某别墅照明供电系统设计_毕业设计

天津城市建设管理职业技术学院

毕业设计说明书

题目：某别墅照明供电系统设计

目录

内容摘要 (1)

一、绪论 (2)

(一)花园式别墅概述 (2)

（二）工程概述 (2)

二、电气照明设计 (3)

（一）照明设计概述 (3)

（二）照明设计步骤 (4)

（三）别墅各部分照明对设计的要求 (4)

（四）照明设计的注意事项 (5)

（五）照明设计的计算 (6)

（六）插座设计 (12)

三、配电系统的设计 (14)

（一）配电系统概述 (14)

（二）别墅配电设计要求 (14)

（三）建筑供配电的负荷计算 (15)

四、技术经济分析 (17)

致谢 (19)

参考文献 (20)

内容摘要

别墅照明节能一直是人们关心的问题，本建筑成功的降低功耗，节约成本。但不减人们对建筑美感，舒适度。

本设计为花园式别墅2#楼电气设计，主要是强电：包括供配电系统设计、照明设计（灯具数量和种类的选择、照度计算及开关和插座的选择等）。选题的性质、难度、份量本设计为花园式别墅 2#楼电气设计，与实际工程紧密结合，具有较强的实用价值。选题的综合训练要求。强电主要是了解了供配电系统的进线、配线方式，负荷计算；照明系统的灯具选择和开关控制。

关键词：电气，照度计算，照明配电系统的计算

某别墅照明供电系统设计

一、绪论

随着人民生活水平的提高，居民家用电器的种类和数量也迅速增加，使生活用电量增长较快，以前别墅电气设计的容量选择及布线等方法已不能适应当前的实际情况，因此有必要就当前别墅的电气设计提出一些新的看法。

（一）花园式别墅概述

花园式别墅的建设应从使用功能上为出发，以居民的“舒适、安全、方便”为目标，在此基础上做到“以人为本”、“节能为重”和“环境优先”；别墅智能化使物业管理更加高效、周到和系统，能够更好的为居民服务。使得别墅智能化和建筑设计的初衷融汇一体，达到统一。

随着科学技术和信息技术的发展人们对居住和工作环境条件的改善会有更高的要求。建筑电气工程必须与之相适应才能充分发挥现代建筑的功能，满足人民日益增长的物质文化生活的需要。建筑电气设计要突出以人为本的设计原则。设计不但要做到适用、安全、节能、经济、方便、美观、便于安装与维修，而且还要适应时代的发展在经济条件许可的情况下设计尽可能高起点、具有超前性并采用经过国家认定评估推荐的新材料和新产品，运用研究开发的新技术成果提高科技含量。

（二）工程概况

国内现状：

别墅的电气设计是别墅设计的一个重要组成部分，他对于别墅建筑的美观、实现别墅建筑的使用功能、保障居住者的生命财产安全、降低别墅造价，均具有一定的影响。目前，别墅电气设计的理论体系和实践经验虽然日趋成熟，但在别墅电气设计实践中，仍有一些问题值得进一步探讨。

近年来随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，全国各地尤其是人口密集的大城市为了改善人们的居住条件，其房地产业、安居工程不断扩大和发展。一些富裕起来的人们都相继搬进了新居。这无疑是件大好事，但有关部门的调查回访得到的信息是房屋电气的设计容量往往偏小，经常出现过负荷跳闸或导线被烧现象；有的房间插座偏少，插座布置不合理；还有的忽视了浴室的辅助电位联结。某些高层别墅地下室人防工程，可能是开发商为了减少投资，也可能是设计上的不合理，有些人防工程战时预留管线和设备不到位，位置走向不合理，有些管线竖井强电、弱布线没有采取隔断措施，有些在管道井敷设的电缆仍采用含卤浓度较高的聚氯乙烯电缆。在全国乃至世界，对火灾事故的调查结果表明，其电线绝缘老化，引起短路着火比例占火灾事故的一半以上。

本设计为花园式别墅 2#楼的电气设计。该楼占地面积约 300 平方米，本设计强电部分为：配电系统设计、电气照明及插座设计设计。

本设计图纸共二张（见附图1附图2），即二张照明平面图供配电设计：旧的别墅供电方式一般都在附近 10kV 变压器台低压侧直接引电源至小区，而且一个变压器台所带的负荷也比较大，大多数变压器台同时供应几个小区和一些零散的别墅群的生活用电，造成变压器台经常过载，在夏季用电高峰期更加严重，经常造成 10kV 线路过载跳闸，甚至有时造成变压器过载烧坏。另外，人们对供电可靠性(这里指停电时间)要求也不断提高。因此，我们对新建别墅的供电方式应该有所改变。

(1)在新建别墅内配套建配电房。配电房由配电室和变压器室组成，高、低压进出线均采用电缆并敷设于电缆沟或电缆保护管内。如果一些别墅公用面积较小，也可以采用预装式变电站(美式箱变)，这样可以节约用电，但投资比前者大些。

(2)供电方式有多种选择。其一，10kV 高压侧双电源进线(该方式可以通过分段开关或箱式变的四工位开关来实现环网功能)，经联络开关柜后至变压器；低压侧采用单母线分段，正常情况下分段运行。其二，10kV 高压侧单电源进线，低压侧单母线分段或不分段。前一种方式可靠性较高，但投资大，适用于较高档的别墅，特别是有高层建筑的别墅；后一种方式可靠性较前一种低，但投资省。从目前的情况来看，后一种方式的供电可靠性已能够满足普通的生活用电，一般采用后种方式，但考虑以后的发展，配电室应该预留有安装高压进线柜的位置。

综合以上两点，当前别墅应该配套建立配电房或箱式变；同时，10kV电源进线应该预留 2 回进线位置(以保证供电可靠性及环网功能的实现)，首期可以根据实际情况只接入 1 回 10kV 进线。

本设计采用需用系数法计算并确定用户的计算负荷和短路电流，并将其作为选择断路器、电线电缆、电度表、隔离开关等低压电器设备的依据。

电气照明及插座：照明系统的设计是在照度要素和要求的基础上，满足照度均匀度，亮度均匀度，眩光的限制与利用，颜色对比，阴影的处理，照度的稳定性等的要求，利用单位容量法对光源和灯具进行选择和布置。然后根据各回路的计算电流来选择使用的开关，插座，导线，断路器等器件。根据规范要求对别墅内的插座进行布置，其中热水器、燃气炉和空调插座由单独回路供电。

节电的设计方案，应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。采用合理的配电方式，采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施。这里就涉及到供电电源要求、高低压配电线路、变电所、用电设备等一系列的问题。

二、电气照明设计

（一）照明设计概述

如今的城市，缺少了夜生活几乎是不能想象的。这其中，照明技术做了不可替代的作用。天然照明受到自然条件的限制，不能根据人们的需求得到随时可用，明暗可调，光线稳定的采光。当黑暗来临或光线不足时，往往需要工人照明，在有些场合，为了突出某种特定气氛，也采用人工照明的方法。建筑电气照明设计能保证人们从事正常的生产、生活、延长人们享受生活的时间。本设计的照明设计的主要任务是根据实际生活条件和要求，结合经济技术的可能性，选择配光合理的光源，合理的照度分布，从而达到美观、舒适的效果。内容主要包括光源的选择、灯具的布置、照度计算等方面，目的是要增强整个设计方案的适用性、安全性、现代性和可拓展性，符合以人为本的宗旨。

⑴照明的组成：电气照明是有照明和灯具设计和照明灯具设计两部分组成的。照明供电包括电能的生产、输送、分配、控制。它由电源、导线、控制和保护设备及用电设备组成。照明灯具设计包括选择光能的产生、传播、分配和消耗吸收，它由光电源、灯具、室内外空间、建筑物表面和人的工作面组成。

⑵照明设计的内容：建筑电气照明设计包括确定电源和供电方式，选择照明配电网形式，选择电气设备、导线和敷设方式。照明灯具设计应包括内容有：选择照明方式、选择电源、确定照度标准选择照明灯具并进行布置、进行照度计算和确定光源的功率。

⑶照明设计的原则：电气照明设计的原则是安全、适用、经济、美观。即电气设计首先要考虑的是安全、运行可靠、安装和维护方便。适用是指能够提供必要的照明质量以满足工作、生活和学习的需要。经济性包括两方面：一是采用先进的科学技术充分发挥照明设备的效益，以减少费用获得较大的照明效果;照明器具具装饰房间、美化环境的作用应结合建筑设计作合理的安排。

（二）照明设计的步骤

本设计中电气照明设计的基本步骤：

⑴根据规范要求对照明场所的视觉工作要求以及室内环境情况确定设计照度。

⑵综合规范要求以及室内装饰的色彩对配光和光色的要求选择光源和灯具。

⑶综合考虑住户要求来选择照明方式和布置灯具的方案，使室内照明场的所光照环境更为理想。

⑷按照综合布灯方案，验算室内的照度值并确定照明场所的灯具容量和数量。

⑸综合上述因素确定照明控制方案和配电系统方案。

⑹计算各支线、支干线的计算电流。选定导线型号和截面，穿线保护管的材质和管径。

⑺选择空气断路器、电度表以及其他保护装置的规格和型号。

⑻绘制照明设计平面图。

（三）别墅各部分照明对设计的要求

1、起居室的照明设计

起居室或客厅是招待客人、朋友聚会以及进行其他一些活动场所，有的还具备餐厅功能。因为其人员活动较多，所以对照明的要求也较高。照明要适应环境亮度和气氛的变化而选用不同的光源。照明灯具的选择也应和吊顶取得一致，如果顶棚装饰豪华，最好选用光线可以达到顶棚的悬挂式或吸顶式照明器；对室内重点照明可以辅以局部照明，如投光灯，窗帷照明等。如果要造成欢乐的气氛，还可以采用花灯照明。照明控制应满足不同需要时的启闭，所以开关位置应设在出入口或便于出入启闭照明灯的地方。以便人们能方便的对灯具进行控制。

2、卧室的照明设计：

卧室是睡眠和休息的场所。因其功能的不同对照明的要求也不同：睡眠时室内光线要低柔，可以选用床边脚灯；穿衣时，要求匀质光，光源要从衣镜和人的前方上部照射，避免产生逆光；卧室通常还兼做家庭主妇的化妆用房，化妆时的照明要尽可能选用显色性好的光源不要从正前方照射脸部，最好两侧也有辅助灯光防止化装不均匀。人们在卧室内往往还要进行一些家务或阅读书报活动，因此应设置一些插座，便于增设台灯，作为辅助光源。

3、厨房的照明设计：

厨房实际上是一种工作室，因此它需要事实上无阴影的常规照明。要照亮所有的表面，不仅是水平工作面，还包括垂直工作面以方便在碗碟橱中寻找东西。隐藏式顶棚灯或向上照射的灯能够提供基本的背景光。使用灯具的数目决定于房间的大小。工作面上的条形照明提供了工作所需的明亮的光。它们大多通常隐藏在安装在墙壁上的装置之下。光源安置在这些装置之上，光线有装饰顶棚的效果。聚光灯可以被用来突出某一特征，或者在.炊具或排放着碟子。如果您有一个两倍饭厅那么大的厨房，可以用照明来模糊它与烹饪区的界线，并将它们分离开来。例如，贴近桌面向下照射在其上的温暖的光将创造出一个亲密的空间，并将人们

吸引到桌子周围。侧灯、台灯或立式灯，多半带有一个浅褐色或陶器颜色的灯，将提供一个完全不同的，柔和的就餐氛围。最后的技巧－卤素照明充分利用了您的食物的本来颜色。自然的白光确实使您的食物看起来更加多彩而可口。如果厨房内有专用的配菜台或厨房用餐，则在它的上方应采用悬式照明器。此外还要注意应选用易清洗耐腐蚀的灯具。除在天花板或墙上设置普通照明外，在切菜配菜部位可设置辅助照明，一般选用长条管灯设在边框的较暗处，光线柔和而明亮，利于操作。

4、卫生间照明：

卫生间照明控制应设在门外。考虑到卫生间一般都是浴室和厕所兼用，照明灯具宜使用防水防潮式。照明时宜适当提高照度标准。照明器具安装要避免从坐便器的顶上或背面射而出现阴影；吸顶式应开热水龙头或位于浴缸上方。装有排气的卫生间，常将他的控制开关和一般照明器联动，以保证坐便时空气流通。卫生间是以柔和的光线为主。照度要求不高，要求光线均匀。光源本身还要有防水功能、散热功能和不易积水的结构。一般光源设计在天花和墙壁。其实很多情况下浴室吸顶的风机中的光线较暗，比理想照度要差，浴霸由于是强光发热光线太强都不适合浴室照明。应当有专门的照明光源来解决问题。而对光线的显色指数要求不高，白炽灯、荧光灯、气体灯都可以。相对来讲我比较主张墙面光，这样可以减少顶光源带来的阴影效应。光源最好离净身处近些，只要水源碰不到就可以。

（四）照明设计的注意事项

1、一般要求

随着小康生活水平目标的实现，人们对居住环境有了更高的要求，一个好的别墅照明设施可创造一个良好的别墅环境，因此别墅内应配备相应水平的照明设施。一般别墅中主要有下列不同功能的房间：客厅、餐厅、卧室(主卧室、次卧室)、厨房、卫生问等。客厅：此间为别墅中活动最多，对照明要求也最高。它的主要功能为会客、看电视、听音乐和其它娱乐活动。照度要求不高，但整个环境应比较明亮，并最好有变化。卧室：卧室主要用来睡觉或小息，有时也在桌边或床上看看书。因此照明的要求是整个环境不必太亮，但局部(如床头和书桌上)应有较高的照度。卧室整个环境应是温馨、安静。餐厅：餐厅的功能就是就餐，光应集中在餐桌上。厨房：厨房的灯具应考虑防潮，除设置一般照明外，煤气罩上的排油烟机上带有局部照明。卫生间：卫生间的照明灯具应选用防水防潮灯具及瓷质防水灯头并做接地。楼梯照明采用声光控制开关。随着人们生活环境的不断改善，智能化照明控制系统将进人家庭中，智能化照明控制是数字式、模块式和分布式的控制系统，各种控制及信号能集中连接到一个网络上实现。

照明设计要充分考虑周围环境以及施工的需要。避免产生眩光，视觉工作的环境必须舒适。照明器件应易于维护检修，维修、检查要有足够的明亮度。存在危险的场所要安装警戒标志灯。在气候环境特殊的地区要选择适应环境要求的照明器件。

2、灯具的选择

灯具的基本功能是提供照度。在选择灯具时，除了美观外，要注意一些基本技术性能。要知道荧光灯比白炽灯光效高，直接照明比间接照明灯具效率高，吸顶安装比嵌入安装灯具效率高，高效率的灯具和合理的安装方式才能保证照度并节约用电。要注意保持各部分亮度平衡，营造舒适的气氛。要根据室内装修确定照明的中心，合理利用吊装花灯、壁灯、筒灯、射灯以及不同光源的光色创造居

住环境。还要注意灯具的防护和维修问题。潮湿场所(如浴室)要用防潮型灯具；向上反射的灯具容易附着灰尘等。

3、开关的选择

照明开关种类繁多，有拉线开关、扳动开关、跷板开关、防雨开关等，选择时应从实用、质量、美观、价格等几个方面来考虑，其数量取决于照明支路数。选用开关时最好能选用同一系列的产品。要试试开关的手感和声音，要注意厂家承诺的开关次数等。

在现实生活中，常发现这样的情况：一套刚建成交付使用的别墅，经用户二次装修以后，原有的电气设施基本上都被弃用，造成人力、物力的巨大浪费，这里有用户的原因．也有许多是原有电气设计考虑不周，实际情况表明：用户要改变的并不是供电系统，而是供电系统末端的电气设施位置。如果我们能在设计中妥善处理好这些细节问题，必将为用户的二次装修带来极大的方便，也能有效的避免各种不必要的浪费。针对本设计因为考虑到是新别墅，新户入住后各个用户对照明的要求不一样，为避免二次装修带来的浪费灯具都采用临电，开关也选用廉价的，新住户装修根据自己的条件在进行选择。

（五）照明设计的计算

为了避免烦琐的计算，一般的民用建筑中常采用单位容量法进行照明计算，这种方法可根据不同的照明形式，不同的计算高度，不同的房间面积和不同的平均照度要求，应用利用系数法计算出单位面积安装功率（W/m2），列成表格，供设计时查用。

单位容量法适用于均匀的一般照明计算,它主要计算每单位被照面积所需的灯具安装功率:

W=P/S

P-全部灯具安装功率,瓦;

S-被照面积,平方米

单位容量W取决与下列各种因素；灯具形式，最小照度Emin计算高度h,房间面积S，等。根据已知的面积及所选的灯具形式，最小照度E，计算高度h，从表中可查出W，利用上述公式算出全部灯泡的中总安装功率P。然后除以从最佳布置灯具方法所得出的灯具数量，即得灯具功率。依据民用建筑照明设计标准GBJ133－90选择灯具应满足光源的显色指数，色表，别墅建筑照明的照度标准值，维护系数。

光源的显色指数

表3.3.2

显色指数分组一般显色指数(Ra) 适用场所举例

ⅠRa≥80客房、卧室、绘图室等辨色要求很高的场所Ⅱ60≤Ra＜80 办公室、休息室等辨色要求较高的场所

Ⅲ40≤Ra＜60 行李房等辨色要求一般的场所

ⅣRa＜40 库房等辨色要求不高的场所

光源的色表分组

表3.3.1

色表分组色表特征相关色温

(K)

适用场所举例

Ⅰ暖＜3300 客房、卧室等

Ⅱ中间3300～

5300

办公室、图书馆等

Ⅲ冷＞5300 高照度水平或白天需补充自然光的房间

表 2-3 别墅建筑照明的照度标准值

别墅建筑照明的照度标准值

表2.2.6

类别参考平面及其高度

照度标准值(lx) 低中高

起居室、卧室一般活动区0.75m水平面20 30 50 书写、阅读0.75m水平面150 200 300

起居室、卧室床头阅读0.75m水平面75 100 150 精细作业0.75m水平面200 300 500

餐厅或方厅、厨房0.75m水平面20 90 50

卫生间0.75m水平面10 15 20

楼梯间地面 5 10 15

在照明设计时，应根据光源的光通衰减、灯具积尘和房间表面污染引起照度值降低的程度，除以表2.1.4中的维护系数。

维护系数

表2.1.4

环境污染特征工作房间或场所

维护系数

白炽灯、荧光灯、高光强

气体放电灯

卤钨灯

清洁住宅卧室、办公室、餐厅、

阅览室、绘图室等

0.75 0.80

一般商店营业厅、候车、船室、

影剧院观众厅等

0.70 0.75

污染严重厨房0.65 0.70

照明计算：

一、一楼照度计算

1．厨房照度计算；

面积：5.5*3

照度要求：300LX

方案：选用T9 LED日光灯18W的6400K的w/256pcs贴片发光二极管1盏周围用品

名：LED球泡灯型号：C35功率：5W*10

总光通量：3500LX+480*10LX=8300LX

室空间系数：RCR=5*H*(L+W)\(L*W)

=5*2*(5.5*3)\(5.5*3)

=5.05

利用系数N=0.9

Eav=Φ*U*DF*N\(L*W)

=8300*0.9*0.7*1\(5.5*3)

=317lx

照明功率密度校验：

照明功率密度=300|317*（72*1）|（5.5*3）

=4.8W\M2<<9 W\M2

满足节能标准。

2．早餐厅照度计算：

面积7.5*3

照度要求：300LX

方案：选用T9 LED日光灯18W的6400K的w/256pcs贴片发光二极管1盏周围用品

名：LED球泡灯型号：C35功率：5W*16

总光通量：3500LX+480*16LX=11180LX

室空间系数：RCR=5*H*(L+W)\(L*W)

=5*2*（7.5+3）|（7.5*3）

=4.67

利用系数N=0.9

Eav=Φ*U*DF*N\(L*W)

=11180*0.7*0.9*1\(7.5*3)

=313lx

照明功率密度校验：

照明功率密度=300|313*（72*1）|（7.5*3）

=3.2W\M2<<9 W\M2

满足节能标准

3．餐具室照度计算

面积1.2*1.2

照度要求：300LX

方案：选用LED球泡灯型号：C35功率：5W*1

Eav=320 LX

照明功率密度校验满足节能标准.

4．餐厅照度计算：

面积：3*3.5

照度要求：400LX

方案：选用T9 LED日光灯18W的6400K的w/256pcs贴片发光二极管1盏周围用品

名：LED球泡灯型号：C35功率：5W*8

Eav=415 LX

照明功率密度校验满足节能标准.

5．书房照度计算：

面积：3*3.5

照度要求：400LX

方案：选用T9 LED日光灯18W的6400K的w/256pcs贴片发光二极管1盏周围用品

名：LED球泡灯型号：C35功率：5W*8

Eav=415 LX

照明功率密度校验满足节能标准.

6．一楼贮藏室照度计算：

面积：1.2*1.2*0.5+1.2*0.3=1.8 M2

照度要求：50LX

方案：选用LED球泡灯型号：C35功率：1W*1

Eav= 50LX

照明功率密度校验满足节能标准.

7．洗衣房照度计算：

面积：3*3M2

照度要求：200LX

方案：选用T9 LED日光灯12W的6400K的w/256pcs贴片发光二极管1盏周围用品

名：LED球泡灯型号：C35功率：5W*4

Eav= 212LX

照明功率密度校验满足节能标准.

8．一楼卫生间照度计算：

面积：2.5*3M2

照度要求：50LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*4

Eav= 48LX

照明功率密度校验满足节能标准.

9．车库照度计算：

面积：6*3+1.5*1.2*2=21.6M2

照度要求：50LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*12

Eav= 46LX

照明功率密度校验满足节能标准.

二．二楼照度计算

1.客厅上空照度计算：

面积：5*3.5+ 2*7=31.5M2高度+6.2M

照度要求：300LX

方案：中央吊灯LED日光灯管108灯144灯*1 LED球泡灯型号：C35功率：18W*12

Eav= 322LX

照明功率密度校验满足节能标准.

2.卧室1照度计算：

面积：5*3.5M2

照度要求：30LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*1

LED球泡灯型号：C35功率：1W*4

Eav= 32LX

照明功率密度校验满足节能标准.

3.卧室2照度计算：

面积：5*3.5M2

照度要求：30LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*1

LED球泡灯型号：C35功率：1W*4

Eav= 32LX

照明功率密度校验满足节能标准.

4.二楼卫生间1照度计算：

面积：2*2.2M2

照度要求：50LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*4

Eav= 48LX

照明功率密度校验满足节能标准.

5.二楼走廊照度计算：

面积：1.8*7+2*1.5=15.6M2

照度要求：20LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：1W*10

Eav= 21LX

照明功率密度校验满足节能标准.

6.客厅上空照度计算：

面积：5*5M2高度+6.2M

照度要求：300LX

方案：中央吊灯LED日光灯管108灯144灯*1 LED球泡灯型号：C35功率：18W*8

Eav= 312LX

照明功率密度校验满足节能标准.

7.主卧室照度计算：

面积：5*5M2

照度要求：30LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*1

LED球泡灯型号：C35功率：1W*8

照明功率密度校验满足节能标准.

休息区照度计算：

面积：3*1.5M2

照度要求：30LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：1W*2

照明功率密度校验满足节能标准.

8.二楼卫生间2照度计算：

面积：5*3M2

照度要求：50LX

方案：LED球泡灯型号：C35功率：5W*6

Eav= 56LX

照明功率密度校验满足节能标准.

。

（六）插座设计

1、插座设计的现状

过去，居民用电是简单的照明型，每户别墅内照明和插座的分支回路数过少。随着我国经济的发展，居民用电的需求越来越高，从科用电的角度考虑应该增加分支回路。这样每回路的负荷减小，回路负荷电流减小，实际等于增加线路截面，可以降低线路温升，减慢线路绝缘老化，增长线路使用寿命。同时减少每回路的阻抗，这对降低别墅谐波电压，减少谐波危害是十分有利的。别墅内有足够的分支回路数量，就有条件将产生谐波的非线性负荷电器和对谐波敏感的电器做到分回路供电。这样非线性负荷电流在其分支回路的阻抗上产生的谐波电压降就不可能危害另一回路的敏感电器。而且当某一线路进行检修或因故跳闸时，停电的范围小，对家庭生活造成不便的影响也较小。

目前我国别墅内实际设计的插座数量也偏少，为此居民不得不随意乱拉电线和加接插座板。由于居民缺乏电气安全知识，多用双芯单层的绝缘绞线来接插座板。这种电线没有护套，易因挤压损坏而破坏绝缘，又因不注意加接 PE 线，使所接家用电器不能接地。而插座板有一部分为不符合标准产品，其接触压力和接触面积均不足，负荷电流稍大插座板即因接触不良而产生异常高温。因此，乱拉电线，在别墅内常引起人身电击和电气火灾事故。总结前人来的教训，在别墅内适当增加插座的数量。在插座回路上一般需装设对接地故障反应灵敏，能瞬时跳闸的 30mA 的漏电保护器，能保证当插座回路上常接用的金属外壳的手握式或移动式电器发生相线碰到外壳接地故障，使人体迅速脱离电的接触，保证用电安全。

2、设计方案

插座的位置及数量应根据电器的使用情况和室内装修的美观来确定，增加回路、插座的数量，花费投资和土建其它专业相比是有限的，但换来的却是电气安全和使用方便。所以从长远看，实际上不是多花钱而是节省钱。在一般的别墅平面电气设计中，考虑用电的安全和方便，本设计插座的设计为：

⑴卧室：主卧室均设置三个插座，其他卧室均设置两个插座。插座距地 0.3m。在距地2.3m 设置空调插座。

⑵起居室：起居室是家庭成员的聚集场所，主要家具有电视柜、沙发、茶几等。客厅是电器布置较多的地方，并且也是人们活动较多的地方，以往设计的插

座往往被沙发或其它的家具挡住。一般电视柜靠客厅中的一面墙设置，沙发靠另一面墙设置，这样，本设计电视插座就应在客厅中短墙的角上．电话插座宜在沙发转角茶几旁的墙上，电源插座也应布置在相应的位置。起居室均设置五个插座。其中空调插座距地 2.3m，其余插座距地 0.3m。

⑶书房：书房是人们学习工作的地方，现代别墅用户一般要用到计算机等现代化设备，所以书房均设置两个插座（距地 0.3m）。

⑷厨房：厨房设置三个插座。应设置冰箱插座(距地 1.8m)、抽油烟机插座(距地

1.8m)。

⑸卫生间：因为本此设计的别墅设有洗衣房所以不在卫生间设置洗衣机插座。卫生间均设置镜箱插座(距地 1.8 m)、浴室均设置电热水器插座(带开关距地 1.8m)，均应加装防潮盖。

⑹洗衣房：洗衣房均设置两个插座（距地 1.8m），应加装防潮盖。

⑺为防止过电压造成家用电器损坏，每个采用用电保护装置的插座回路应带过电压保护。

⑻考虑厨房电器数量的日益增多，为防止插座回路过负荷，将厨房插座回路与一般插座回路分开。

⑼卫生间内插座回路与厨房插座、空调插座、普通插座回路分开设置。

⑽除空调插座外，其它插座回路均须采用漏电保护装置。

⑾房间的空调插座皆为单独一个回路，插座装高距地不低于 1.8m。空调为固定设备，可不选用过电保护装置进行保护。但须选用相线、中性线同时断开的开关电器(双极开关)。

按 GB 50054-95 低电配电设计规范规定，别墅低压配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护。采用低压断路器来实现短路、过负载保护，配合采用漏电保护器实现接地故障保护。设保护电器的作用：一个是防电击用，另一个是防电气火灾用。根据民用建筑电气设计规范 11.9.1.11 条规定：“在插座回路中装设漏电保护和过、欠电压保护功能的装置。”故在带有插座的回路均应设防电击用漏电断路器，选用带延时产品，以便与插座回路的漏电断路器达到协调配合。每分支回路断路器选用能同时切断相线、中性线的断路器，如果保护装置只断开相线，在零、火反接时或发生接地故障时，N 线对地电位升高，这是十分危险的，新的别墅

设计规范已对此做出明确规定。

三、配电系统的设计

（一）配电系统概述

随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档别墅越来越多。准确计算出别墅的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。

供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。

供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：

⑴正确选择变压器的变压比和电压分接头。

⑵降低系统阻抗。

⑶采取补偿无功功率措施。

⑷宜使三相负荷平衡。

（二）别墅配电设计要求

别墅配电设计必须满足居民的安全、方便和美观的基本条件，即应做到供电可靠并保证电源质量；尽可能做到界限简单并且有一定的灵活性；保证操作安全、维修方便。保证电源质量及保证电源电压质量和保证电源频率质量。别墅配电设计，首先考虑别墅用电负荷等级、每户用电量和用电计量方式，然后，确定配电系统方式，合理选择线路保护电器。

1、负荷分级

负荷分级的相关规范：

电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：

符合下列情况之一时，应为一级负荷：

⑴中断供电将造成人身伤亡时。

⑵中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

⑶中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、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，应视为特别重要的负荷。

符合下列情况之一时，应为二级负荷：

⑴中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

⑵中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

本工程的负荷情况：

本工程为多层普通别墅，属于规范规定的三级负荷。三级负荷虽然对供电的可靠性要求不高，只需一路电源供电。但设计时，也尽量使供电系统简单，配电级数少，易管理维护。

2、配电线路的保护

别墅配电线路的保护是为防止人身受电击。防止人身受电击一般有两种：一种称为防止直接接触带电体的保护，简称为防直接接触保护或防止借电击保护。这是指电气线路和设备在正常工作条件下，人身接触机器带电体造成的人身受电击。另一种是房间及接触带电体的保护，简称防间接接触保护或防间接接触保护。这是指电气线路和设备的外露可导电部分，在正常情况下它是不导电的，在故障情况下，由于绝缘损坏导致电气设备外露可导电部分，如外壳带电。当人身触及带电外壳时，会造成伤亡事故。用于防止触及故障情况下带电的电气线路和设备外壳、套管或其他外露可导电部分引起的人身受电事故的保护，称为防间接电击

保护。

别墅内配电线路的主要保护有：短路保护、过负荷保护和接地保护。别墅内配电线路的这些保护内容，主要通过设在楼内或户内的配线柜或配电箱得的断路器来实现的。在选择时应注意：

⑴要确定选用断路器的额定电压和额定频率；

⑵其额定电流应等于或大于其所控回路的最大工作电流，还应承在一定条件下的过电流；

⑶应满足断路条件下的动稳定和热稳定，选择断路器断开短路电流是的通断能力；

⑷还应考虑断路器的使用场所的外界条件，主要考虑电气设备的安装高度和潮湿环境，若电气安装在特殊环境下，应选择与环境相适应的特殊电气。

另外，由于一座别墅的住户多，住户内使用的照明及家用电器是别墅线路的最终保护对象，所以，在确定配电系统及选择断路器时，应尽可能在某一户内发生短路保护时，只切断故障回路或户内功能供电回路，而不影响其他住户正常供电。配电线路上下级间的动作时限应有选择性，各机件尽可能实现配合。

（三）建筑供配电的负荷计算

（查《民用建筑电气手册》上册P737）本工程供配电需用系数法计算过程如下：

表3-1 需用系数表

类别kd cosΦtgΦ

白炽灯0.6~0.7 1.0 0

荧光灯（无补偿）0.55 1.52

空调0.7~0.8 0.8 0.75

小型电热设备0.3~0.5 0.95 0.33

水泵0.75~0.8 0.8 0.75

电梯0.35~0.5 0.8 0.75(15吨以下)

消防用电0.4~0.6 0.8 0.75

电冰箱0.6~0.7 0.7 1.02

除尘器0.3 0.85 0.62

风机0.75~0.85 0.8 0.75

家用电器0.5~0.55 0.75 0.88

冷冻机0.85~0.9 0.8 0.75

卫生用通风机0.65 0.8 0.75

由于民别墅进户线均为单向电路故：Ic= Pc /(U N ·cosΦ)(A)

计算过程:

用户配电箱中回路数量分为两种，空调回路中设 2 个空调插座,每个插座功率设为 1 千五百瓦.故总功率为3千瓦.

卫生间插座中一条回路共二个插座，设其功率为100 瓦，800 瓦，共 900

瓦。

一条回路三个插座，设其功率为 100 瓦，100 瓦，800 瓦，共 1 千瓦。

厨房插座一条回路三个插座,设其功率为150 瓦，150 瓦,500 瓦，共 800 瓦。

一般插座共十二个, 设其功率为100 瓦,共 1.2 千瓦。

空调:

Pc=2×1500=3000(W)

Ic= Pc /(U N ·cosΦ)=3/（0.22×0.8）=17(A ) 一. 一楼照明负荷计算

厨房18+5*10=68 W

早餐厅18+5*16=98W

餐具室5W

餐厅18+5*8=58W

书房18+5*8=58W

一楼贮藏室1w

洗衣房5*4=20w

一楼卫生间5*4=20w

车库5*12=60W

共计388W

二. 二楼照明负荷计算

客厅上空 500+18*12=716W

卧室1 5+1*4=9W

卧室2 5+1*4=9W

二楼卫生间1 5*4=20W

二楼走廊10W

客厅上空 500+18*8=644W

主卧室5*1+10=15W

二楼卫生间2 5*6=30W

二楼贮藏室3W

共计1456W

照明负荷共1844W

三.一楼预留负荷计算

厨房:插孔10KW*5 油烟机500W 冰箱2000W

早餐厅：插孔10KW*2

餐具室无

餐厅：插孔10KW*2

书房：10KW*2

一楼贮藏室无

洗衣房: 10KW*2

一楼卫生间: 10KW*2

车库10KW*4

共计192.5KW

四.二楼预留负荷计算

客厅上空10KW*4

卧室110KW*2

卧室2 10KW*2

二楼卫生间1 10KW*2

二楼走廊10KW*2

客厅上空10KW*4

主卧室10KW*2

二楼卫生间2 10KW*2

二楼贮藏室无

共计：200KW

根据实际需要系数. 实际使用系数.计算总负荷

(388+1456)/0.9+(192.5+200)K*0.1*0.6/0.9=28KW

备注：（KA=0.6 KX=0.1. 功率因数=0.9）

查表414A-23

进户线为LJ型铝绞线额定截面：25M M2实际截面25.4 M M2

预留插孔10KW*KA*KX/功率因数

本次设计根据规范每户选用电容量按 30KW进行负荷计算。按负荷密度 50W/㎡进行计算，则选用30KW正确。低压配电柜 AL1 配出一个电力线路，则它的负荷为：

It=Ijs×1.2=132.2×1.2=158.6A

断路器选型：由于脱扣电流为 158.6，因此断路器选用 HSM1-200E 160A.其他两个电力线路同理选用同样型号。供电线缆型号和敷设方式：采用的是 3 根截面为 10平方毫米耐压等级是 500V的聚氯乙烯绝缘铜芯电缆，穿内径为 25 毫米的塑料管暗敷，即(BVV-500V 3×10 PVC25)。同理，对另外两个集中电表箱(BX)的断路器选型。

低压配电柜 AL1 总负荷计算：

Pe= 336KW

Pc=Kd×Pe =0.7×336=235.2KW(其中 Kd=0.7)

Qc= Pc×tgφ=235.2×0.48=113kvar(其中 cosφ =0.9) = 2 2

1132.235 + =261kVA Sc= 2 2

QcPc +Ijs= Sc/(1.732×0.38)=328.2A

It=Ijs×1.2=328.2×1.2=394A

由低压配线柜向三个集中表箱配电，因此选择低压配电柜中的断路器型号为HSM1-200E 200A。公共照明的断路器选择 TIB2 32C6。每户照明断路器选择 TIB2 32C16,插座选用带漏电保护的 TIB2 32C16。

从小区配电站引向低压配电柜的电缆根据计算可以选用 VV22-1KV 4*120 S100,即耐压等级为 1 千伏 4 根截面积为 120 平方毫米的钢带铠装聚氯乙烯绝缘电缆（穿直径 100毫米的镀锌钢管），从低压配电柜引向集中表箱的电缆可以选用 BV-500V 4*50+1*25 S50,从集中表箱引向用户箱可选用 BVV-500V 3*10 PVC25。

四、技术经济分析

在比较复杂的多层民用建筑中，电气技术与经济价值则成为衡量一个工程水平高低的最直接的方面。传统的建筑电气设计已不能满足现代人们生活的需求。社会不断进步，人们对别墅水平已有了更高的要求。因此，设计人员的能力也有了大大的提高，对一些基本的设计得心应手。

本工程的设计基本满足了我国现行建筑电气设计的现行技术规范的要求，并且充分考虑到技术的可行性、可靠性、合理性以及优越性等方面的要求。本次

设计的技术与经济的合理性是一个必须考虑的重要指标，现在根据可靠性、先进性、经济性、高效性等方面对以完成的各个系统设计进行技术经济分析。

照明设计中，灯源的的选择主要有荧光灯和白炽灯，对比两种光源荧光灯所提供的照度更大，但费用较高，而白炽灯所提供的照度更小，但费用较低。在设计过程中主要根据房间的用途确定房间所需的最低照度，对照度要求较高的房间选择照度更大的荧光灯，以减少灯具安装的瓦数。对照度要求较低的房间选择照度更小的白炽灯，在满足房间照度的前提下可以减少安装费用。在楼梯间选择由声和光进行控制的白炽灯，来减少不必要的电能损耗。

本设计中给每户设置的设备容量，基本了满足高档别墅在近几年的要求。同时，在户内设置多组插座，方便居住者并满足安全用电的要求。从经济角度看，主要是对工程中的具体设备在保证安全使用的基础上达到经济合理。在设备选型中，通过对同类产品的比较，选择出适合别墅用户使用的适合的节能型产品。灯具多数选用节能环保型荧光灯，符合我国“绿色照明”的要求。灯具和线缆不仅要节能环保，而且还要符合节约的原则。消防等弱电虽没涉及，但本工程仍具备，从而使本建筑更加安全合理。

本次设计现已完成，此工程能够符合当今建筑行业的发展要求，已经基本可以投入实际应用，但可能还有不足之处，有待于在今后的设计中加强和改进。随着科技水平的不断进步，建筑电气也会不断的发展和提高，新的电气设备电气元件会不断的出现，设计水平也会不断的提高，建筑将更加智能化、多功能化，更加符合人们的安全舒适经济实用的需求，建筑的性价比也会更高。