【電氣工程及其自動化】某住宅電氣設(shè)計

本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）某住宅電氣工程設(shè)計二級學院信息科學與技術(shù)學院專業(yè)電氣工程及其自動化完成日期2014年5月10日A基礎(chǔ)理論B應(yīng)用研究C調(diào)查報告D其他目錄1緒論111課題意義112設(shè)計工況12低壓配電系統(tǒng)設(shè)計221負荷分級222低壓配電系統(tǒng)接地形式223供電要求324負荷計算425計算及配電系統(tǒng)圖626斷路器及導線的選擇7261導線的選擇7262斷路器的選擇8263配電箱的選擇83照明系統(tǒng)設(shè)計931總則932照明光源的選擇933照明燈具的選擇934照明方式1035住宅照明一般設(shè)計原則1036照度計算1037照明負荷平面布置12371配電線路的敷設(shè)12372布線上的配置和要求124配電箱、開關(guān)、插座的安裝1341照明配電箱的選擇1342開關(guān)的安裝1343照明插座的安裝13431插座安裝應(yīng)符合下列要求13432插座接線應(yīng)符合下列要求135結(jié)論14參考文獻15附錄16致謝20住宅電氣工程設(shè)計摘要本設(shè)計主要闡述了住宅電氣設(shè)計的設(shè)計依據(jù)、原則和方法。并從住宅負荷預測、供電電源、配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備選擇、用電安全、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能能等幾方面論述住宅電氣設(shè)計的內(nèi)容。最后通過AUTOCAD軟件繪制出系統(tǒng)，實現(xiàn)對某住宅電氣照明系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)鍵詞配電系統(tǒng)照明負荷ELECTRICALLIGHTINGDESIGNOFHOUSEABSTRACTTHISESSAYISGOINGTOANALYZETHEFOUNDATIONS,PRINCIPLESANDMETHODSANDDISCUSSESABOUTLOADFORECASTING,POWERSUPPLY,POWERDISTRIBUTIONSYSTEMS,ELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,ELECTRICALSAFETY,QUALITY,ENERGYSAVINGANDOTHERASPECTSFORRESIDENTIALELECTRICALDESIGNCONTENTFINALLY,DRAWOUTOFTHESYSTEMSOFTWARETOACHIEVEARESIDENTIALELECTRICLIGHTINGSYSTEMDESIGNBYAUTOCADKEYWORDSDISTRIBUTIONSYSTEM,LIGHTING,LOADFORECASTING1緒論11課題意義本次課題是某住宅樓電氣系統(tǒng)設(shè)計。通過具體的實例工程設(shè)計，初步掌握高層建筑強電系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，更好的將理論和實踐相結(jié)合，將大學四年來所學的課程及知識應(yīng)用到自己的專業(yè)中去，也為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。同時也可以更加詳細的學習建筑規(guī)范，AUTOCAD等繪制設(shè)計圖紙的軟件，掌握工程設(shè)計的程序的方法，提高自己獨立完成工程設(shè)計的實際操作和研究能力，初步建立工程意識。12設(shè)計工況本設(shè)計是七層樓一個單元的住宅，每層占地面積為54876M2，總負荷487KW，計算電流為5223A,本棟住宅樓一共有四梯，每梯有三到四戶，按照住宅布局格式可分為四類一居室，兩居室，三居室和復式，本住宅共有83戶。本次設(shè)計采用AUTOCAD2004作為設(shè)計軟件，根據(jù)提供的土建施工平面圖、剖面圖畫出電氣工程圖、配電系統(tǒng)。通過照度計算，確定燈具的種類和型號，結(jié)合其它一些用電設(shè)備，如洗衣機、空調(diào)、熱水器等，進行負荷計算，得出用電負荷。根據(jù)計算負荷來選取導線、各種負荷開關(guān)以及合理的布線方式。本次住宅照明設(shè)計是為了滿足住戶的舒適，保證照明質(zhì)量、經(jīng)濟合理、節(jié)約能量、便于維護、實用性強。本文主要闡述了該住宅樓各系統(tǒng)電氣設(shè)計的設(shè)計依據(jù)、原則和方法及設(shè)計選擇的結(jié)論等。論文主要包括四章內(nèi)容，本論文題目是某住宅的電氣工程設(shè)計，第一章是緒論，主要談?wù)務(wù)n題意義及設(shè)計工程概況。第二章為配供電系統(tǒng)設(shè)計，主要說明負荷等級的劃分及對應(yīng)的供電要求，負荷計算以及配電方式等內(nèi)容的相關(guān)原理、原則、方法等，通過負荷計算，確定各個系統(tǒng)照明負荷的容量，計算電流，以此選擇出斷路器、導線、配電箱等。畫出配電系統(tǒng)圖。第三章為一般照明，局部照明及應(yīng)急照明等內(nèi)容，并根據(jù)所給的公式計算相應(yīng)的數(shù)據(jù)，選擇出各個房間合適的燈具數(shù)量，開關(guān)的選擇及型號，具體的燈具選擇型號數(shù)量，開關(guān)大小，插座，照度的計算，畫出電氣照明圖。第四章為配電箱，開關(guān)，插座的安裝等。計算出用電負荷，完成導線、負荷開關(guān)的選取和合理布設(shè)方式，為用戶創(chuàng)造一個溫馨舒適的起居環(huán)境。2低壓配電系統(tǒng)設(shè)計21負荷分級人們根據(jù)電力負荷對供電可靠性的要求和電力負荷如果中斷供電將會在政治、經(jīng)濟上造成的損失和影響程度進行等級劃分，并根據(jù)負荷等級的劃分，對不同等級的負荷確定對它供電電源的要求。分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。本設(shè)計是七層樓一個單元的住宅，通過查閱民用建筑設(shè)計規(guī)范JGJ/T16921，第15頁的第二節(jié)“負荷分級及供電要求”中表322中可以知道，民用建筑負荷分級表里面沒有把10層一下的住宅樓的室內(nèi)用電作為一級或者二級負荷。同時，通過結(jié)合自身生活經(jīng)驗思考，對室內(nèi)中斷供電，不會造成人身傷亡，也不會在經(jīng)濟上造成巨大損失，不會對家用電氣造成嚴重的損壞，爆炸，也不會產(chǎn)生有毒氣體和火災等情況。所以，住宅樓的室內(nèi)用電為三級負荷。而公共照明和應(yīng)急照明作為二級負荷。22低壓配電系統(tǒng)接地形式低壓配電系統(tǒng)接地型式有如下幾種TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)內(nèi)，電源有一點與地直接連接，負荷側(cè)電氣裝置的外露可導電部分則通過PE線與該點連接。按照中性線（N）與保護線（PE）的組合情況，TN系統(tǒng)有以下三種類型TNS系統(tǒng)、TNC系統(tǒng)、TNCS系統(tǒng)TNC整個系統(tǒng)的中性線與保護線合一的TN系統(tǒng)。如圖1圖1TNC系統(tǒng)TNS整個系統(tǒng)的中性線與保護線分開的TN系統(tǒng)。如圖2圖2TNS系統(tǒng)TNCS系統(tǒng)中有一部分線路的中性線與保護線合一的TN系統(tǒng)。如圖3圖3TNCS系統(tǒng)本工程采用TNS系統(tǒng)，所有受電設(shè)備的外露可導電部分用PE線與系統(tǒng)接地點相連接。23供電要求1）作為三級負荷的室內(nèi)用電，供電沒有特別的要求。無需備用電源或者應(yīng)急電源，由一個電源供電即可，即由一根線路供電，從小區(qū)變電所引入一路380V/220V電源。2）對于公共照明，應(yīng)急照明的供電問題，作為二級負荷GB500522009供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范2第5頁，第307條，和工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊3第三版，第29頁，都有如下的闡述，一個用電設(shè)備如果為二級負荷，那它應(yīng)該用兩個不同而且獨立的電源供電，也就是用兩根線路供電，負責提供電源的有兩路。如果線路發(fā)生故障，可以自動切換電源而不至于中斷供電，或者在中斷后能在短時間內(nèi)恢復供電。如果負荷較小，或者因當?shù)貤l件所限而供電出現(xiàn)困難，可以用一根10KV的架空線供電。有了規(guī)范的具體要求，再結(jié)合前文提到的本次設(shè)計的具體情況，那就是住宅樓的二級負荷不大，公共照明，應(yīng)急照明很小。從可靠性和經(jīng)濟上考慮，本次設(shè)計不對住宅樓的二級負荷提供單獨的電源和變壓器，而是采用應(yīng)急電源。24負荷計算參照全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施（2009）電氣4負荷計算采用需要系數(shù)法。表1本工程需要系數(shù)及功率因素表需要系數(shù)功率因數(shù)動力設(shè)備081009一般照明081009單元配電箱060909總配電箱040609每單元配電箱有功功率XEPK（1）計算電流380COSJSI（2）用電設(shè)備計算負荷JSXEPK（3）QTG（4）2CSP（5）配電干線計算負荷CTK（6）CTQ（7）2CCSP（8）380CJSSI（9）式中KT同時系數(shù)KX需要系數(shù)Q用電設(shè)備組無功功率（KVAR）P用電設(shè)備組有功功率（KW）其他配電系統(tǒng)圖見附錄總負荷AL487EPKW06XKCOS085TAN32VARQ9CXEK0618ARK22234CCSPQKVA6153OSJSNIAU本住宅樓有4個單元，每個單元從總配電箱引出兩回電纜，一回帶13層的負荷，另一回帶47層的負荷。其中二四區(qū)的戶型一樣，因此，負荷也一樣。一區(qū)13層配電箱1AL84EPKW07XKCOS08559JSXEK331106COS8JJSNIAU一區(qū)47層配電箱2AL108EPKW07XKCOS5071856JSXEPKKW33015COSJJSNIAU二四區(qū)13層配電箱3AL、5AL、7AL75EPKW07XCOS0852JSXEKW331194COS80JJSNIAU二四區(qū)47層配電箱4AL、6AL、8AL93EPK7XKCOS506JSXEKW331106COS85JJSNIAU本住宅總共七層，四個單元，15層為普通戶型，67層包括普通戶型和復式戶型。按當?shù)毓╇娋止疽?，每一套房的計量電能表集中安裝在一樓電表間，采用放射式供電，分戶計量，電表規(guī)格型號最終應(yīng)由供電局確定，供電公司抄表到戶。本次設(shè)計按照住宅標準設(shè)計，住宅內(nèi)部將由業(yè)主進行二次裝修。本設(shè)計已預留電源，并按現(xiàn)行國家規(guī)范及當?shù)毓╇娋忠蟠_定各項照明指標。25計算及配電系統(tǒng)圖照明系統(tǒng)設(shè)計是整個設(shè)計的關(guān)鍵所在。照明供配電網(wǎng)絡(luò)由饋電線、干線和分支電線組成。饋電線是將電能從變電所低壓配電屏送至總照明配電箱（盤）的線路；干線是將電能從總照明配電箱（盤）送至各個照明配電箱的線路；分支線是將電能從各個分照明配電箱送至各個燈具的線路。而供配電網(wǎng)絡(luò)的接線可采用放射式、樹干式、環(huán)鏈式和混合式。本工程照明系統(tǒng)主要采用放射式供配電網(wǎng)絡(luò)接線方式。本住宅采用電纜埋地進線，總配電系統(tǒng)圖見圖4圖4總配電系統(tǒng)圖其他系統(tǒng)圖見附錄。26斷路器及導線的選擇261導線的選擇（1）電纜選擇原則1）根據(jù)計算負荷電流選斷路器整定值；2）根據(jù)斷路器整定值選電纜；3）導線及斷路器選擇時要前后級之間相互配合,前一級斷路器整定值至少比下一級斷路器整定值高一級；4）動力設(shè)備考慮自啟動影響,斷路器整定時要選高一級數(shù)值。（2）保護線截面要滿足短路熱穩(wěn)定的要求，按GB50054955低壓配電設(shè)計規(guī)范規(guī)定1）當相線截面小于16MM2時，保護線截面應(yīng)不小于相線截面2）當相線截面不大于35MM2且大于16MM2時，保護線截面應(yīng)不小于相線截面3）當相線截面大于35MM2時，保護線截面應(yīng)不小于相線截面的一半（3）選擇結(jié)果1）照明回路統(tǒng)一選用BV225,插座回路統(tǒng)一選用BV34；2）二居室的戶型選用BV3103）三居室及復式的戶型選用BV3162）每單元為三相五線，選用VV4501252）電源總進線為YJV4300。262斷路器的選擇（1）原則1）斷路器的額定工作電壓線路額定電壓；2）斷路器的額定短路通斷能力線路計算負載電流；3）斷路器的額定短路通斷能力線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流（一般按有效值計算）4）線路末端單相對短路電流125倍斷路器瞬時脫扣整定電流；5）斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓；6）斷路器用于照明電路時，電磁脫扣器的瞬時整定電流一般取負載電流的6倍；（2）選擇結(jié)果1）照明回路和普通插座回路選用1P的斷路器，型號為C65N/C16A；2）動力插座回路選用1P的斷路器，型號為C65N/C20A；3）每戶進戶線選用2P的斷路器，型號為C65N/C63A；4）由總配電箱引致單元配電箱選用4P的斷路器，型號為CW21600/200A；5）由小區(qū)變電所引致總配電箱選用4P的斷路器，型號為CW21600/1000A。263配電箱的選擇原則（1）根據(jù)負荷性質(zhì)和前途，確定是照明配電箱還是電力配電箱或計量配電箱燈；（2）根據(jù)控制對象負荷電流的大小，電壓等級以及保護要求，確定配電箱內(nèi)回路和各支路的開關(guān)電器，保護電器容量和電壓等級；（3）應(yīng)從使用環(huán)境和使用場合的要求，選擇配電箱的結(jié)構(gòu)形式。3照明系統(tǒng)設(shè)計31總則電氣照明設(shè)計的基本原則主要是安全、適用、經(jīng)濟、美觀。環(huán)境條件對照明設(shè)施有很大影響。要使照明設(shè)計與環(huán)境空間相協(xié)調(diào)，就要正確選擇照明方式、光源種類、燈泡功率、照明器數(shù)量、形式與光色、使照明在改善空間立體感、形成環(huán)境氣氛等方面發(fā)揮積極的作用。32照明光源的選擇照明光源選擇一般原則（1）發(fā)光效率高；（2）顯色性好，即顯色指數(shù)高；（3）使用壽命長；（4）啟動可靠、方便、快捷；（5）性能價格比高。33照明燈具的選擇燈具的主要功能是合理分配光源輻射的光通量，滿足環(huán)境和作業(yè)的配光要求，并且不產(chǎn)生眩光和嚴重的光幕反射。選擇燈具時，除考慮環(huán)境光分布和限制眩目的要求外，還應(yīng)考慮燈具的效率，選擇高光效燈具。在各類燈具中，熒光燈主要用于室內(nèi)照明，汞燈和鈉燈用于室外照明，也可將二者裝在一起作混光照明，這樣做光效高、耗電少、光色逼真、協(xié)調(diào)、視覺舒適。燈具選用的一般原則（1）使用安全防觸電和防火、防爆以及其他環(huán)境條件引起的危險；（2）提高能效選用燈具效率高、燈具配光和場所條件適應(yīng)，以及光通維持率高的燈具；（3）合理考慮功能性（良好的照明效果）、裝飾性（美觀、協(xié)調(diào)）、經(jīng)濟性（性價比高）和能源效益的結(jié)合；（4）限制眩光。34照明方式依據(jù)建筑照明設(shè)計規(guī)范6選擇照度是照明設(shè)計的重要問題，照度太低會損害視力，不合理的高照度則會浪費電力。選擇照度必須與所進行的視覺工作相適應(yīng)。在滿足標準照度的條件下，為節(jié)約電力，應(yīng)恰當?shù)剡x用一般照明、局部照明和混合照明三種方式，當一種光源不能滿足顯色性要求時，可采用兩種以上光源混合照明的方式，這樣既提高了光效，又改善了顯色性。另外，充分利用自然光，正確選擇自然采光，也能改善工作環(huán)境，使人感到舒適，有利于健康。充分利用室內(nèi)受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色墻面的反射系數(shù)可達7080，同樣能起到節(jié)電的作用。35住宅照明一般設(shè)計原則（1）住宅照明一般都是夜晚，因此選擇合適的照度以形成舒適的照明環(huán)境?？蛷d為了創(chuàng)照出溫暖，熱烈的氣氛，宜采用以白熾燈為光源的吊燈，為增加某活動面的照度，可采用局部照明。臥室照明采用吸頂燈，開關(guān)為普通開關(guān)，樓梯間采用人感式自動兼光控控制燈，廚房衛(wèi)生間采用防水防塵燈，餐廳采用以白熾燈為光源的吸頂燈。（2）住宅內(nèi)各房間燈具宜設(shè)置在房間中央，采用熒光燈時宜使燈具縱軸與水平視線平行。（3）在有計算機終端設(shè)備房間，應(yīng)避免在屏幕上出現(xiàn)人和實物（如燈具、家具、窗等）的映像36照度計算本設(shè)計采用利用系數(shù)法計算燈具數(shù)量計算方法AVEANUK（10）式中EAV工作面上的平均照度A工作面面積（M2）U利用系數(shù)，指投射到工作面上的光通量與光源光通量之比K維護系數(shù)光源的光通量（LM）例如，對于E戶型臥室A972,照度要求100LX,安裝高度275米，則查得2400LM，K08，U06根據(jù)室行空間比計算得到則套1097208446AVANUK其他燈具的數(shù)量也是根據(jù)上式來計算，如E戶型的結(jié)果如下所示表2類型房間S（M2）照度LX計算高度M燈具選擇套數(shù)臥室97210026吸頂熒光燈1臥室13810026吸頂熒光燈1主臥20615026熒光燈吸頂熒光燈11客廳275215026熒光燈吊花燈（白熾燈）1440廚房89115026吸頂熒光燈1E戶型陽臺89110026吸頂熒光燈1衛(wèi)生間5610026防水防塵燈137照明負荷平面布置371配電線路的敷設(shè)本工程采用的是導線穿焊接鋼管布線，配電線路應(yīng)該滿足敷設(shè)原則，穿金屬導管的交流線路，應(yīng)將同一回路的所有相導體和中性導體穿于同一根導管內(nèi)。不同回路的線路不應(yīng)穿于同一根管路內(nèi)，但符合下列情況時可穿在同一根管路內(nèi)。（1）標稱值電壓為50V及以下的回路；（2）同一照明燈具的幾個回路（3）同類照明的幾個回路，但管內(nèi)絕緣導線的根數(shù)不應(yīng)多于8根。372布線上的配置和要求室內(nèi)配線除一般要求安全可靠，布線整齊合理，安裝牢固外，在技術(shù)上還要求（1）配線時應(yīng)盡量避免導線有接頭，若有中間接頭必須采用壓接或焊接，穿在管內(nèi)的導線，不允許有接頭，接頭應(yīng)放在接線盒或燈頭盒內(nèi)。（2）導線應(yīng)能更換，導線的連接或分支處，不應(yīng)受到機械力的作用。（3）當導線穿過樓板，墻壁時，要加裝保護套管。（4）暗配管要求管路短而暢通，彎頭要少，管子的內(nèi)徑不得小于管內(nèi)導線束直徑的15倍，管內(nèi)導線不得超過8根。（5）線路應(yīng)盡可能避開熱源，不在發(fā)熱的表面敷設(shè)。（6）布置的位置，應(yīng)便于檢查和維修。為防止漏電，線路的對地電阻不應(yīng)小于05M?；芈吩O(shè)計規(guī)則（1）每一照明單相分支回路的電流不宜超過16A，單支回路所帶燈具（插座）數(shù)量應(yīng)滿足相關(guān)要求，一般最多可以帶燈具20盞，插座10只。（2）供電半徑應(yīng)滿足要求，一般不超過30米。（3）插座不宜和照明燈接在同一分支回路。（4）盡量使三相所帶負荷平衡。4配電箱、開關(guān)、插座的安裝41照明配電箱的選擇本工程照明配電箱采用嵌入式安裝，其總配電箱安裝在一層強電室，再分別引線至各層的分配電箱。安裝配電箱時，其垂直偏差不應(yīng)大于3MM，其面板四周邊緣應(yīng)緊貼墻面，箱體與建筑物接觸的部分應(yīng)刷防腐漆。配電箱的安裝高度，底邊距地面一般為14M。配電箱內(nèi)裝設(shè)螺旋式保險器，其電源線應(yīng)接在中間觸點的端子上，負荷線接在螺紋的端子上。配電箱內(nèi)，分別設(shè)置零線（N）和保護地線（PE線）匯流排，零線和保護地線經(jīng)匯流排配出。配電箱上各回路應(yīng)有標牌，以標明用電回路的名稱。42開關(guān)的安裝安裝在同一建筑物、構(gòu)筑物內(nèi)的開關(guān)，宜采用同一系列的產(chǎn)品，開關(guān)的通斷位置應(yīng)一致，且操作靈活、接觸可靠。本工程的照明開關(guān)安裝的位置距門框的距離為01503M，開關(guān)面板底邊距地面高度為13M，相線應(yīng)經(jīng)開關(guān)控制。43照明插座的安裝431插座安裝應(yīng)符合下列要求（1）不同電流種類或不同電壓等級的插座安裝在一起時，應(yīng)有明顯標志加以區(qū)別且其插座頭與插座造型要有區(qū)別，防止插錯；（2）攜帶式或移動式燈具用的插座，單相宜用三孔插座，三相應(yīng)用四孔插座。其接地孔應(yīng)與接地線或零線可靠聯(lián)接；（3）一般插座距地高度03M，同一場所安裝的插座高度應(yīng)盡量一致，也可視建筑設(shè)計需要安裝432插座接線應(yīng)符合下列要求（1）單相兩孔插座，兩對插座，右孔或上孔接相線，左孔或下孔接零線；（2）單相三孔及三相四孔及三相五孔插座的接地或接零線應(yīng)在上方；接地（PE）或接零（PEN）線在插座間不串聯(lián)連接。5結(jié)論現(xiàn)代建筑電氣是以電能、電氣設(shè)備、電氣技術(shù)、計算機技術(shù)、無線電技術(shù)和通信技術(shù)為手段來創(chuàng)造、維持和改善建筑或建筑群室內(nèi)空間的電、光、熱、聲和通信環(huán)境，并將隨著科技的進步向更加完善的自動化、節(jié)能化、信息化和智能化方向發(fā)展。隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對建筑中有關(guān)照明、室內(nèi)供電線路、接地防雷、消防安全、有線電視和通信等系統(tǒng)的要求也是越來越高，這促使了建筑電氣技術(shù)無論在橫向上還是縱向上將更進一步的