直接关系到住户今后的使用效果，是现代住宅电气设计中十分重要的内容。
相对于其他，文化活动室的插座就比较容易安装。
3.3.2一般规定（规范）
（l）当插座为单独回路时，数量不宜超过10个（组）。
（2）当灯具和插座混为一路过，其中插座数量不宜超过5个（组）。
（3）插座应由单独的回路配电，并且一个房间内的插座由同一路配电。
（4）在潮湿房间（住宅中的厨房除外）内，不允许装设一般插座，但设置有安全隔离变压器的插座可除外。
（5）备用电源、疏散照明的回路上不应设置插座。
3.3.3插座的安装
依据《通用用电设备配电设计规范》GB50055_93c2]，插座的型式和安装高度，应根据其使用条件和周围环境确定：
（1）对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入。
（2）需要连接带接地线的日用电器的插座，必须带接地孔。
（3）对于插拔插头时触电危险性大的日用电器，宜采用带开关能切断电源的插座。
（4）在潮湿场所，应采用密封式或保护式插座，安装高度距地不应低于1.5m。
（5）在儿童专用的活动场所，应采用安全型插座。
（6）住宅内插座，若安装高度距地1.8m及以上时，可采用一般型插座：
低于1.8m
时，应采用安全型插座。
具体设计如下：
（1）文化活动室
A型文化活动室4面墙共有6个插座，为5孔插座（一个三相线和一个两相线的组合插座）
B型文化活动室4面墙共有6个插座
空调器插座应采用专用带开关插座。
在已知采用何种空调的情况下空调插座按以下位置布设：
如是分体空调插座宜根据出线管预留洞位置距地1.8m设置，如是窗式空调宜在窗旁距地1.4m设置，如是柜式空调宜在相应位置距地0.3m设置，否则按分体空调考虑预留空调插座。
如果墙面长度超过3.6m应适当增加插座数量。
墙面长度小于3.6m，插座
可安置在墙面的中间位置。
（4）卫生间
目前，我国一般住宅的卫生间往往兼有浴室的功能，因此卫生间内均设有淋浴、盆浴设备。
由于是严重潮湿场所，在洗浴时身体电阻降低使电击的危险大大增加，卫生间成为住宅中最容易有触电危险的地方。
而不在卫生间内设置电气插座及用电器具虽然可以避免触电危险，给居民使用造成不便。
因此电气设计师应在遵循更加严格的电气保护措施的同时在卫生间内适当位置设置插座，在最大安全的前提下满足人们在卫生间等潮湿场所内设置电器的要求。
《民用建筑电气设计规范》规定“澡盆和淋浴盆的安全保护要求，仅限于三级及以上的旅（宾）馆、高级住宅和公寓以及商业性浴池等场所。
一般旅馆和住宅的上述场所可参照有关条款，采取适当的保护措施”。
3.4该文化活动中心照明设计
该文化活动中心的照明平面图设计（见附图）
第四章文化活动中心低压配电系统设计
4.1低压供配电一般规定及线缆选择
4.1.1一般规定
1压配电电压应采用220/380V。
带电导体系统的型式宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制和三相四线制。
2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，且无特殊要求时，宜采用树干式配电。
3当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间、建筑物内，宜采用放射式配电。
4当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电，但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10KW。
容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。
5在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。
6平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。
7在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器。
注：
ＴＮ系统——在此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过保护线（PE线）与该点连接。
其定义应符合现行国家标准《电力装置的接地设计规范》的规定。
TT系统——在此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分连接的接地极和电源的接地极无电气联系。
其定义应符合现行国家标准《电力装置的接地设计规范》的规定。
8在TN及TT系统接地型式的低压电网中，当选用Y，yn0结线组别的三相变压器时，其由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的25%，且其一相的电流在满载时不得超过额定电流值。
注：
Y，yn0结线组别的三相变压器是指表示其高压绕组为星形、低压绕组亦为星形且有中性点和“0”结线组别的三相变压器。
9当采用220/380V的TN及TT系统接地型式的低压电网时，照明和其它电力设备宜由同一台变压器供电。
必要时亦可单独设置照明变压器供电。
10由建筑物外引入的配电线路，应在室内靠近进线点便于操作维护的地方装设隔离电器。
4.1.2低压线路接线方式
低压配电线路采用放射式、树干式、环式及链式四种接线法。
（1）放射式系统：
特点配电线故障互不影响，供电可靠性较高，适用于一级负荷配电。
配电设备集中，检修比较方便；缺点是系统灵活性较差，导线消耗量较多。
此配电方式经常用在设备容量大、负荷集中或重要的用电设备以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜配电及保护起动设备放在现场者。
以免影响其他用户正常用电。
接线图见下图4-1
（2）环形系统环形线路运行时都是开环的放射式线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。
接线方式见下图4-2
（3）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。
接线图见下图4-3
（4）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IOKW以下。
（5）接线方式见下图4-4
图4-1低压放射式线路图4-2低压环形线路
（a）低压母线放射式配电的树干式
（b）低压“变压器一干线”的树干式
图4-3低压树干式线路（ab）
（a）连接配电箱
（b）连接电动机图4-4低压链式线路（ab）
该文化活动中心采用的是树干式低压配电线路。
4.1.3房间导线和电缆的选择
选择的原则：
配电网络导线和电缆的选择，一般按照下列原则进行
（1）按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。
（2）按机械强度选择导线的最小允许截面。
（3）按允许载流量选择导线和电缆的截面。
（4）按电压损失校验导线和电缆的截面。
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。
类型的选择：
①裸导线：
TJ铜绞线、LJ铝绞线、LGJ钢心铝绞线、TMY矩形硬铜母线、LMY矩形硬铝母线
②绝缘电线：
B布线用、X橡皮绝缘、V塑料绝缘、L铝芯、R软电线
③电力电缆：
按照主绝缘材料的不同分为纸绝缘（Z）电缆，塑料绝缘电缆（v）电缆和橡皮绝缘（X）电缆
截面的选取：
对建筑供配电中的低电压380/220V进出电线和电缆的截面选择，是按长期允许载流（或称发热条件或称温升条件）来选择的。
每箱电缆（或每相电线）的横截面积，必须满足下述条件：
Ial．≥I30=Ic。
I30是流过每相电线（或电缆）的计算电流，即对该负载计算得出的计算负荷电流Ic=130
4.1.4低压配电系统电气设备的选择及要求
（l）电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；
（2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；
（
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