住宅小区供配电系统设计.doc

课程设计任务书 题题 目目 凤来邑住宅小区供配电系统设计凤来邑住宅小区供配电系统设计 课程名称课程名称 工矿企业供电工矿企业供电 院院 （系）（系） 工程技术学院工程技术学院 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 姓姓 名名 张张 坤坤 龙龙 学学 号号 2011171236 班班 级级 2011 级机制本级机制本 2 班（机电）班（机电） 指导教师指导教师 蒋彦国蒋彦国 起止日期起止日期 2014.6.22-2014.6.28 一、课程设计应达到的目的 1.使学生掌握工矿企业供配电系统和变电所设计的基本思路、方法和步骤； 2.使学生学会查阅工程手册，借助资料进行简单设计； 3.通过设计将所学理论知识系统化、工程化，从而培养学生分析问题，解决问题的能力。 二、课程设计题目及依据、要求 题目可以独立拟定，但要符合要求 三、课程设计任务及工作量要求（设计说明书、图纸、实物样品等） 1.封面；2.任务书；3.目录；4.正文（设计刚要） ；5.致谢；6.参考文献；7. 附录（课程设计图纸） 四、主要参考文献 五、课程设计进度安排 六、成绩评定办法 工作表现 30%设计成果 40%考核测评 30% 七、指导教师审核意见 指导教师签字： 八、教研室审核意见 教研室主任签字： 九、院（系）意见 主管领导签字： 目录 一、 前言 .1 二、 工程概述 .2 三、 低压配电系统设计 .2 3.1 高层建筑一般规定 2 3.2 低压配电系统线路的选择.3 3.2.1 低压线路接线方式.3 3.2.2 导线和电缆的选择 .4 3.3 低压配电系统电气设备的选择.5 3.3.1 基本要求.5 3.3.2 漏电保护 .5 3.4 配电变压器的选择.5 3.5 小区的低压供配电系统设计.5 3.5.1 小区整体低压配电设计.5 3.5.2 小区 1 号楼与 4 号楼低压配电设计.6 3.5.3 小区 2 号楼与 3 号楼低压配电设计.6 3.5.4 小区商业、电梯、车库、消防、物管用电低压配电设计 .6 3.6 负荷计算的方法.7 3.7 小区住宅的负荷计算.7 四、 防雷接地系统设计 10 4.1 防雷与接地系统概述10 4.1.1 防雷系统概述10 4.1.2 建筑物的防雷等级11 4.1.3 高层建筑物的防雷措施 11 4.1.4 接地系统概述12 4.2 小区 1#楼接地设计 .13 五、心得 .15 六、参考文献 .16 附录 课程设计图纸 摘要摘要 要提高民用住宅建筑供配电系统的可靠性，就必须正确选择各类配电设备的容量，科学、 合理的进行负荷计算。本文对符合计算中的相关问题进行了分析和探讨，就重要设备的容量选 择做了较为详细的论述，提出了一些进一步提高配电系统可靠性的措施，并结合工程实例进行 负荷计算，计算结果证明本文所述方法是正确合理，可在实际中应用。高层建筑比一般建筑遭 受雷击的概率要大得多，而一旦遭受雷击，损失将非常严重。另外，普通建筑物防雷系统不但 不能保护高层建筑物内的电子设备与计算机系统，反而可能会引入雷电。因此，高层建筑的防 雷保护就越显重要，相应地对防雷保护提出了更高的要求。本文对于高层建筑物的防雷保护措 施做了较为仔细的分析。 关键词：配电系统;负荷计算;防雷设计；供电 0 一、一、 前言前言 由于电能能够方便经济的由其它形式的能量转换而得，又能简便经济地转变成其它形式的 能量供人们使用，电能的输送和分配既简单又经济，便于控制调节和测量，有利于实现生产过 程的自动化。因此，电能已经成为国民经济现代化的基础，成为现代生活和等国民经济各个领 域不可替代的能源。在工矿企业中，无论是工业生产还是居民生活，电能的应用极为广泛，一 旦中断电能，可能造成人员伤亡、设备损害、生产停滞、居民生活混乱。但是电能的传输和分 配必须要由专业的人士来进行操作，只有这样我们才能安全、合理、科学地利用电能。 本次设计的题目是山东省单县东城开发区凤来邑住宅小区供电系统设计。通过此实例工程 设计，初步掌握民用住宅建筑供配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 三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 以更加详细地学习论文的书写规范，提高自己独立完成工程设计的实际操作和论述能力。 本工程为一类高层建筑，按三级负荷供电，二类防雷建筑物、二级防火进行电气系统设计。 在本设计中，要求完成对住宅小区供配电系统设计，主要包括低压供配电系统、负荷计算、防 雷与接地系统。论文针对住宅小区电气的设计和使用需要，重点表述在低压供配电系统、负荷 计算和防雷与接地系统的基本知识。设计中，总体按照民用建筑设计规范来建立设计的整体思 路，并完成低压供配电、负荷计算、设备选型、系统构成等等。 本毕业设计论文共分六章。其中第1章是前言；第2章为工程概述；第3章为低压配电系统 设计；第4章为防雷接地系统设计；第5章为技术经济分析；第6章为结论。 1 2、工程概述工程概述 本次设计具体项目为山东单县凤来邑住宅小区项目。 凤来邑水景花园位于新经济技术开发区的新政务核心区，西为单县新政府大楼，南临单县 最大的公园仟山公园，东畔 110 亩原生水面与东沟河一脉相连，水是凤来邑涌动的精髓，也成 就了凤来邑的绝代风华，凤来邑总建筑面积近 15 万平方米，高达 41.6%的绿化率使得项目内 部绿化郁郁葱葱，空气质量一流，整个项目共 37 栋，由 7 栋中式的退台景观洋房（六层）和 16 栋十六层公寓以及建设中的 14 栋德式小高层（第三期工程）组成，建筑设计中西合璧，楼 高错落有致，塑造项目完美天际线。 本设计为普通民用住宅，为一类高层建筑，按三级负荷供电。防火等级为二级，按二类防 雷建筑物设计防雷。 此设计采用 10kv/0.4kv 进线形式，接地形式采用 tn-c-s 系统进户处设重复接地，采用综 合接地方式，接地利用建筑物基础作接地极，接地电阻不大于 10 欧姆。本次供电系统设计主 要包括：低压供配电系统设计，小区负荷计算，防雷与接地系统。 防雷接地设计，根据防雷等级进行设计，对主要建筑物和电气设备采取防雷和接地措施， 对保护国家和人民群众的生命财产安全都具有十分重要的意义。 三、低压配电系统设计三、低压配电系统设计 3.13.1 高层建筑一般规定高层建筑一般规定 . 一般住宅小区应由 10 kv 电源供电。当住宅小区内仅有三级负荷时，供电电源可取自附近 的 35/10 kv 区域变电所的若干 10 kv 供电回路，当住宅小区内同时具有一、二级负荷时，则 应根据区域变电所的电源路数和变压器台数确定供电电源，若区域变电所的 110/35kv 电源仅 为一路，则小区的备用电源应从另外的区域变电所引来。当住宅小区内的一、二级负荷较小， 且设置自备电源比从城市电网取得第二电源更经济合理时，可设置自备电源。对规模较大的小 区，当区域变电所的 10kv 出线受到限制或配电装置间隔不足且无扩建余地时，宜在小区内设 置 10kv 开闭所(开关站)。开闭所宜与 10kv 变电站联体建设。 配电系统设计应根据工程规模、设备布置、负荷容量及性质等综合考虑确定。 配电系统应满足生产和使用所需要的供电可靠性和电压质量；接线简单，并有一定的灵活 性；操作安全，检修方便；另外。还要考虑节省有色金属消耗、减少电能损耗。 自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对非常重要负荷供电时， 可以超过三级。 由公用电网引入建筑物内的电源线路，应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方装设电源开 关和保护电器。若由本单位配变电所引入建筑物内的专用电源线路，可装设不带保护的隔 离电器。 在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备容量不很大的时候，又无特殊要求时宜采 用树干式配电。当用电设备容量大，或负荷性质重要，或在很潮湿、有腐蚀性环境的车间 及建筑物内，宜采用放射式配电。 各级低压配电屏，应根据发展的可能性留有适当的备用回路。 高层建筑低压配电一般应遵循以下原则： 应满足计量-维护管理、供电安全、可靠的要求，应将照明与电力负荷分成不同配电系 统。 确定高层住宅低压配电系统及计量方式时，应与当地供电部门协商，一般可以采用以下 几种方式： a）配电设备的布置应便于安装和维护。高层民用建筑的地下层通常有两层，宜将总配电 室(变电所)设在地下一层。柴油发电机宜用风冷式机组，且机房最好设置在地下一层;一 是便于通风冷却;二是可与变配电室中的设备共用运输通道。为防火的需要，不宜设置可 2 燃油浸的电力变压器、高压电容器和多油开关，而应采用干式变压器与高压真空开关. 各 楼层配电室宜设在电气竖井内，一般情况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面. b）单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式同上 项。 c）分户计量表全布集中于首层（或中间层）电表间内，配电支线以放射式配电至各户。 d)高层住宅照明计量应一户一表。其公用走道、楼梯间照明计量可以采取：当供电部门 收费到户时，可以设公用电镀表；如收费到楼总表时，一般不另设表。 e) 供配电系统的网络设计应合理。高层民用建筑中的低压配电网络多采用混合式配电系 统。其中地下室与裙楼部分采用放射式配电，主体部分采用树干式配电。根据负荷大小和 楼层层数的多少，决定选用分区树干式还是母线树干式配电系统。树干式的配电形式一般 为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设. 高层建筑低压配电一般应遵循如下原则： 选择变压器时，一般 scr 型干式变压器。 将照明与电力负荷分成不同的配电系统：消防及其他用电设施的宜字成体系。 对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射配电；对各层配电间的配电宜采 用下列方式之一： a)工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干线的方式。 b)工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。 c)工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。 对经常处于备用状态的消防泵、喷淋泵、事故排风机等设备，不作为计算负荷的一部分 来选择变压器容量。为保证在发生火灾事故时，消防设备的起动与正常运转，可以采取自动切 除非消防用电设备的措施。 高层建筑的配电箱设置和配电回路划分，应根据负荷的性质和密度、防火分区、维护管 理等条件综合确定。 自层配电箱至用电负荷的分支回路，对于旅馆、饭店、公寓等建筑物内的客房，宜采用 每套房间设一分配电箱的树干式配电，每套房间内根据负荷性质再设若干支路；或者采用对几 套房间按不同用电类别，以几路分别配电的方式；但对贵宾馆间则宜采取专用分支回路供电。 高层住宅的照明计量表应采用一户一表，公用楼梯、公用走道的照明及公用电力计量宜 单独设表。 自备应急柴油发电机组的选择 3.23.2 低压配电系统线路的选择低压配电系统线路的选择 3.2.13.2.1 低压线路接线方式低压线路接线方式 低压配电线路采用放射式、干线式、环式及链式四种接线法。 放射式系统：特点配电线故障互不影响,供电可靠性较高,适用于一级负荷配电。配电设备集 中,检修比较方便；缺点是系统灵活性较差,导线消耗量较多。此配电方式经常用在设备容量大、 负荷集中或重要的用电设备以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜配电及保护起动设备放在 现场者。以免影响其他用户正常用电。接线图见下图 3-1 环形系统环形线路运行时都是开环的放射式线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检 修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。接线方式见下图 3-2 干线式系统：特点干线式配电系统总长度小,也就是可以节约有色金属、比较经济；供电点 的回路数量较少,配电设备也相应减少；配电线路安装费用也相应减少。存在缺点是干线发生 故障时影响范围大,供电可靠性较差,相比较导线截面积较大。一般很少采用干线式配电，往往 采用放射式与干线式混合使用。 接线图见下图 3-3 链式系统：特点与干线式有相似之处，这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近 的不重要的容量较小用电设备，这种方式连接的用电设备宜在五台以下，总功率在 10kw 以下。 接线方式见下图 3-4 3 图 3-1 低压放射式线路 图 3-2 低压环形线路 （a）低压母线放射式配电的干线式 （b）低压“变压器-干线”的干线式 图 3-3 低压干线式线路 m1 m2 m3 m4 （a） 连接配电箱 (b)连接电动机 图 3-4 低压链式线路 该小区采用的是干线式低压配电线路。 3.2.23.2.2 导线和电缆的选导线和电缆的选择择 选择的原则：配电网络导线和电缆的选择，一般按照下列原则进行： 按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。 按机械强度选择导线的最小允许截面。 按允许电流量选择导线和电缆的截面。 按电压损失校验导线和电缆的截面。 按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种。 类型的选择： 裸导线：tj 铜绞线、lj 铝绞线、lgj 钢心铝绞线、tmy 矩形硬铜母线、lmy 矩形硬铝母线 绝缘电线：b 布线用、x 橡皮绝缘、v 塑料绝缘、l 铝芯、r 软电线 电力电缆：按照主绝缘材料的不同分为纸绝缘（z）电缆，塑料绝缘电缆（v）电缆和橡皮绝 缘（x）电缆 选择导线截面的一般原则 （1） 、按长时允许电流选择。为了使导线在正常运行时不超过其长时允许温度，并能够充分利 用导线的带电负荷能力，避免有色金属的浪费，应按导线的长时允许电流选择其截面。 （2） 、按允许电压损失选择。为了保证用电设备的电压质量，应按电网允许的电压损失选择导 线的截面。 4 （3） 、按经济电流密度选择。为了使线路的年运行费用最低，保证供电的经济性，应按经济电 流密度选择导线的截面。 （4） 、按机械强度选择。为了避免导线在运行或安装过程中断线，应按机械强度选择导线截面。 （5） 、按短路时的热稳定条件选择。为了使导线在通过短路电流时不超过其短时允许温度，应 按短路时的热稳定条件选择导线截面。 截面的选取： 对建筑供配电中的低电压 380/220v 进出电线和电缆的截面选择，是按长期允许电流来选 择的。每相电线的横截面积，必须满足下述条件：iali30=ic ；i30 是流过每相电线的计算电 流，即对该负载计算得出的计算负荷电流 ic = i30 3.3 低压配电系统电气设备的选择低压配电系统电气设备的选择 3.3.13.3.1 基本要求基本要求 电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应； 电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流； 电器的额定频率应与所在回路的频率相适应； 电器应适应所在场所的环境条件； 电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条 件下的通断能力。 3.3.23.3.2 漏电保护漏电保护 漏电保护器按工作原理分为电压动作型和电流动作型，但通用的为电流动作型。电流型漏 电保护器主要由主开关，零序电流传感器、放大鉴幅电子电路，和脱扣装置等组成。零序电流 传感器可安装在电压器中性点与接地极之间，组成全系统保护，也可装在干线或分支线上，组 成干线或分支支路保护。 漏电保护原理是基于事故状态下，相电流的矢量不等于零，出现一个零序电流，当零序电 流达到整定值，便使脱扣器动作，切除故障电流达到保护目的。可将漏电保护器装设于民用建 筑中防止接地故障造成的伤害。 3.43.4 配电变压器的选择配电变压器的选择 根据建筑供配电：“用电设备容量在 250kw 或需要变压器容量在 160kva 以上者应以 高压方式供电”的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器，但对于如何选 择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区。认为变压器有功负荷能力、容量应按照 计算负荷负载或接近满负载选择。其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用， 节省投资，殊不知虽然变压器是一种效率高在 95%以上的电气设备。但只有当变压器的负荷在 0.5-0.6 时才可能实现，这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条 件和依据。 当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其他一些因素，例如环境温度的影响，降低温度 可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较 等等都是影响变压器容量选择的考虑因数。 3.5 小区的低压供配电系统设计小区的低压供配电系统设计 3.5.13.5.1 小区整体低压配电设计小区整体低压配电设计 1、从小区旁 10kv 高压线杆铺设高压铜芯电缆沿 1 号楼东侧电缆沟、底下车库电缆桥架、至 1 号楼地下室 10kv 配电柜止，电缆型号为 yjv22-10kv-3*95 铜芯电缆。 2、从高压配电柜分别出 yjv22-10kv-3*35 铜芯电缆沿室内电缆沟至 1 号楼变压器室 scr- 620kva 变压器和 scr-500kva 变压器；从高压柜出 yjv22-3*35 铜芯电缆沿地下车库电缆桥架至 2 号楼变压器室 scr-630kva 变压器。 3、安装 1 号楼 scr-630kva、scr-500kva 干式变压器各一台；安装 2 号楼变压器室 scr-630kva 5 变压器一台。 4、1 号楼配电室 scr-630kva 变压器为 1 号楼和 4 号楼住宅提供电源； 1 号楼配电室 scr-500kva 变压器为小区商业、电梯、车库、消防、物管提供电源； 2 号楼配电室 scr-630kva 变压器为 2 号楼和 3 号楼住宅提供电源。 5、安装 1 号楼发电机一台与 scr-500kva 变压器联络，组成自备应急电源。 3.5.23.5.2 小区小区 1 1 号楼与号楼与 4 4 号楼低压配电设计号楼低压配电设计 1、小区 1 号楼 从 1 号楼 scr-630kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、1 号楼电井电 缆桥架铺设至 1f、8f、14f、20f 空开箱，电缆型号为 vv22-1kv-4*185+1*95 铜芯电缆，出线 回路数为 4 回路。 2、小区 4 号楼 从 1 号楼 scr-630kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、地下车库电缆桥 架、车库外电缆沟铺设至 4 号楼电缆分支箱，电缆型号为 vv22-1kv-4*240+1*120 铜芯电缆， 出线回路数为 1 回路。 从 4 号楼电缆分支箱分别出线，施放电缆沿室内外电缆沟至各单元楼 1f 空开止，电缆型号为 vv22-1kv-4*70+1*35 铜芯电缆，出线回路为 3 回路。 3.5.33.5.3 小区小区 2 2 号楼与号楼与 3 3 号楼低压配电设计号楼低压配电设计 1、小区 2 号楼 从 2 号楼 scr-630kva 变压器抵押配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、2 号楼电井电 缆桥架铺设至 1f、8f、14f、20f 空开箱，电缆型号为 vv22-1kv-4*185+1*95 铜芯电缆，出线 回路数为 4 回路。 2、小区 3 号楼 从 2 号楼 scr-630kva 变压器抵押配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、地下车库电 缆桥架、车库外电缆沟铺设至 3 号楼电缆分支箱，电缆型号为 vv22-1kv-4*240+1*120 铜芯电 缆，出线回路数为 1 回路。从 3 号楼电缆分支箱分别出线，施放电缆沿室外电缆沟至个单元楼 1f 空开止，电缆型号为 vv22-1kv-4*70+1*35 铜芯电缆，出线回路数为 3 回路。 3.5.43.5.4 小区商业、电梯、车库、消防、物管用电低压配电设计小区商业、电梯、车库、消防、物管用电低压配电设计 1、1 号楼 scr-500kva 变压器为该小区商业、电梯、车库、消防、物管用电电源，按供电复函 要求，采用分表计量，计量装置安装在低压配电柜内。 2、商业用电 3 号楼商业用电，从 scr-500kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底 层车库、电缆桥架（西侧） 、3 号楼北侧电缆沟铺设至 3 号楼商业用电空开止，电缆型号为 vv- 1kv-4*50+1*25 铜芯电缆，出线回路数为 1 回路。4 号楼商业用电，从 scr-500kva 变压器低压 配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架（东侧） 、4 号楼西侧电缆沟铺设 至 4 号楼商业用电空开止，带男篮型号为 vv-1kv-4*50+1*25 铜芯带男篮，出线回路为 1 回路。 3、高层电梯、屋顶风机、公用照明用电 1 号楼电梯、屋顶风机、照明用电，从 scr-500kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室 内电缆沟、1 号楼电井 桥架至各双电源切换箱止。2 号楼电梯、屋顶风机、照明用电，从 scr- 500kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥架（西侧） 、2 号楼电井桥架至各双电源切换箱止。 4、消防用电 1 号楼消防用电，从 scr-500kva 变压器低压配电柜出线，沿电缆沟铺设电缆至消防双电源分 线箱止。 2 号楼消防用电，从 scr-500kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层 车库电缆桥架（西侧） 、至 2 号楼消防双电源切换箱止。 5、物管、底层动力、车库照明 分别从 scr-500kva 变压器低压配电柜出线，施放电缆沿底层室内电缆沟、底层车库电缆桥 架至各双电源切换箱止。 6 6、安装 1 号楼发电机一台与 scr-500kva 变压器联络，组成自备电源。 3.63.6 负荷计算的方法负荷计算的方法 求计算负荷，也称需用负荷。目的是为电气设备、输电导线和继电保护装置的选择提供重要 的计算依据等。 求尖峰电流。用于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。 求平均负荷。用来计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。 需用系数法，是将用电设备容量 pe 乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种方 法。这种方法由于简单易行，为设计人员普遍接授。事实上只 有当设备台数足够多，总密量足够在，无特大型用电设备，需用系数值才能趋向一个稳定的数 值。因此，需用系数法普遍用于方案估算4，初步设计和工厂大型车间变电所的施工设计。 需要系数法的计算公式如下： 用电设备组的有功，无功和视在计算负荷： pc=kdpe(kw) 3-1 qc=pctg(kvar) 3-2 sc 2= pjs2 +qjs2 (kva) 3-3 sc= pc /cos(kva) 3-4 ic=sc/un 3-53 式中 pc-用电设备组的设备功率，kw; kc-需要系数； tg，cos-用电设备组的功率因数及功率角正切； kp kq -有功，无功同时系数，取 0.9 3.73.7 小区住宅的负荷计算小区住宅的负荷计算 完成好住宅的电气设计，关键问题之一，就是如何确定住宅小区的负荷。 1、电气负荷的估算 电气负荷在建筑电气设计中是一个重要参数，他受许多客观因素的制约。随着人们物质文 化生活水平的提高，家用电器在人们生活中的迅速普及，若要准确地计算小区的电气负荷是 很困难的。一般可以采用负荷密度法来对小区的电气负荷进行估算。由于建筑物的功能不同， 其负荷密度也随之不同而不同，下面为一些建筑的负荷密度。 表 3-1 负荷密度一览表 建筑物功能负荷密度 住宅（无空调） 25w/ 住宅（有空调） 60w/ 办公、商场6080w/ 商住楼4065w/ 整个小区的计算可依据公式来计算：pjs=kkiisi 式中： pjs 小区的计算负荷（kw） i 单体负荷密度（kw/） si 单体建筑面积（） k 小区的同期系数（0.40.6） ki 单体电气负荷需要系数（0.60.8） i 1n，n：小区单体的数目 7 需要系数的确定按表 4-2 选取 2 本次设计采用需用系数法 表 3-2 住宅用电负荷需要系数 kx 需用系数按单项配电计算 时所连接的基本户数 按三项配电计算 时所连接的基本户数 通用 值 推荐 值 3911 4120.950.90 6180.750.7 8240.660.6 18300.450.38 21630.430.50 24720.410.34 25-10075-3000.400.33 125-200375-6000.330.26 260-300780-9000.260.20 注：表 3-2 中通用值系指目前采用的住宅需要系数值。 3 住宅建筑的公共电力负荷的计算 居住建筑的公共用电负荷大致可分为照明负荷和动力负荷两部分。 （1）照明负荷 居住建筑公共场所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。照明的用电负荷量与控制方 法有关。 门厅及电梯前室的照明。其灯具安装于居住建筑的重要交通场所，照明对居民的安全感起着较 重要的作用，一般采用按键开关控制，夜间长时点亮，照明容量即可按灯泡的功率计算。 走道、户门外的照明。多采用定时开关控制，据测定可节电 75%，照明容量可按灯泡功率的 25%计 算。电梯机房、水箱间、水泵房、值班室等一般按办公用房计算功率。 应急照明负荷。 居住建筑公用照明负荷可按如下指标估算：六层住宅 1015w/. (2) 动力负荷 公共辅助设施的动力负荷主要有： 给水、排水的用电负荷。根据有关文献报道，每人每天供水量一般在 0.3t，一般居民区的吨水 耗电量在 0.1kw 以内。按负荷年利用小时 4500h 计相当于每人的用电负荷约为 0.028kw，亦可 按 0.20.25w/估算。 排水：在通用的自流排水条件下，用电量可不计。 电梯用电负荷。高层住宅建筑中，电梯是关键的垂直运输设备，高层住宅电梯的用电主要与一 下因素有关：a 每台电梯的服务户数，一般服务户数越多，耗电越大; b 建筑物的高度及层数 越多，耗电越大；c 电梯的速度和载重；d 电梯的电机效率和传动效率。 一般情况下，电梯的用户负荷可按每户 0.250.35kw 估算，亦可按 1.72.0w/估算高层 住宅的电梯负荷。 （4）、商铺门面的负荷计算，参考单位指标为 110120w/ （5）、配电所计算负荷的确定 pjs3=k(kipjs3)+ ps 式中：k 同时系数，取 0.80.9； 8 ps 公用电力负荷（如走道灯、水泵、消防设施等）， ps =（1520）%* k(kipjs3) 高层住宅及配电所总计算负荷为变电所计算负荷之和再乘以同时系数 k， k取 0.85-0.95，户数多时取下限，户数少时取上限。 （6）、 高层住宅供电变压器的容量 sjs =pjs / cos 式中：pjs 住宅小区总计算负荷，kw cos功率因素，取 0.80.9. 表 3-3 小区负荷计算表 计算负荷编 号 用电 备组 名称 设备容 量 kxcos tg pjs(k w) qjs(kva r) sjs(kva) 变压 器或 其他 设备 容量 住宅 用电 按 5 kw/户 1#楼住宅设备容量：750kw 2#楼住宅设备容量:750kw 3#楼住宅设备容量：150kw 4#楼住宅设备容量：150kw 1 1#楼 7500.30.80.75225168.75 2 2#楼 7500.30.80.75225168.75 3 3#楼 1500.30.80.754533.75 4 4#楼 150 0.30.80.754533.75 5 1#电 梯 4*7.50.60.61.331823.94 6 2#电 梯 4*7.50.60.61.331823.94 7 1#楼 公用 电力 1500.80.80.7512090 8 2#楼 公用 电力 1500.80.80.7512090 9 1#楼 顶预 留电 力 500.80.80.754030 9 10 2#楼 顶预 留电 力 500.80.80.754030 t1 计算负荷 430322.5630kv a t2 计算负荷 430322.5630kv a 1 商铺 用电 1440.70.80.75100.875.6 2 水泵 1000.80.80.758075 3 消防 控制 室 100.88 4 电话 间电 力 250.820 5 布线 间电 力 200.816 6 地下 室照 明 2*300.848 t3 计算 308.8500kv a 小区负荷计算表给出了整个住宅小区的用电负荷预算以及变压器容量的的具体选择。由表可 以得出变压器的负荷在 0.61-0.69 之间。从发挥变压器最高效率的角度出发，该变压器的容量 选择应该说是合理的、可行的。 第第 4 4 章章 防雷接地系统设计防雷接地系统设计 4.14.1 防雷与接地系统防雷与接地系统概述概述 4.1.14.1.1 防雷系统概防雷系统概述述 雷电是大气层中的一种自然放电现象。雷击的发生可能引起建筑物或设备的严重破坏。高 层建筑高度很高，落雷容易，发生雷害危险性更大，故在设计高层建筑时，具备有效的避雷设 施，从人员安全和建筑物保护来说都是极为重要的。 10 4.1.24.1.2 建筑物的防雷等级建筑物的防雷等级 一级防雷的建筑物： 凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、人工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而 引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 具有 0 区或 10 区爆炸危险环境的建筑物。 具有 1 区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。 超高建筑物，如 40 层及以上的住宅建筑，建筑高度超过 100 米的其他民用以及一般工业建 筑物。 二级防雷的建筑物： 国家级重点文物保护的建筑物。 国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案 馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。 制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身 伤亡者。 高层建筑物，如 19 层及以上的住宅和高度超过 50 米的其他民用和一般工业建筑物。 三级防雷的建筑物： 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 10 至 18 层的普通住宅。建筑物高度不超过 50 米的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、 图书馆、档案楼和省级以下的邮政楼等。 预计雷击次数大于或等于 0.06 次/a，且小于或等于 0.3 次/a 的住宅、办公楼等一般性民用 建筑物。 根据以上分类可知本建筑属二级防雷建筑物，下面就讨论一下二级防雷建筑物的保护措施 4.1.34.1.3 高层建筑物的防雷措施高层建筑物的防雷措施 外部防雷，一般多采用普通的避雷针或避雷带，根据 gb5005t，首先按建筑物的性质，每 年预计雷击次数，确定该建筑物的防雷类别，然后按建筑物的外形，尺寸等滚球法，经计算， 安排接闪器引下线和接地极，一般应尽量利用建筑内钢筋混凝士构件中的钢筋，作为自然接地 体，当建筑物高于 30 米时，还须相应采取防侧击雷的措施。值得注意的是对防球雷，迄今还 没有很好的方法。它常常是随空气的流动，穿窗而入的，所以多数是发生在靠外墙的房间中， 如果在窗子上设置一定大小的网格，并加以接地，还是可以防护的，至于消雷器，如我国生产 的少长针半导体消雷器等，由于在理论上存在着争论，实测资料也不全，尤其是价格很贵，有 关规范中也未提及，所以不采用为宜。此外目前国内已出现有新一代的避雷针，如中光公司的 zgu 系列优化避雷针，采用了气隙放电，阻抗限流等综合技术，能使雷电流波头平缓，幅值降 低从而有效地减少了反击的地电位和二次雷击应。已在 97 年经邮电部组织了定型鉴定，并在 中试所，西瓷所、武高所通过限 4/10s，8/20s 等大冲击电流与高冲击电压的试验，且已 在千余单位设置，据称全部运行正常，安全可靠，只是价格与普通避雷针相比要高很多，而且 针对面积较大的建筑，采用起来，多少有些局限性。 在进行外部防雷设计中，除了上面所述外，在考虑防雷方案时尚应注意的有： 1要考虑被保护对象的周围环境，以及地形地貌等，以便在防雷计算中，对某些系数可 以正确地选用。 2对建筑小区还应进行综合考虑，以求既得到较完善的防雷效果，又能节约财物。 11 3要考虑将来的发展和变化。 。 4防雷是一个整体，外部防雷也可照顾到内部防雷，反之，内部防雷也可补外部防雷的 不足，二者要相互配合。例如当大楼同有重要的或较多的弱电系统、微电子设备时，应将建筑 物砼结构（柱、梁、板、基）中的钢筋，按规范中规定，做成网络较密的法拉弟笼形网，既作 为直击雷的防护，又对内部防雷起屏蔽作用。或者采用中光 zgu 优化避雷针以降低感应雷的雷 害等。当然即使对一般的住宅楼，也宜采用本条的做法，但网络间距可以大一些。 5、还应考虑屋项可能出现的卫星接收装置、电视天线、航空障碍灯、节日彩灯、微波通 讯定向发射装置等，均应在接闪器的保护范围内。 4.1.44.1.4 接地系统概述接地系统概述 在供配电系统中，用电的可靠性极其重要。供配电系统中合理的接地系统是决定供电系统 安全可靠的重要因素，对于功能的实现往往依赖用电设备安全运行的智能建筑来说，用电可靠 性尤为重要。智能建筑中安装大量不同类型的智能设备，因而选择一个合适的设备接地系统类 型对于供配电系统的安全可靠具有重要意义。 电器设备的金属外壳可能因绝缘损坏而带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电 器设备外壳与大地作金属联接称为保护接地。 保护接地的形式有以下两种： 设备的外露可导电部分经各自的 pe 线（保护线）分别直接接地，我国过去称之为保护接 地；设备的外露可导部分经过公共的 pe 线或 pen 线（三相四线制系统中的中性线与保护线共 用一根导线）接地，我国过去称之为保护接零。 供电系统的电器设备接地方式 tnc 系统 tnc 系统被称之为三相四线系统，该系统中性线 n 与保护接地 pe 合二为一，通称 pen 线。这 种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。 智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，pen 线的不平衡电流加上线 路中存在着的由于荧光灯、晶闸管(可控硅)等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会 在中性线 n 上叠加，使中性线 n 带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定 漂移。不但会使设备外壳(与 pen 线连接)带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适 的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此 tnc 接地系统不能作为智能化建筑的 接地系统。 tncs 系统 tncs 系统由两个接地系统组成，第一部分是 tnc 系统，第二部分是 tns 系统，分界面 在 n 线与 pe 线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前 采用 tnc 系统，进户处做重复接地，进户后变成 tns 系统。tnc 系统前面已做分析。 tns 系统的特点是：中性线 n 与保护接地线 pe 在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。 该系统中，中性线 n 常会带电，保护接地线 pe 没有电的来源。pe 线连接的设备外壳及金属构 件在系统正常运行时，始终不会带电。因此 tns 接地系统明显提高了人及物的安全性。同时 只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同 获得一个等电位基准点等措施，那么 tncs 系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。 12 l2 l3 l1 pe n 电力 系统 接地 外露可导电部分 pe pe l2 pen l3 l1 电力 系统 接地 外露可导电部分 图 4-1 tn-c 系统 图 4-2 tn-s 系统 电力 系统 接地 pen l3 l1 l2 外露可导电部分 n pe 图 4-3 tn-c-s 系统 tns 系统 tns 是一个三相四线加 pe 线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该 系统。tns 系统的特点是，中性线 n 与保护接地线 pe 除在变压器中性点共同接地外，两线不 再有任何的电气连接。中性线 n 是带电的，而 pe 线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠 的基准电位。只要按 tncs 接地系统，采取同样的技术措施，tns 系统可以用作智能建筑 物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。 这三种接线方式中，tn-c、tn-s 系统适合在智能大厦中，其中尤以 tn-s 系统更适合智能 大厦。供电回路中，应急照明及事故照明要与用电回路分开。 4.2 小区居民楼接地设计小区居民楼接地设计 本建筑利用建筑物基础地梁钢筋网作接地装置，重复接地与防雷接地共用接地装置。利用 基础中的钢筋作为接地体，周边沿基础梁通长焊接成环路，中间沿柱网通长焊接成网格，接地 钢筋网与柱内两根防雷引