高层楼宇供配电毕业设计

目录

第1章绪论 (1)

1.1课题研究的目的意义 (1)

1.2国内外研究现状 (2)

1.3论文研究内容 (2)

第2章供电系统设计 (4)

2.1负荷分级及供电措施 (4)

2.2本工程的负荷计算 (5)

2.3供电系统中插座的选择 (8)

第3章照明系统设计 (15)

3.1一般照明 (15)

3.2应急照明 (18)

3.3照明计算 (19)

第4章防雷接地系统 (28)

4.1防雷等级 (28)

4.2防雷的措施 (28)

4.3接地装置 (30)

4.4本工程防雷的设计 (30)

第1章绪论

1.1 课题研究的目的意义

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，一个稳定可靠的供配电系统对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义。因此在当今全球资源紧张的局势下，一个好的供配电系统设计，对于节约能源、保护环境、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。

供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：

(1)安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。

(2)可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。

(3)优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。

(4)经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。

另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。通过设计，可更好

的熟悉有关高层建筑国家的有关规范、标准和规定；熟悉高层建筑电气及照明系统设计的内容；树立科学技术与工程经济相统一的辨证观点；培养综合应用所学的理论知识分析解决工程实际问题的能力；了解建筑电气的特点；掌握建筑电气设计计算的方法和步骤；熟悉照明灯具的选择和铺设；并在进行工程计算、工程制图、文字处理等方面得到初步训练；为以后从事高层建筑电气工程设计、照明系统设计运行及管理工作打下必要的基础。

1.2 国内外研究现状

随着我国经济的发展，居民对用电量的要求越来越高。家用电器从八十年代的黑白电视机、收音机、电风扇、洗衣机，到现在的大屏幕彩色电视机、DVD 、微波炉、消毒柜、电脑、电热水器、空调等，有的家庭甚至拥有好几部空调。此外，一些大功率家用电器设备也逐步进入百姓家庭，比如电灶(即热式电热水器)、小型中央空调等。家用电器发展之迅猛，已大大超过人们对住户面积的要求，将来的发展速度更是难以预料。再加上我国人民生活水平的不断提高，通讯与信息技术的发展，人们对楼宇设计的要求标准也不断向智能化过渡。作为建筑业的一个主要组成部分的电气设计在如何提高，满足时代的要求，也有了很大的发展。在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护，其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏。近年，已提出了人身安全的观点，住宅的电气设计首先是要考虑到人身的安全，并且可靠、舒适、美观和利于发展。

1.3 论文研究内容

建筑电气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。

强电部分的设计包括低压配电系统，动力照明干线系统，配电箱系统和导线电缆的敷设。目前设计中比较深化的是火灾报警及消防联动系统与综合布线系统两部分。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，因此设计好弱电的各个子系统，对节约投资、提高智能化水平是有重要意义的。本次设计的对象——高层住宅楼，地下一层，地上26层。每层8户，每层面积筑电气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。而弱电部分包括有线电视及卫星电视系统，通信系统，广播扩声系统，火灾自动报警与消防联动系统还有综合布线系统为9942m ，总面积为258442m ，在设计中包括走道照明，值班照明，障碍照明，安防系统用电，客梯用电，排污泵，生活

水泵用电，设计中有强电设计，包括低压配电，电气照明，建筑物防雷,接地安全，还有弱电设计，其中包括火灾自动报警系统，通信系统,有线电视和卫星接收系统。

第2章供电系统设计

2.1 负荷分级及供电措施

2.1.1 负荷分级及供电要求

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：

(1)符合下列情况之一时，应为一级负荷：

①中断供电将造成人身伤亡时。

②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。

③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。

(2)符合下列情况之一时，应为二级负荷：

①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。

②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。

(3)不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。

2.1.2 负荷等级

民用建筑电气负荷，根据建筑物在政治、经济上的重要性或用电设备对供电可靠性的要求，分为三级。即一级负荷、二级负荷、三级负荷。

建筑高层10层以下是三级负荷，10-19层为二级负荷，19层以上为一级负荷，本建筑为一类高层住宅建筑，为一级负荷。

2.1.3 本高层住宅楼的负荷分级与供电措施

本工程为一高层住宅楼，消防栓泵、消防电梯、应急照明等消防设备为一级负荷，普通电梯、生活水泵和弱电机房为二级负荷，采用双电源供电，从附近两变电站引入两回路，采用单母线分段制，中间设联络柜，并在最末一级配电箱处设置自动切换装置。其它照明用电为三级负荷[1]。

2.2 本工程的负荷计算

2.2.1 负荷计算的方法

(1)需要系数法。用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

(2)利用系数法。采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。

(3)单位面积功率法、单位指标法。

一般情况下，在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法；对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。

设备容量的计算：

在计算用户的设备容量时，应先对单台设备或用电设备组进行下列处理再相加：

①单台设备的设备容量一般取其名牌上的额定容量或额定功率。

②连续工作的电动机的设备容量即名牌上的额定功率，是轴输出有功功率，未计入电动机本身的损耗。

③短时工作电机，需考虑使用系数。

④照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上附属设备的功率。如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、高压汞灯，均为灯泡的额定功率加上镇流器的损耗。低压卤钨灯、低压钠灯为灯泡额定功率加上变压器的功耗。

⑤成组用电设备的设备容量不包括备用设备。

⑥消防设备与火灾时必然切除的设备取其大者计入总设备容量。

计算容量的计算：

①方案设计阶段确定计算容量时，采用单位指标法计算、并根据计算结果确定电力变压器的容量和台数，各类建筑物的用电指标如表2-1[2]。

表2-1 各类建筑物的用电指标

建筑类别

用电指标(W/㎡) 建筑类别 用电指标(W/㎡) 公寓

30～50 医院 40～70 旅馆

40～70 高等学校 20～40 办公

40～80 中小学 12～20 商业

一般：40～80 展览馆 50～80 大中型：70～130 体育

40～70 演播室 250～500 剧场 50～80 汽车库 8～15

②施工图阶段采用需要系数法。

计算容量(计算负荷、有功功率)：

e x js P K P ?= (2-1)

式中,js P ——计算容量kW ；

x K ——需要系数；

e P ——设备容量；

视在容量(视在功率)：

?cos /js js P S = (2-2)

无功负荷(无功功率)：

P S Q 2js

2js js -= (2-3) ?tg P Q ?=js js (2-4)

单相负荷均衡的分配到三相上。当无法使三相完全平衡，且最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷10%时，应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算，否则按三相对称负荷计算。

同类设备的计算容量，可以将设备容量的算数和乘以需要系数。不同类型的设备的视在功率，应将其有功负荷和无功负荷分别相加后求其均方根。

Q P s

S 2j 2

js js += (2-5) 表2-2 需要系数及功率因数表

负荷名称 规模(台数)

需要系数 (K) 功率因数 (?cos ) 备注 照明

面积＜500m 2

1～0.9 0.9～1 含插座容量，荧光灯就地补偿或采用电子镇流器 500～3000 m 2

0.9～0.7 0.9 3000～15000 m 2

0.75～0.55 ＞15000 m 2

0.6～0.4 商场照明 0.9～0.7

续表2-2

负荷名称规模(台数) 需要系数(K x) 功率因数

(?

cos) 备注

冷冻机房锅炉房1～3台0.9～0.7

0.8～0.85 ＞3台0.7～0.6

热力站、水泵房、

通风机1～5台1～0.8

0.8～0.85 ＞5台0.8～0.6

电梯0.18～0.22 0.7(交流梯) 0.8(直流梯)

洗衣机房厨房≤100kW 0.4～0.5

0.8～0.9 ＞100kW 0.3～0.4

窗式空调4～10台0.8～0.6

0.8 10～50台0.6～0.4

50台以上0.4～0.3

舞台照明＜200 kW 1～0.6

0.9～1 ＞200 kW 0.6～0.4

注：(1)一般动力设备为3台及以下时，需要系数取为K x=1。

(2)大面积集中控制的灯比相同建筑面积的多个小房间分散控制的灯的需要

系数大。插座容量的比例大时，需要系数的选择可以偏小些。

2.2.2 本高层住宅楼的负荷计算

本设计采用单位面积法计算负荷，按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式如下：

η

?

?

=S

p e d

pm(2-6) 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

η值按照住户数量多寡不同取不同的数值：一般情况下，用户数量在25～100户的取0.6；用户数量在101～200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35。

本建筑有200户住宅户，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，大城市为60～80W/m2。本文取60W/m2，住宅面积可分为三类：80 m2以下的为小型，60～100 m2为中型，100 m2以上为大型。此小区住宅为中型住宅，本文取中型住宅7200W，建筑实际最大负荷为524kW。

2.2.3 其它负荷计算方法

(1)电梯：

∑

=i(2-7)

?

PDη

PD

D

式中，PD——电梯实际最大总负荷，kW

PDi——单部电梯负荷，kW

ηD——多部电梯运行时的同时系数(取值范围见下表)

电梯同时系数一览表

电梯台数 1 2 3 4 5 6 (12)

同时系数 1 0.91 0.85 0.8 0.76 0.72 …0.48

电梯用电负荷计算：

电梯的负荷分级

电梯的负荷分级应符合2.2.1的负荷分级规范要求。客梯的供电要求应符合下列要求：

一级负荷的客梯，应由引自两路独立电源的专用回路供电；

二级负荷的客梯，可由两回路供电，其中一回路应为专用回路；

三级负荷的客梯，宜由建筑物低压配电柜以一路专用回路供电，当有困难时，电源可由同层配电箱接引；

因本工程电梯建筑为高层，在本设计中，电梯用电由用户从建筑电表下表位或配电室内自行接引低压电源。

电梯负荷：

=D

?

PDη台电梯×0.8 =46.4 kW

=

PD

∑

4

kW

5.

i?

14

2.3 供电系统中插座的选择

2.3.1 设计原则及要求

(1)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。

2.3.2 插座的选择

用途要求：

(1)当插座需要降低安装高度时，应选用安全型(带保护门)插座。

(2)对专门用来使用电视机的插座，可选用带开关圆孔二级插座，使用时关闭开关，可延长机器本身开关的使用寿命。

(3)防溅型插座，适用于潮湿场所，插座有一个防溅罩盖，插头插入后可放下罩盖，可防止潮气或水滴进入插孔内。

(4)用于接插电源时有触电危险的家用电器(如洗衣机等)，应采用带开关能断开电源的三孔插座。

技术要求：

(1)插座在通过1.25倍额定电流时，其导电部分的温升不应超过40oС。

(2)插座的塑料零件表面无气泡、裂纹、肿胀、明显的擦伤和毛刺等缺陷，并应具有良好的光泽。

(3)额定电流为：6、10A时，接线端子上应能可靠的连接一根与两根1～2.52

m m 导线，额定电流为15A时，接线端子上应能可靠的连接一根与两根1.5～42

m m导线、

(4)插座额定电流为25A时，接线端子应能可靠的连接一根与两根2.5～62

m m的导线。

(4)接地的三级插座从其顶面看时，以接地极为起点，按顺时针方向，依次为“相”，“中”线极。

(5)交流、直流或不同电压等级的插座安装在同一场所时，应有明显的区别，且必须选择不同结构、不同规格和不能互换的插座，应按交流、直流或不同电压等级区别使用。

2.3.3 插座的安装

依据《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-93，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。