【電氣工程及其自動化】某學生宿舍樓電氣工程設計

本科生畢業(yè)設計（論文）某學生宿舍樓電氣工程設計二級學院信息科學與技術學院專業(yè)電氣工程及其自動化完成日期2013年5月10日A基礎理論B應用研究C調查報告D其他目錄摘要11前言211選題的背景和意義2111國內外研究概況2112選題的目的及意義212工程概述32照明系統(tǒng)設計321光源及燈具選擇的原則3211光源的選擇原則3212本設計的光源與燈具選擇422照度4221本設計的照度計算423應急照明設計53供配電系統(tǒng)設計631負荷分級及供電措施6311負荷等級6312配電系統(tǒng)原則732負荷計算7321負荷計算的介紹7322具體的負荷計算733導線型號及截面選擇1134斷路器的選擇13結論14參考文獻15致謝16附錄16某學生宿舍樓電氣工程設計摘要該論文主要闡述了某學生宿舍電氣設計的設計依據(jù)、原則和方法及設計選擇的結論。在照明設計除了遵循“實用、舒適、安全”的設計原則以外，還應注重環(huán)保和節(jié)能本著節(jié)能的原則，選擇熒光燈為光源，通過照度計算，確定最佳光源數(shù)，為學生們創(chuàng)造了一個良好的學習、休息環(huán)境。本學生宿舍樓電氣設計為畢業(yè)設計，其目的是通過設計實踐，綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決建筑電氣設計問題的能力，為未來的工作奠定堅實的基礎。關鍵詞照度計算；負荷計算；強電設計；弱電設計；綜合布線THEDISCUSSOFELECTRICALDESIGNINSTUDENTDORMITORIESABSTRACTTHISTHESISMAINLYEXPLAINSTHEELECTRICALDESIGNBASIS,PRINCIPLE,METHODSANDTHECONCLUSIONOFTHEDESIGNCHOICEINEACHSYSTEMINTHEDESIGNOFCERTAINSTUDENTDORMITORIESINTHEPROCESSOFLIGHTINGSYSTEMDESIGN,THEPRINCIPLEOFAPPLICATION,COMFORT,SAFETYSHOULDBECONSIDERED,ANDENVIRONMENTALPROTECTIONANDENERGYSAVINGSHOULDBETAKENINTOACCOUNTASWELLCHOOSESTHEFLUORESCENTLAMPISTHEPHOTOSOURCE,THROUGHTHEDEGREEOFILLUMINATIONCOMPUTATION,DETERMINEDTHEBESTPHOTOSOURCENUMBER,HASCREATEDONECOMFORTABLY,THEBRIGHTLIFE,THELEISUREENVIRONMENTFORTHESTUDENTSANDTEACHERSTHISELECTRICALDESIGNOFTHESCHOOLDORMITORIESBUILDINGISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDINTENSITYOFILLUMINATIONCALCULATION；LOADCALCULATION,；HIGHDESIGN；LOWDESIGNINTEGRATEDWIRING1前言11選題的背景和意義111國內外研究概況現(xiàn)代民用建筑電氣技術是以電能、電子、電器設備及電氣技術為手段來創(chuàng)造、維持和改善人民居住或工作的生活環(huán)境的一門跨學科的綜合性的技術科學是現(xiàn)代民用建筑電氣技術的定義，它是強電和弱電與具體建筑的有機結合。在認真執(zhí)行國家技術經濟政策和有關國家標準和規(guī)范的前提下，進行工業(yè)與民用建筑建筑電氣的設計，并滿足保障人身、設備及建筑物安全、供電可靠、電能節(jié)約、技術先進和經濟合理，是現(xiàn)代建筑電氣設計所要達到的要求。因此，在現(xiàn)代電氣設計的要求下，隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對有關供配電、照明、消防、防雷與接地、通信、有線電視、網絡等系統(tǒng)的要求越來越高，使得建筑開始走向高品質、多功能領域，并進一步向多功能的縱深方向和綜合應用方向發(fā)展。建筑電氣設計是在認真執(zhí)行國家技術經濟政策和有關國家標準和規(guī)范的前提下，進行工業(yè)與民用建筑建筑電氣的設計，并滿足保障人身、設備及建筑物安全、供電可靠、電能節(jié)約、技術先進和經濟合理。112選題的目的及意義近年來，隨著全國各個高校的擴大招生，學生宿舍樓是校園建筑的主要組成部分也如雨后春筍般出現(xiàn)。隨著時代和科學技術的發(fā)展，學生公寓的電氣設計其包含的內容也越來越多。學生能努力學習，圓滿完成學業(yè)，與他們能夠很好地睡眠休息是分不開的，校園生活區(qū)的學生公寓配電的設計就顯得格外重要。學生不但可以舒適地休息，還可以方便、安全地使用各種電氣設備，如照明燈具、空調、電扇、通訊、電腦網絡等設備；教室是學生學習的主要場所，要提供完善的教學設施來進行教學，同時也要提供舒適的環(huán)境，因此，風扇、網絡以及電視也就必不可少。通過該畢業(yè)設計，學生可綜合應用所學照明設計技術、電氣控制技術、供配電等技術，對校園生活區(qū)的學生宿舍和教室配電合理設計。學生不但可以舒適地休息，還可以方便、安全地使用各種電氣設備。同時在設計一個學生宿舍樓建筑電氣設計的過程中得到全面鍛煉，為畢業(yè)走向工作崗位打下堅實基礎。12工程概述本工程某學生宿舍電氣設計，一共五層。其中，一層為值班室、盥洗間、廁所、兩間無障礙宿舍和27間標準宿舍房間，2至5層為標準層，每層分別有盥洗間、廁所和32間標準宿舍房間，每層高3M，占地面積近1200。總計算負荷為18493KW，總計算電流為31218A。二層到五層布局相同。此次設計的目的是通過對該學生宿舍照明系統(tǒng)的設計實踐，綜合運用所學知識，貫徹執(zhí)行我國建筑電氣行業(yè)有關方針政策，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電氣工程設計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎。2照明系統(tǒng)設計21光源及燈具選擇的原則在照明系統(tǒng)的設計中，光源及燈具的選擇占有重要的地位，通過選擇合理的燈具及光源，合理計算它們的數(shù)量及型號，合理配置，給學生提供良好的學習及休息環(huán)境，同時注意響應國家節(jié)能的號召，從而達到綠色照明的效果。本節(jié)主要從光源及燈具的選擇原則，按照國家建筑照明標準，選擇本次設計中的光源及燈具。211光源的選擇原則1要滿足場所使用對顯色性的要求2合適的色溫；3較穩(wěn)定的發(fā)光包括限制電壓的波動和偏移造成的光通變化，和電源交變導致的頻閃；4良好的啟點特性；5更高光效，達到更好的節(jié)能、環(huán)保效果；6使用壽命更長；7性能價格比好。212本設計的光源與燈具選擇根據(jù)照明光源及燈具的選擇原則，本建筑主要照度標準及光源、燈型選擇如下（走廊、廁所為0米工作面照度，其它為075米工作面照度）1、值班室100LX單管熒光燈2、走廊50LX白熾燈3、門廳100LX單管熒光燈4、衛(wèi)生間75LX白熾燈22照度目前，由于國家標準中對學生宿舍不同場所的照度值尚無具體的規(guī)定，因此在學生宿舍的照明設計中，通常是參考國家標準中對居住建筑照明標準值的規(guī)定，充分考慮學生宿舍的特點，來合理地選擇其照度標準值，這是照明設計成敗的關鍵。國家標準建筑照明設計標準GB500342004中居住建筑部分房間或場所的照明標準值見表31表21居住建筑照明標準值房間或場所參考平面及其高度照度標準（LX）顯色指數(shù)RA一般活動100起居室書寫、閱讀075M水平面30080衛(wèi)生間075M水平面10080注宜用混合照明221本設計的照度計算寢室是學生休息和學習的地方，既要求有較高的照度，又要求能夠創(chuàng)造一個團結、寧靜、和諧的氣氛。因此，燈具的造型、格調不宜過于華麗，一般采用半直接型單管熒光燈具，在房間中央吸頂安裝，作為一般照明。根據(jù)建筑照明設計標準6135003920014611條，居住建筑照度標準為150LX時，燈具數(shù)量計算如下計算方法利用系數(shù)平均照度法照明設計手冊基本公式AUKNE（21）22式中光通量,N光源數(shù)量,U利用系數(shù),A工作面面積M2K燈具維護系數(shù)。房間長度546M,房間寬度336M,計算高度225M,利用系數(shù)060維護系數(shù)080,光源種類普通直管熒光燈光源型號功率,光通YZ40RR36W日光色2000LM照度要求15000LX功率密度要求1100W/M2計算結果建議燈具數(shù)3照度校驗15039LX總功率10800W功率密度589W/M2折算功率密度563所以，該學生宿舍內一般照明可以選擇三只單管熒光燈燈具，按垂直于外窗方向均勻布置，吸頂安裝。衛(wèi)生間環(huán)境濕度大，宜選用防水防塵燈，吸頂安裝。23應急照明設計應急照明設計要求1、應急照明作為正常照明的一部分同時使用時，應有單獨的控制開關，且控制開關面板宜與一般照明開關面板相區(qū)別或選用帶指示燈型。2、應急照明不作為正常照明的一部分同時使用時，當正常照明因故停電，應急照明電源宜自動投入。3、公共場所的安全出口、疏散出口應設指示燈。4、疏散應急照明宜設在墻面或頂棚上，安全出口標志宜設在出口的頂部，疏散走道的指示標志宜設在疏散走道及其拐角處距地面100M以下的墻上，走道疏散標志燈的間距不應大于20M。5、應急照明和疏散指示標志，可采用蓄電池作備用電源，且連續(xù)供電時間不應少于20MIN。本工程的應急照明燈具的選擇與布置本宿舍樓的下列部位設置應急照明樓梯間、疏散走道和走道長度超過20M的內走道。本設計中在樓梯間、疏散走道和走道選用自帶應急電源的三管格柵熒光燈，既可以作為不同照明，還能起到應急照明的效果。此外，應急照明必須選用能瞬時啟動的光源，并有單獨的控制開關。3供配電系統(tǒng)設計31負荷分級及供電措施311負荷等級根據(jù)民用建筑電氣設計規(guī)范的規(guī)定，電力負荷應根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經濟損失上所造成的影響程度進行分級，并應符合下列規(guī)定1一級負荷（1）中斷供電將造成人身傷亡者；（2）中斷供電將造成重大政治影響者；（3）中斷供電將造成重大經濟損失者（4）中斷供電將造成公共場所秩序嚴重混亂者。2在一級負荷中，當中斷供電將造成重大設備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要的場所不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。3二級負荷（1）中斷供電將造成較大政治影響者；（2）中斷供電將造成較大經濟損失者；（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。4不屬于一級負荷和二級負荷的屬于三級負荷。在本設計中學宿舍樓中，根據(jù)負荷等級的分類，學生宿舍為三級負荷。312配電系統(tǒng)原則配電系統(tǒng)設計應滿足供電可靠性和電壓質量的要求。配電系統(tǒng)以三級保護為宜。系統(tǒng)結構不宜復雜，在操作安全、檢修方便的前提下，應有一定的靈活性。配電線路或配電室及配電箱應設置在負荷中心，以最大限度地減小導線截面，降低電能損耗。同一用電設備性質相同或接近，應有同一線路供電；不同性質的用電設備應有不同支路的線路供電。在三相供電線路中，單相用電設備應均勻地分配到三相線路，應盡可能做到三相平衡。由單相負荷分配不均勻所引起的中性線電流，不得超過額定電流的25。每一相的電流在滿載時不得超過額定電流值。在配電系統(tǒng)中的配電屏、箱應留有適當?shù)膫溆没芈?。選擇導線截面也應適當留有余量。32負荷計算321負荷計算的介紹計算負荷的概念供電系統(tǒng)在正常情況下可靠地運行，則其中每一個元件（包括變壓器、開關設備、導線、電纜等）都必須進行正確的選擇。除了滿足工作電壓的要求以外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。所謂計算負荷，就是按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的電氣設備的一個假定負荷，計算負荷產生的熱效應和實際變動負荷產生的最大熱效應相等。根據(jù)計算負荷產生選擇導體（導線、電纜）及電器，則以計算負荷持續(xù)運行時，導體及電器的最高溫升不會超過允許值。322具體的負荷計算負荷計算采用需要系數(shù)法用電設備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，當采用需要系數(shù)計算負荷時，應將配電干線范圍內的用電設備按類型統(tǒng)一劃組。配電干線的計算負荷為各用電設備組的計算負荷之和再乘以同時系數(shù)。變電所或配電所的計算負荷，為各配電干線計算負荷之和再乘以同時系數(shù)。計算變電所高壓側負荷，應加上變壓器的功率損耗。（1）單組用電設備組的計算負荷NJSJS2JJSJSJSEXJSU3SIPQCOK式中計算有功功率，（KW）；需要系數(shù)；設備容量，（KW）計算視在功率，（KVA）；計算無功功率，（KVAR）；計算電流，（A）；設配額定電壓，（KV）。（2）配電干線或變電所的有功、無功和視在計算負荷PKTCQT2CCS380IJ式中同時系數(shù)；Q用電設備組無功功率（KVAR）；P用電設備組有功功率（KW）（3）三相照明線路的計算電流為COS380KIEXJ（4）例如對配電箱AL負荷計算，XK09，COS09計算有功功率KW72039PEXJS計算視在功率VACOSJSJS計算無功功率KAR3172PQ2JSJS計算電流64130UINCJ斷路器整定值選25A，導線可選BV34，其載流量大于25A。圖31值班室配電箱又如，對干線配電箱AP1計算一層層配電箱的計算有功功率PLW1為315KW，二層到五層配電箱的計算有功功率PLW2PLW5都為378KW，公共照明配電箱PLW6為6KW，70K,9COSX設備容量KW718643751PPP6LW5L4LW3L2LW1LE計算有功功率KW9218EXJS計算視在功率VA74690COSJS計算無功功率KAR9763201PQ2JS計算電流93807146U3INCJ斷路器整定值選為250A,電纜可選BV4X1201X70P100，其載流量大于250A。圖32總配電箱（5）根據(jù)民用建筑設計規(guī)范要求，在三相供電系統(tǒng)中，單相負荷應均衡的分配到三相上，當單相負荷的總計算容量小于計算范圍內三相負荷總計算量的15時，全部按三相對稱負荷計算；當超過15時，應將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相負荷相加，配電系統(tǒng)中的配電屏、配電箱應設有適當?shù)膫溆没芈贰Ｈ绻O備為單相負荷，進線配電箱電源為三相電源，則等效設備三相容量應按最大負荷相所接單相設備容量的3倍計算。以一層層配電箱AW1A為例，該照明箱共14回路。KW15PP13LW0L7LW4L1LWA6L4LL8L5L2LB212LW9L6LW3LC則設備容量K45PE計算有功功率KW531470PKEXJS計算電流898CO38IJSJS33導線型號及截面選擇在配電線路中，使用的導線主要有。導線我們應按照類型及截面來選。在選擇電線和電纜時，我們應遵循以下原則。（1）按使用環(huán)境及敷設方式選擇在選擇電線和電纜的型號時，應根據(jù)具體的環(huán)境特征及線路的敷設方式來確定。（2）按發(fā)熱條件選擇當電流通過各種導線時，由于導線發(fā)熱，引起溫度升高，從而損壞絕緣，因此，對于截面一定的導體和絕緣材料不同的導線，規(guī)定了允許電流，稱為允許載流量。因此，在選擇導線截面時，必須使其允許載流量大于或等于線路的計算電流值。各種電線、電纜的種類主要有裸導線、橡皮絕緣導線、塑料絕緣導線、塑料絕緣軟導線、通用橡套電纜、控制電纜等7。本設計中所有導線電纜全部選用銅芯線。導線截面的選擇電流通過導線時，要產生電能損耗，使導線發(fā)熱，若絕緣導線和電纜的溫度過高時，可使絕緣損壞，甚至引起火災。當裸導線的溫度過高時，會使其接頭處的氧化加劇，增大接觸電阻，使之進一步氧化，如此惡性循環(huán)，甚至可發(fā)展到斷線。因此規(guī)定了不同材料和絕緣導線的允許載流量。在這個允許載流量范圍內運行，導線的升溫不會超過允許值。選擇導線截面使通過相線的電流不超過導線正常運行時的允許載流量，即ALCI（321）按允許載流量選擇載面時需注意以下幾點（1）、允許載流量與環(huán)境溫度有關。若實際環(huán)境溫度與規(guī)定的環(huán)境溫度不一致時，允許載流量乘上溫度修正系數(shù)以求出實際的允許載流量。ALALIK（322）式中96035K0ALT且為導線額定負荷時的最高允許溫度（YJV型交聯(lián)聚乙烯、絕緣聚氯乙烯護套的電力電纜；BV型塑料絕緣導線）；為導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度（）；為導線敷設地點的實際的環(huán)境溫度（本設計中?。Ｖ行跃€和保護線截面的選擇（1）、電力、照明干線電纜或者導線其N、PE及PEN的截面的選用參照下表表31中性線、保護線選擇（2M）電氣裝置中相導體的截面相應保護導體的最小截面S61SS35S/22舉例說明導線截面的選擇以主供電導線為例（1）、電力電纜截面面積的選擇有公式（321）、（322）聯(lián)列得CALKI（323）由負荷計算得，AP1配電箱的線電流都為22299A。查民用建筑電氣設備手冊YJV型交聯(lián)聚乙烯、絕緣聚氯乙烯護套的電力電纜的允許載流量（附錄表3），得該電纜截面面積為70MM2時，在35度墻中敷設時的允許載流量為279A，大于27009A。故選擇其截面面積為70MM2。（2）、導線截面面積的選擇由負荷計算，每個宿舍供電導線的相電流為1364A，由公式（323）得BV型塑料絕緣導線的允許載流量A5149063KICAL因導線為3根并聯(lián)，并為空氣中敷設，所以。126901IFAL查民用建筑電氣設備手冊BV型塑料絕緣導線的允許載流量（附錄表2），得導線截面面積為6MM2時，在35度墻內中敷設時的允許載流量為36A，大于1612A。故選擇其截面面積為6MM2。表32電線電纜的截面面積選擇表配電箱計算電流（A）敷設方式電纜并列根數(shù)電纜截面面積（MM2）ALGG1、21013沿墻暗敷36AL、ALW136436AW1A、1B5318525AW2A5AAW2B5B6381用橋架敷設525AP1、222299570AT31218暗敷在地板內5120數(shù)據(jù)來源根據(jù)設計圖紙計算得出通過對負荷的計算得出負荷計算書（附錄表1）34斷路器的選擇低壓斷路器的選用要點斷路器的額定電壓不小于線路額定電壓。斷路器的額定電流與過電流脫扣器的額定電流不小于線路計算負載電流。斷路器的額定短路通斷能力不小于線路中最大短路電流，注意進出線端的短路通斷能力是否相等。斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。選擇配電斷路器需考慮短延時，短路通斷能力和延時梯級的配合。結論通過本次畢業(yè)設計，我學會了很多東西，很多課堂上學不到的東西。在整個畢業(yè)設計過程中，我把所學有關于建筑電氣的知識又好好的復習了一遍。此外，因設計需要，我還學到了許多這方面的新知識，在學好理論知識的同時，也提高了實踐能力，做到了理論與實踐相結合。對自己的實踐能力和所學的理論知識進行了一次大的考驗。同時，我也本著虛心學習的態(tài)度，虛心向伍老師請教。在老師的講解下，我不僅明白了設計的意義，還明白了做設計的基本方法和步驟，在知識水平和實踐能力上都有一定的提高。盡管因為存在一定的欠缺而不能用于現(xiàn)實施工，但本設計的效果基本達到了本工程的需求和老師的要求。合理的設計是用戶放心使用的前提，其地位之重要不可忽視。總而言之，我深知我的不足，在以后及將來的工作中，我會努力地學習專業(yè)知識，提高自己的專業(yè)技能。本次的設計為我們將來走上工作崗位奠定了一個堅實的基礎。我相信，它給我?guī)淼慕涷瀸⑹墙K身受用的。參考文獻1謝秀穎電氣照明技術M北京中國電力出版社，20082劉介才工廠供電M北京機械工業(yè)出版社，2009123陳元麗現(xiàn)代建筑電氣設計指南M北京中國水利水電出版社，20074趙振民實用照明工程設計M天津天津大學出版社，200315住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司編全國民用建筑工程設計技術措施2009年版電氣M北京中國計劃出版社，2009126JGJ/T1692,民用建筑電氣設計規(guī)范S7GB500342004,建筑照明設計標準S8GB5005295,供配電系統(tǒng)設計規(guī)范S9王磊AUTOCAD電氣設計（2008中文版）與天正電氣TELEC工程實踐M北京清華大學出版社，2008910洪元頤李宏毅建筑工程電氣設計上冊，M北京中國電力出版社，20021211洪元頤李宏毅建筑工程電氣設計下冊，M北京中國電力出版社，20021212北京照明會照明設計專業(yè)委員會編照明設計手冊（第二版），M北京中國電力出版社，2006致謝論文完成之際，首先感謝我的導師伍筱菁老師。無論在學習還是實踐過程中，伍筱菁老師始終給予我悉心的指導和熱情的關懷。導師嚴謹、科學、務實、好學的工作作風，坦誠忠實的優(yōu)秀品格，都給我留下了很深的印象，這將會對我今后的工作和生活產生重要的影響，將永遠激勵我在今后的學習工作道路上勇于攀登，不斷進取。在此，向伍老師致以崇高的敬意同時，感謝我的家人，他們給與我的支持、理解和生活上的關心照顧，是我度過了一段快樂、幸福、充實的大學時光。謝謝最后，感謝諸位老師的悉心指導和同學的熱心幫助。因為有你們，我的人生才會更精彩。此次設計是我初次設計，設計及論述過程中難免有錯誤和不妥之處，敬請各位老師批評指正。附錄附錄表1計算書配電箱總功率PE（KW）需要系數(shù)K功率因數(shù)計算電流（A）斷路器型號選線AT264180731218TIM1400/400A/3PYJV4X1201X60FCAP1、218870722209TIM1250/250A/3PYJV4X701X35FCAW1A、1B45075318TIB1100C80/3PYJV4X251X16CTAW2A5AAW2B5B5407638TIB1100C100/3PYJV4X251X16CTALGG1、2611013TIB163C20/3PYJV5X4WCALALW309091364TIB163C25/2PBV3X6CT數(shù)據(jù)來源由圖紙計算和根據(jù)規(guī)范查表得出附錄表2450/750V型BV絕緣電線穿管敷設時的載流量（單位為A）敷設方式B1類絕緣電線穿管明敷在墻上或暗敷在墻內導體工作溫度70環(huán)境溫度25303540不同帶負荷導線根數(shù)的載流量芯線截面/MM2234234234234152546182533431522293813202633172432411521283613192532152230381419263312172330142027351318243111162127101625356080107132537294116476384106577610112550688911045608010053719411