建筑工程中办公楼配电系统的电力设计Word格式文档下载.docx
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运用需要系数法进行计算负荷，按照规定选择保护电器、电线电缆，达到安全用电和节约能源的目的。
在设计过程中主要包括负荷计算、照明、动力、防雷接地，以及配电系统供电电源和电压的选择和设备选型。
其中照明系统主要包括照度计算灯具选择及插座数量的确定，动力系统主要为消防水泵、喷淋泵，送风机、排风排烟机等电机设备的主电路及控制电路的设计，防雷接地系统包括防雷等级及各种防雷措施，接地选择和测试方法。
负荷计算主要是确定导线截面、型号和断路器等配电设备的选型
关键词语：
安全用电；
节约能源；
照明系统；
动力系统；
防雷接地系统
Abstract
Thedesignoftherelevantnormsofnationalguidelinestosafeuseofelectricity,energyconservationasaguide,theapplicationofmodernelectricaltechnology,constructionprojectscompletedofficebuildinginthepowerdistributionsystemdesign.Inthedistributionsystem,accordingtotheloadlevel,determinethepowersupplyandsystemsolutions;
designofaradialconnectiontoensurethereliabilityofpowersupply;
usecoefficientmethodtocalculatetheloadrequired,chooseaccordingtotheprovisionsofprotectionofelectricalwireandcable,forsafeuseofelectricityandenergysavings.
Inthedesignprocessincludingloadcalculations,lighting,power,lightningprotectiongrounding,andpowersupplyanddistributionsystemvoltageselectionandselectionofequipment.Lightingsystemwhichincludeslightingilluminationcalculationtodeterminethenumberofoptionsandoutlets,powersystemismainlyforthefirepumps,spraypumps,blowers,exhaustsmokemachinesandotherelectricalequipment,themaincircuitandcontrolcircuitdesign,lightningprotectiongroundingsystem,includingminelevelsandavarietyoflightningprotectionmeasures,groundselectionandtestingmethods.Loadcalculationisdeterminingtheconductorcross-section,model,andtheselectionofcircuitbreakersandotherpowerdistributionequipment
Keywords：
Safeuseofelectricity；
Energyconservation；
Lightingsystem；
Powersystem；
LightningProtectionSystems
.前言
建筑工程中配电系统的电力设计是现代高层建筑的重要组成部分，一般来讲，建筑电气设计大致分为强电部分和弱电部分。
而在本次的设计当中着重于强电部分的设计
强电部分的设计包括低压配电系统，电源电压的选择，动力照明干线系统，配电箱系统，导线电缆的敷设和防雷接地。
强电部分是建筑工程中配电系统的电力设计的基础和主干部分，建筑电气的重要性和可靠性都取决于强电部分设计的好坏。
随着建筑智能化水平的提高，弱电部分的系统增加很多，弱电系统占基建投资的比率也越来越高，在本次设计中不做介绍。
对于节约投资、提高智能化水平是现代建筑工程中配电系统的电力设计的重要目标。
.1概述
.1.1课题来源
本设计来源于XX公司的办公楼工程，该楼的土木建筑结构为地上共七层，一、二两层为大型商场，三至六层为办公房，七层为阁楼。
地下一层，共计八层，占地面积近3500㎡。
本次设计主要应用先进的现代电气技术对其进行建筑电气设计，以满足社会进步、科技发展对办公楼配电系统提出的更高要求。
.1.2课题现状
随着改革开放，内地与沿海、国内与国外的交往日益频繁，与之相适应的贸易管理大厦、各种驻外办事用的写字楼，集吃、住、娱乐、购物、办公一条龙的综合楼随之兴起，高层超高层的建筑像雨后春笋般崛起；
住宅楼也三层四层发展到多层、高层，自成单元的小别墅也日益增多。
而各类民用、商用等建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，人民生活水平的提高，科学技术的发展，因此对建筑电气突出了更高的要求。
在供电上，变压器的容量常常超过1000kVA，达1600kVA，2000kVA，；
在同一建筑物中常有一、二、三级负荷同时存在，因此增加了供电的复杂性；
为了满足供电质量，变压器有时设在高层，有时设在地下室，有时在同一平面中需要设置几处……。
这就形成了量大、面广、用途复杂的供电系统，不论是高低压的一次及二次接线中，都存在提高技术的问题。
为适应我国全面建设小康社会，住宅建筑电气工程设计，首先是要满足建设小康社会的需要，要更认识到设计工作是开拓、创造性劳动，要有超前意识，适应现在、开发将来，着眼于提高广大人民的物质、文化生活，体现小康社会物质的富有和生活的幸福。
.1.3配电系统电力设计的深度
设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。
基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。
传统建筑电气设计只包括供电和照明，而在本次设计中主要包括供电、负荷计算、照明、防雷等。
在设计的过程中要对各种建筑物及建筑物中的各种设备、技术规格和空间尺度要心中有数。
确定设计任务后，就要创意，只有书本知识是不够的，生活体验和实地考察往往也非常重要。
在创意中要善于找出问题、揭示矛盾、分析研究、解决疑难。
创意就是对具体问题提出解决的思路。
创意可能是模糊的，但它对以后的设计至关重要，好的创意才能发展下去，而创意不当就会步履维艰。
好的创意不等于好的设计，因为设计中的矛盾是错综复杂的，一开始矛盾没有展开，而是随着思维的发展而逐步展开，并在展开的过程中逐一对这些问题寻找理想的解决方案。
这一过程就是构思发展过程，就是从创意到成熟的过程，这个过程中很重要的就是思维的表达。
设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维的广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化的。
表达方式和工具要适应思维的速度，推动思维发展成熟。
供电设计：
包括供电电源的电压、来源、距离和可靠程度，目前供电系统和远景发展情况；
用电负荷的性质、总设备容量和计算负荷；
变配电所的数量、容量、位置和主接线；
无功功率的补偿容量和补偿前后的功率因数；
备用容量和备用电源供电的方式；
继电保护的配置、整定和计量仪表的配置。
.1.4设计要求：
1）设计过程中，应具有高度的责任感，充分发挥主观能动性，按时高质量的完成
2）设计方案要符合国家各级有关技术标准和规范。
3）设计计算准确、完整，问题探讨清楚，方案流畅，书写工整，计算书按规定装订。
4）认真准备和完成毕业答辩。
.1.5设计内容：
1）负荷计算
2）供电电源和电压的选择
3）供电电源电压的选择及配电系统的布置
4）电气照明设计
5）动力系统设计
6）防雷与接地
.2负荷计算
.2.1负荷的分类及选择
根据《供配电系统设计规范》GB50052-95第2.0.1条规定，我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度划分为3级。
1、一级负荷
一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；
中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者；
中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作负荷。
一级负荷应由两路独立电源供电，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。
2、二级负荷
二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者；
中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷者；
中断供电将造成大型演剧院、大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱者。
二级负荷应由两回路供电。
3、三级负荷
三级负荷为不属于一级、二级负荷者。
三级负荷一般由单回路供电。
本设计中属于三类高层的民用商住楼，设计采用二级负荷，其中公用照明、消防中心、消防泵房、消防电梯、及风机均采用双回路供电。
.2.2负荷计算方法的选择
若要使供配电系统在正常情况下可靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等，这就需要对电力负荷进行计算。
计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就是计算负荷。
计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。
计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；
计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加
电能损耗，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。
因此工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法，有估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算法等。
估算法适用于做设计任务书或初步设计阶段；
需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；
二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；
单相负荷计算法适用于一些单相设备的负荷计算。
本设计用需要系数法进行负荷计算，因为本设计中单相负荷较大的是生活水泵、消防用的水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或启动电流进行选型或者校验的；
而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。
本设计中的其他负荷，像照明、插座等均是量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的可以用需要系数进行计算。
.2.3全楼负荷计算
该办公楼负荷计算结果如下表2-1所示。
序号
楼层及设
备组名称
设备容量KW
计算负荷
KW
KVAR
KVA
NO.1
地
下
室
泵、风机
106.8
0.8
0.75
85.44
64.08
防火卷帘门
26.4
0.65
1.02
17.16
17.5
空调
11.25
9
6.75
照明
82.8
1
小计
194.4
88.33
乘以
174.96
79.5
192.18
NO.2
一层
风机
15
12
151.2
室外备用照明
60
223.2
200.9
8.1
201.06
NO.3
二层
139.2
136.08
136.32
NO.4
三至六层
三层照明
96
四层照明
五层照明
六层照明
总计
895.94
95.7
913.56
表2-1全楼负荷计算
电力负荷是供电设计的依据参数。
计算准确与否，对合理选择设备、安全可靠与经济运行，均起着决定性的作用。
负荷计算的基本方法有：
利用系数法、单位负荷法等。
.3供电电源电压的选择及配电系统的布置
.3.1供电电源电压的选择
为保证供电可靠性，本建筑物电源由市供电引来两路独立的10KV高压电源，采用电缆埋地敷设方式，向本建筑物变配电室供电，两路电源同时供电，互为备用。
其中G1柜为照明柜，G2柜为动力柜。
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。
两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。
保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。
本工程变配电室、及弱电配电室、消防控制中心均设在地下一层
.3.2配电系统的布置
配电的接线方式有放射式、树干式和混合式。
树干式接线方式导线和设备都较省比较经济，但当干线发生故障时影响面大供电可靠性差。
放射式接线供电可靠性高，但导线和设备用量大。
为提高供电系统的用电可靠性，同时达到节能要求，本设计采用混合式接线。
由配电所到各楼为放射式，由各楼各总配电箱到各分配电箱、用电设备为树干式。
本设计中办公楼水泵、消防控制供电，地下室、一层、二层的动力，地下室照明配电属于二级负荷，由配电间引来两路三相电源供电，通过配电箱送至各用电设备、回路（见图3-1）。
各总配电箱电源采用三相五线制，以TN-C-S系统接地，动力配电一般采用三相四线，TN-S系统接地。
一层、二层照明，住宅照明系统为三级负荷，由配电间引来单相电源，通过总配电箱送至各用户配电箱（见图3-2）。
图3-1两路电源供电系统图
图3-2单路电源供电系统
.4照明系统设计
.4.1照度标准
根据《电气工程标准规范综合应用手册》如下表4-1所示：
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
75
消防控制、监控中心
地面
30
50
浴室、厕所、楼梯间
走廊
储藏间
0.75米
水平面
20
地下车库
0.25地面
商场
柜台面上
商场试衣间
试衣位置1.5米垂直处
300
表4-1公共场所建筑照度标准值
.4.2照明光源的选择
照明光源选择一般原则：
１）发光效率高；
２）显色性好，即显色指数高；
３）使用寿命长；
４）启点可靠、方便、快捷；
５）性能价格比高。
.4.3照明灯具的选择
灯具选择一般原则
１）使用安全：
防触电和防火、防爆以及其他环境条件引起的危险；
２）提高能效：
选用灯具效率高、灯具配光和场所条件适应，以及光通维持率高的灯具；
３）合理考虑功能性（良好的照明效果）、装饰性（美观、协调）、经济性（性价比高）和能源效益的结合；
４）限制眩光。
灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光幕反射。
选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。
在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明，这样做光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。
.4.4照度和照明方式选择
选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害工作人员的视力，不合理的高照度则会浪费电力。
选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。
在满足标准照度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式，当一种光源不能满足显色性要求时，可采用两种以上光源混合照明的方式，这样既提高了光效，又改善了显色性。
另外，充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。
充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墙面的反射系数可达70－80％，同样能起到节电的作用。
.4.5办公照明一般设计原则
１）办公时间几乎都是白天，因此人工照明应与天然采光结合设计而形成舒适的照明环境。
办公室照明灯具宜采用荧光灯。
２）办公室的一般照明宜设计在工作区的两侧，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。
不宜将灯具布置在工作位置的正前方。
在难于确定工作位置时，可选用发光面积大，亮度低的双向蝙蝠翼式配光灯具。
３）在有计算机终端设备的办公用房，应避免在屏幕上出现人和什么物（如灯具、家具、窗等）的映像。
照明类型分为：
常用照明普通照明，这种照明方式是给一个环境提供基本的空间照明，用来把整个空间照亮。
他要求照明器的匀布性和照明的均匀性。
局部照明：
提供照度予较小地区或是局部范围之照明设计，其并未能提供任何比较显著之全般周围照明
局部全般照明：
指利用工作岗位上之灯具提供照明，通常亦包括该工作岗位之周围照明应急照明：
应急照明，是指在非正常状况下才使用的照明设施，包括：
备用照明、疏散照明、安全照明。
在民用建筑物中突发灾难时，应急照明、疏散指示照明显得尤其重要。
在外界电源中断时，建筑物内的人员迅速安全撤离灾难区，大楼内的应急照明系统起到了主要作用。
安全可靠、技术先进、经济合理的应急照明设计就十分重要，应急照明的供电方式及其控制方案进行一下探讨。
.4.6照明计算
电缆选择原则:
１）根据计算负荷电流选断路器整定值；
２）根据断路器整定值选电缆;
３）导线及断路器选择时要前后级之间相互配合,前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级;
４）动力设备考虑自启动影响,断路器整定时要选高一级数值。
根据工程实践，各照明回路选线均为：
BV-2*2.5，穿PVC管敷设。
本工程亦如此。
实际上，2.5mm2的铜线载流量至少为17A，而一般的单回路的计算电流不过16A，灯具不超过25个，所以选BV–2*2.5mm2合适的。
对于插座回路，每个插座的容量按250W算，其单回路需要系数为：
数量
≤4
5
6
7
8
10
Kd
0.9
0.7
0.6
而单回路的插座个数不超过10个为宜，所以插座回路选线为：
BV-3*2.5-PVC16。
灯具的确定：
设计前期采用单位容量法估算灯具的个数。
后期施工图纸的绘制过程采用利用系数法计算法计算：
采用单位面积功率法
每个房间的有功功率：
（4-1）
计算电流:
（4-2）
用电设备组计算负荷：
（4-3）
（4-4）
（4-5）
配电干线计算负荷
（4-6）
（4-7）
（4-8）
（4-9）
式中W------------------单位面积功率（W/m2）
S------------------供电面积（
）
------------------同时系数
------------------需要系数
Q-------------------用电设备组无功功率（KVA）
P--------------------用电设备组有功功率（W）
cosФ------------------有功功率因数
tgФ-----------------正切角（用来求无功功率）
利用系数法计算公式如下：
布灯具数n=AEav／（ФNUK）
式中A-房间受照面面积，单位为m2；
Eav-受照房间平均照度，单位lx；
ФN-为每盏灯具发出的光通量，单位lm；
U-利用系数，根据房间的室形指数，表面反射系数和灯具型式等
查表可的；
K-维护系数，受光源本身使用期间光通衰减程度、灯具受
环境污染程度的影响，一般办公室取值为0.8。
室空间比：
RCR=5hR（L+B）／LB
式中L-房间的长度；
B-房间的宽度。
hRC-室空间高度。
抹灰并大白粉刷的栅顶反射率ρcc=70%；
喷白的砖墙或或混凝土屋面反射率ρw=50%；
混凝土地面的反射率ρF=30%；
.5动力系统设计
.5.1启动方式的选择
本设计中所涉及的防水泵、喷淋泵等应用水泵和送风机、排风排烟机等电机全为鼠笼型电动机。
当鼠笼型电动机启动时，符合下列条件，电动机应全压启动：
（1）机械能承受电动机全压启动的冲击转矩；
（2）电动机启动时，其端子的电压应不低于额定电压的90%，电动机不频繁启动时，不宜低于额定电压的85%；
（3）电动机启动时，应不影响其他负荷的正常运行；
（4）制造厂对电动机的启动方式无特殊要求。
本设计中各电机均有单独回路供电，启动时对其他负荷并无影响。
且小区配电间引来电源在电机启动时端子的电压为额定电压的96%，给排水、通风工程所选择各电机全能全压启动。
故本设计中各电机的启动方式选择全压启动。
.5.2主电路的设计
主电路的设计主要是完成电路的保护，所有交流电动机均应装设相间短路保护，同时本设计中的所有电机断电后的损失将比过载、低压时大，故只需再考虑断相保护
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