【电气工程及其自动化】某住宅电气设计

本科生毕业设计（论文）某住宅电气工程设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年5月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1绪论111课题意义112设计工况12低压配电系统设计221负荷分级222低压配电系统接地形式223供电要求324负荷计算425计算及配电系统图626断路器及导线的选择7261导线的选择7262断路器的选择8263配电箱的选择83照明系统设计931总则932照明光源的选择933照明灯具的选择934照明方式1035住宅照明一般设计原则1036照度计算1037照明负荷平面布置12371配电线路的敷设12372布线上的配置和要求124配电箱、开关、插座的安装1341照明配电箱的选择1342开关的安装1343照明插座的安装13431插座安装应符合下列要求13432插座接线应符合下列要求135结论14参考文献15附录16致谢20住宅电气工程设计摘要本设计主要阐述了住宅电气设计的设计依据、原则和方法。并从住宅负荷预测、供电电源、配电系统、电气设备选择、用电安全、优质、节能能等几方面论述住宅电气设计的内容。最后通过AUTOCAD软件绘制出系统，实现对某住宅电气照明系统设计。关键词配电系统照明负荷ELECTRICALLIGHTINGDESIGNOFHOUSEABSTRACTTHISESSAYISGOINGTOANALYZETHEFOUNDATIONS,PRINCIPLESANDMETHODSANDDISCUSSESABOUTLOADFORECASTING,POWERSUPPLY,POWERDISTRIBUTIONSYSTEMS,ELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,ELECTRICALSAFETY,QUALITY,ENERGYSAVINGANDOTHERASPECTSFORRESIDENTIALELECTRICALDESIGNCONTENTFINALLY,DRAWOUTOFTHESYSTEMSOFTWARETOACHIEVEARESIDENTIALELECTRICLIGHTINGSYSTEMDESIGNBYAUTOCADKEYWORDSDISTRIBUTIONSYSTEM,LIGHTING,LOADFORECASTING1绪论11课题意义本次课题是某住宅楼电气系统设计。通过具体的实例工程设计，初步掌握高层建筑强电系统设计的基本方法，更好的将理论和实践相结合，将大学四年来所学的课程及知识应用到自己的专业中去，也为将来的工作打下良好的基础。同时也可以更加详细的学习建筑规范，AUTOCAD等绘制设计图纸的软件，掌握工程设计的程序的方法，提高自己独立完成工程设计的实际操作和研究能力，初步建立工程意识。12设计工况本设计是七层楼一个单元的住宅，每层占地面积为54876M2，总负荷487KW，计算电流为5223A,本栋住宅楼一共有四梯，每梯有三到四户，按照住宅布局格式可分为四类一居室，两居室，三居室和复式，本住宅共有83户。本次设计采用AUTOCAD2004作为设计软件，根据提供的土建施工平面图、剖面图画出电气工程图、配电系统。通过照度计算，确定灯具的种类和型号，结合其它一些用电设备，如洗衣机、空调、热水器等，进行负荷计算，得出用电负荷。根据计算负荷来选取导线、各种负荷开关以及合理的布线方式。本次住宅照明设计是为了满足住户的舒适，保证照明质量、经济合理、节约能量、便于维护、实用性强。本文主要阐述了该住宅楼各系统电气设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论等。论文主要包括四章内容，本论文题目是某住宅的电气工程设计，第一章是绪论，主要谈谈课题意义及设计工程概况。第二章为配供电系统设计，主要说明负荷等级的划分及对应的供电要求，负荷计算以及配电方式等内容的相关原理、原则、方法等，通过负荷计算，确定各个系统照明负荷的容量，计算电流，以此选择出断路器、导线、配电箱等。画出配电系统图。第三章为一般照明，局部照明及应急照明等内容，并根据所给的公式计算相应的数据，选择出各个房间合适的灯具数量，开关的选择及型号，具体的灯具选择型号数量，开关大小，插座，照度的计算，画出电气照明图。第四章为配电箱，开关，插座的安装等。计算出用电负荷，完成导线、负荷开关的选取和合理布设方式，为用户创造一个温馨舒适的起居环境。2低压配电系统设计21负荷分级人们根据电力负荷对供电可靠性的要求和电力负荷如果中断供电将会在政治、经济上造成的损失和影响程度进行等级划分，并根据负荷等级的划分，对不同等级的负荷确定对它供电电源的要求。分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。本设计是七层楼一个单元的住宅，通过查阅民用建筑设计规范JGJ/T16921，第15页的第二节“负荷分级及供电要求”中表322中可以知道，民用建筑负荷分级表里面没有把10层一下的住宅楼的室内用电作为一级或者二级负荷。同时，通过结合自身生活经验思考，对室内中断供电，不会造成人身伤亡，也不会在经济上造成巨大损失，不会对家用电气造成严重的损坏，爆炸，也不会产生有毒气体和火灾等情况。所以，住宅楼的室内用电为三级负荷。而公共照明和应急照明作为二级负荷。22低压配电系统接地形式低压配电系统接地型式有如下几种TN系统、TT系统、IT系统。在TN系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。按照中性线（N）与保护线（PE）的组合情况，TN系统有以下三种类型TNS系统、TNC系统、TNCS系统TNC整个系统的中性线与保护线合一的TN系统。如图1图1TNC系统TNS整个系统的中性线与保护线分开的TN系统。如图2图2TNS系统TNCS系统中有一部分线路的中性线与保护线合一的TN系统。如图3图3TNCS系统本工程采用TNS系统，所有受电设备的外露可导电部分用PE线与系统接地点相连接。23供电要求1）作为三级负荷的室内用电，供电没有特别的要求。无需备用电源或者应急电源，由一个电源供电即可，即由一根线路供电，从小区变电所引入一路380V/220V电源。2）对于公共照明，应急照明的供电问题，作为二级负荷GB500522009供配电系统设计规范2第5页，第307条，和工业与民用配电设计手册3第三版，第29页，都有如下的阐述，一个用电设备如果为二级负荷，那它应该用两个不同而且独立的电源供电，也就是用两根线路供电，负责提供电源的有两路。如果线路发生故障，可以自动切换电源而不至于中断供电，或者在中断后能在短时间内恢复供电。如果负荷较小，或者因当地条件所限而供电出现困难，可以用一根10KV的架空线供电。有了规范的具体要求，再结合前文提到的本次设计的具体情况，那就是住宅楼的二级负荷不大，公共照明，应急照明很小。从可靠性和经济上考虑，本次设计不对住宅楼的二级负荷提供单独的电源和变压器，而是采用应急电源。24负荷计算参照全国民用建筑工程设计技术措施（2009）电气4负荷计算采用需要系数法。表1本工程需要系数及功率因素表需要系数功率因数动力设备081009一般照明081009单元配电箱060909总配电箱040609每单元配电箱有功功率XEPK（1）计算电流380COSJSI（2）用电设备计算负荷JSXEPK（3）QTG（4）2CSP（5）配电干线计算负荷CTK（6）CTQ（7）2CCSP（8）380CJSSI（9）式中KT同时系数KX需要系数Q用电设备组无功功率（KVAR）P用电设备组有功功率（KW）其他配电系统图见附录总负荷AL487EPKW06XKCOS085TAN32VARQ9CXEK0618ARK22234CCSPQKVA6153OSJSNIAU本住宅楼有4个单元，每个单元从总配电箱引出两回电缆，一回带13层的负荷，另一回带47层的负荷。其中二四区的户型一样，因此，负荷也一样。一区13层配电箱1AL84EPKW07XKCOS08559JSXEK331106COS8JJSNIAU一区47层配电箱2AL108EPKW07XKCOS5071856JSXEPKKW33015COSJJSNIAU二四区13层配电箱3AL、5AL、7AL75EPKW07XCOS0852JSXEKW331194COS80JJSNIAU二四区47层配电箱4AL、6AL、8AL93EPK7XKCOS506JSXEKW331106COS85JJSNIAU本住宅总共七层，四个单元，15层为普通户型，67层包括普通户型和复式户型。按当地供电局公司要求，每一套房的计量电能表集中安装在一楼电表间，采用放射式供电，分户计量，电表规格型号最终应由供电局确定，供电公司抄表到户。本次设计按照住宅标准设计，住宅内部将由业主进行二次装修。本设计已预留电源，并按现行国家规范及当地供电局要求确定各项照明指标。25计算及配电系统图照明系统设计是整个设计的关键所在。照明供配电网络由馈电线、干线和分支电线组成。馈电线是将电能从变电所低压配电屏送至总照明配电箱（盘）的线路；干线是将电能从总照明配电箱（盘）送至各个照明配电箱的线路；分支线是将电能从各个分照明配电箱送至各个灯具的线路。而供配电网络的接线可采用放射式、树干式、环链式和混合式。本工程照明系统主要采用放射式供配电网络接线方式。本住宅采用电缆埋地进线，总配电系统图见图4图4总配电系统图其他系统图见附录。26断路器及导线的选择261导线的选择（1）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。（2）保护线截面要满足短路热稳定的要求，按GB50054955低压配电设计规范规定1）当相线截面小于16MM2时，保护线截面应不小于相线截面2）当相线截面不大于35MM2且大于16MM2时，保护线截面应不小于相线截面3）当相线截面大于35MM2时，保护线截面应不小于相线截面的一半（3）选择结果1）照明回路统一选用BV225,插座回路统一选用BV34；2）二居室的户型选用BV3103）三居室及复式的户型选用BV3162）每单元为三相五线，选用VV4501252）电源总进线为YJV4300。262断路器的选择（1）原则1）断路器的额定工作电压线路额定电压；2）断路器的额定短路通断能力线路计算负载电流；3）断路器的额定短路通断能力线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）4）线路末端单相对短路电流125倍断路器瞬时脱扣整定电流；5）断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压；6）断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍；（2）选择结果1）照明回路和普通插座回路选用1P的断路器，型号为C65N/C16A；2）动力插座回路选用1P的断路器，型号为C65N/C20A；3）每户进户线选用2P的断路器，型号为C65N/C63A；4）由总配电箱引致单元配电箱选用4P的断路器，型号为CW21600/200A；5）由小区变电所引致总配电箱选用4P的断路器，型号为CW21600/1000A。263配电箱的选择原则（1）根据负荷性质和前途，确定是照明配电箱还是电力配电箱或计量配电箱灯；（2）根据控制对象负荷电流的大小，电压等级以及保护要求，确定配电箱内回路和各支路的开关电器，保护电器容量和电压等级；（3）应从使用环境和使用场合的要求，选择配电箱的结构形式。3照明系统设计31总则电气照明设计的基本原则主要是安全、适用、经济、美观。环境条件对照明设施有很大影响。要使照明设计与环境空间相协调，就要正确选择照明方式、光源种类、灯泡功率、照明器数量、形式与光色、使照明在改善空间立体感、形成环境气氛等方面发挥积极的作用。32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）启动可靠、方便、快捷；（5）性能价格比高。33照明灯具的选择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。灯具选用的一般原则（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。34照明方式依据建筑照明设计规范6选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害视力，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7080，同样能起到节电的作用。35住宅照明一般设计原则（1）住宅照明一般都是夜晚，因此选择合适的照度以形成舒适的照明环境。客厅为了创照出温暖，热烈的气氛，宜采用以白炽灯为光源的吊灯，为增加某活动面的照度，可采用局部照明。卧室照明采用吸顶灯，开关为普通开关，楼梯间采用人感式自动兼光控控制灯，厨房卫生间采用防水防尘灯，餐厅采用以白炽灯为光源的吸顶灯。（2）住宅内各房间灯具宜设置在房间中央，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。（3）在有计算机终端设备房间，应避免在屏幕上出现人和实物（如灯具、家具、窗等）的映像36照度计算本设计采用利用系数法计算灯具数量计算方法AVEANUK（10）式中EAV工作面上的平均照度A工作面面积（M2）U利用系数，指投射到工作面上的光通量与光源光通量之比K维护系数光源的光通量（LM）例如，对于E户型卧室A972,照度要求100LX,安装高度275米，则查得2400LM，K08，U06根据室行空间比计算得到则套1097208446AVANUK其他灯具的数量也是根据上式来计算，如E户型的结果如下所示表2类型房间S（M2）照度LX计算高度M灯具选择套数卧室97210026吸顶荧光灯1卧室13810026吸顶荧光灯1主卧20615026荧光灯吸顶荧光灯11客厅275215026荧光灯吊花灯（白炽灯）1440厨房89115026吸顶荧光灯1E户型阳台89110026吸顶荧光灯1卫生间5610026防水防尘灯137照明负荷平面布置371配电线路的敷设本工程采用的是导线穿焊接钢管布线，配电线路应该满足敷设原则，穿金属导管的交流线路，应将同一回路的所有相导体和中性导体穿于同一根导管内。不同回路的线路不应穿于同一根管路内，但符合下列情况时可穿在同一根管路内。（1）标称值电压为50V及以下的回路；（2）同一照明灯具的几个回路（3）同类照明的几个回路，但管内绝缘导线的根数不应多于8根。372布线上的配置和要求室内配线除一般要求安全可靠，布线整齐合理，安装牢固外，在技术上还要求（1）配线时应尽量避免导线有接头，若有中间接头必须采用压接或焊接，穿在管内的导线，不允许有接头，接头应放在接线盒或灯头盒内。（2）导线应能更换，导线的连接或分支处，不应受到机械力的作用。（3）当导线穿过楼板，墙壁时，要加装保护套管。（4）暗配管要求管路短而畅通，弯头要少，管子的内径不得小于管内导线束直径的15倍，管内导线不得超过8根。（5）线路应尽可能避开热源，不在发热的表面敷设。（6）布置的位置，应便于检查和维修。为防止漏电，线路的对地电阻不应小于05M。回路设计规则（1）每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，单支回路所带灯具（插座）数量应满足相关要求，一般最多可以带灯具20盏，插座10只。（2）供电半径应满足要求，一般不超过30米。（3）插座不宜和照明灯接在同一分支回路。（4）尽量使三相所带负荷平衡。4配电箱、开关、插座的安装41照明配电箱的选择本工程照明配电箱采用嵌入式安装，其总配电箱安装在一层强电室，再分别引线至各层的分配电箱。安装配电箱时，其垂直偏差不应大于3MM，其面板四周边缘应紧贴墙面，箱体与建筑物接触的部分应刷防腐漆。配电箱的安装高度，底边距地面一般为14M。配电箱内装设螺旋式保险器，其电源线应接在中间触点的端子上，负荷线接在螺纹的端子上。配电箱内，分别设置零线（N）和保护地线（PE线）汇流排，零线和保护地线经汇流排配出。配电箱上各回路应有标牌，以标明用电回路的名称。42开关的安装安装在同一建筑物、构筑物内的开关，宜采用同一系列的产品，开关的通断位置应一致，且操作灵活、接触可靠。本工程的照明开关安装的位置距门框的距离为01503M，开关面板底边距地面高度为13M，相线应经开关控制。43照明插座的安装431插座安装应符合下列要求（1）不同电流种类或不同电压等级的插座安装在一起时，应有明显标志加以区别且其插座头与插座造型要有区别，防止插错；（2）携带式或移动式灯具用的插座，单相宜用三孔插座，三相应用四孔插座。其接地孔应与接地线或零线可靠联接；（3）一般插座距地高度03M，同一场所安装的插座高度应尽量一致，也可视建筑设计需要安装432插座接线应符合下列要求（1）单相两孔插座，两对插座，右孔或上孔接相线，左孔或下孔接零线；（2）单相三孔及三相四孔及三相五孔插座的接地或接零线应在上方；接地（PE）或接零（PEN）线在插座间不串联连接。5结论现代建筑电气是以电能、电气设备、电气技术、计算机技术、无线电技术和通信技术为手段来创造、维持和改善建筑或建筑群室内空间的电、光、热、声和通信环境，并将随着科技的进步向更加完善的自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，人们对建筑中有关照明、室内供电线路、接地防雷、消防安全、有线电视和通信等系统的要求也是越来越高，这促使了建筑电气技术无论在横向上还是纵向上将更进一步的