【电气工程及其自动化】政协办公楼电气设计

本科生毕业设计（论文）某政协办公楼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2015年05月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1概述211工程概况212工程设计原则213工程设计依据214工程设计范围22配电系统设计321负荷等级及供电要求3211负荷等级3212供电要求3213配电方式422负荷计算423配电系统图624断路器的选择625导线的选择7251选择原则7252选择导体截面73照明系统设计831概述832办公桌面设计原则833照明标准值和功率密度值834光源及灯具的选择9341一般照明光源选择原则9342一般照明灯具的选择935照度计算1036照明负荷布置14361设计原则14362一般照明负荷平面布置图1437应急照明15371应急照明灯具的选择15372应急照明布置154防雷接地系统设计155结论15参考文献17附录18某政协办公楼电气工程设计摘要本设计以现行国家相关规范为标准，以供电可靠、安全用电、节约能源和经济合理为原则，完成该工程配电系统和照明系统的设计工作。配电系统设计部分主要包括负荷计算、主要电气设备的选择、配电系统图；照明系统设计部分主要包括照度计算、灯具的选择，在完成配电系统、照明系统设计的基础上，结合相关电气与建筑设计规范，对该工程平面布置图进行设计。关键词政协办公楼；配电系统；负荷计算；照明系统；照度THEELECTRICDESIGNSOFOFFICEBUILDINGABSTRACTINACCORDANCEWITHRELEVANTNATIONALREGULATION,THISTHESISDESIGNEDTHEELECTRICITYDISTRIBUTIONSYSTEMANDLIGHTINGSYSTEMOFTHEPROJECTBASEDONTHEPRINCIPLEOFRELIABILITYOFSUPPLYELECTRICITY,ELECTRICALSAFETY,ENERGYSAVINGANDCOSTEFFICIENCYASFORTHEELECTRICITYDISTRIBUTIONSYSTEM,ITINCLUDESLOADCALCULATION,SELECTIONOFTHEMAINTRANSFORMERSANDBLUEPRINTOFTHEELECTRICITYDISTRIBUTIONSYSTEMANDTHENTHELIGHTINGSYSTEMCONTAINSILLUMINATIONCALCULATIONANDSELECTIONOFLAMPSONTHEBASEOFTHEDESIGNOFELECTRICITYDISTRIBUTIONSYSTEMANDLIGHTINGSYSTEM,TAKINGTHEREGULATIONOFELECTRICALENGINEERINGANDARCHITECTURALDESIGN,THISTHESISCOMPLETEDTHEBLUEPRINTOFTHISPROJECTKEYWORDSOFFICEBUILDINGDISTRIBUTIONSYSTEMLOADCALCULATIONLIGHTINGSYSTEMILLUMINATION1概述11工程概况本设计为某政协的办公大楼的电气设计，本政协办公楼一共7层，总建筑面积为1449014M，底层为架空层，一至六层均为办公楼层，据高层民用建筑设计防火规范GB5004595，本建筑属于一类高层建筑11。架空层为自行车库、设备室和配电室，第一层为老干部活动室、信访办公室、人大常委会议室、休息厅、办公室、大厅、值班室，第二层为开水房、办公室、大厅，第三层为副主任办公室、休息室、贵宾接待室，第四、五、六层为委员会会议室、开水房、办公室、设备房。总计算负荷为532KW，总计算电流为7184A。12工程设计原则办公室是人们日常办公和信息交流的重要场所，其照明设计的合理与直接影响着人们的视觉功效和主观感受。办公楼的照明设计重点是要创造舒适明亮的光环境。此次设计的目的是通过对该综合办公楼的各个系统的设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。13工程设计依据（1）甲方设计任务书及设计要求；（2）初步设计有关批文及各专业所提供资料；（3）国家电气设计相关规范供配电系统设计规范GB500522009；低压配电设计规范GB500542011；建筑照明设计标准GB500342004；民用建筑电气设计规范JGJ162008。14工程设计范围（1）本建筑电气设计包括配电系统、照明系统的设计；（2）室外10KV变配电站及供配电线路不在本设计范围内，该部分已由甲方另行委托有关部门进行设计；（3）贵宾接待室暂时设计一般照明，其它照明设计不在本设计范围内，由甲方另行委托设计。2配电系统设计21负荷等级及供电要求211负荷等级电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷1。一级负荷（）中断供电将造成人身伤亡者。（）中断供电将造成重大政治影响者。（）中断供电将造成重大经济损失者。（）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。二级负荷（）中断供电将造成较大政治影响者。（）中断供电将造成较大经济损失者。（）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。三级负荷不属于一级和二级的电力负荷。本工程中,由于是政协大楼，停电会造成较大政治影响，故本办公楼负荷等级为二级负荷，主电源从附近变电站引入回路，备用电源为柴油发电机组，进线处安装双电源自动切换箱。212供电要求二级负荷的供电要求“宜由两回线路供电”，即当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。设计中常采用一用一备两路高压电源供电或一路高压，另一路备用电源（柴油发电机组）。213配电方式高层建筑低压配电系统的确定，应满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。应将照明与电力负荷分成不同的配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式之一（）工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式。（）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。（）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。本工程配电采用分区树干式（详见图纸配电系统图）。22负荷计算负荷计算的目的是掌握用电情况，合理的选择配电系统的设备和元件，如导线、断路器等，民用建筑电气设计规范（JGJ/T162008）中提出在初步设计及施工图设计阶段，照明负荷宜采用需要系数法计算1。需要系数法计算每间房的有功（1）WSPE单相照明线路的计算电流（2）COS20EXCKI用电设备组计算负荷XEPK（3）XEQ（4）2SP（5）配电干线计算负荷CTPK6CTQK（7）2CCSP（8）（9）NCJUI3式中W单位面积功率（W/M2）S供电面积同时系数TK需要系数XKQ用电设备组无功功率（VAR）P用电设备组有功功率（W）1本工程各配电箱的总负荷计算如下现以配电箱AL0的总负荷计算为例用需要系数法计算总的计算负荷，本工程中，需要系数取08。XKL1相KWPC32104301VAR910QAIC5751L2相KP32402302VAR840194QCAI51752L3相KWPC320303VAR840194QAIC951623L1相最大，则KWPKCX238011VAR672TANQKVAS12IC79380根据以上的计算方法，本办公楼负荷计算结果如下表1所示表1各配电箱的计算负荷序号配电箱总功率（KW）需要系数计算负荷PQS计算电流（A）（）XK1AL06908552267619272AL1116081024496113717273AL269085613066399714AL362085172725848875AL4870868633276211576AL5820862830369710597AL647083431663815788AL5320842562064728718423配电系统图根据以上计算方法，配电系统图在附录。24断路器的选择低压电器的选择应符合下列规定21选用的电器应符合下列规定1）电器的额定电压、额定频率应与所在回路标称电压及标称频率相适应；2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；3）电器应适应所在场所的环境条件；4）前后两级断路器要保证能选择性动作时，前一级的动作电流至少不小于后一级动作电流的12倍。目前，断路器被广泛用于低压电网中作过载、短路保护。如果选择不当，可能会发生误动作或不动作，失去保护作用，甚至产生安全隐患。因此，应根据具体使用条件，与相邻电器的配合以及断路器的结构特点等因素，选择最合适的断路器类型。依据断路器的选择原则，本设计的全部低压断路器均选用的施耐德的EASY9系列的断路器。现以AL0配电箱加以说明EA9AH3PC32表示是使用施耐德公司的断路器，3P表示三极开关控制火线，32A表示该断路器的额定电流。回路WL1容量，取需要系数08，功率因数09，由公式KWPE50得，由公式得202A，选用EASY9系列中的EXKP4COS2PICCIEA9AN1PC10断路器，其额定电流I10A202A，合格。该配电箱总的计算电流为976A，选用EA9AH3PC32，其额定电流I32A976A，前一级断路器整定值至少比下一级断路器整定值高一级，综合考虑，配电箱的进线开关的额定电流应选32A。25导线的选择251选择原则根据计算负荷电流；根据断路器整定值；导线及断路器选择时要相互配合。252选择导体截面应符合下列要求按照敷设方式、环境温度及使用条件确定导体的截面，其额定载流量不应小于预期负荷的最大计算电流；也就是在选择导线时不得低于上述负荷计算的计算电流量。线路电压损失不应超过允许值；导体最小截面应满足机械强度的要求，固定敷设的导线的最小芯线截面不应小于规定，如下表2；与断路器的额定电流配合3。表2导体截面线芯的最小截面（MM2）序号用途及敷设铜芯软线铜线铝线裸导线敷设于绝缘子上1010绝缘导线敷设于绝缘子上室内外2L6M2540本办公楼照明线路采用了塑料绝缘铜芯导线，每层办公楼的进户线为10MM2，插座分支回路截面为4MM2，照明分支回路截面为25MM2。3照明系统设计31概述电气照明设计的基本原则主要是安全、适用、经济、美观。本办公楼的设计中，主要是办公室、会议室，而办公楼的照明设计重点是要创造舒适明亮的光环境，提工作效率，减少视觉疲劳；因此要结合此特点来进行照明设计。照明可分为一般照明、应急照明。32办公桌面设计原则（1）办公时间几乎都是白天，因此人工照明应与天然采光结合设计而形成舒适的照明环境。（2）办公室的一般照明宜设计在工作区的两侧，采用荧光灯时宜使灯具纵轴与水平视线平行。不宜将灯具布置在工作位置的正前方。大开间办公室宜采用与窗平行布灯形式。在难于确定工作位置时，可选用发光面积大，亮度低的双向蝙蝠翼式配光灯具。（3）在有计算机终端设备的办公用房，应避免在屏幕上出现人和物（如灯具、家具、窗等）的映像。（4）为了适应幻灯或电子演示的需要，宜在会议室、洽谈室照明设计时考虑调光控制或设置集中控制系统，并设定几种不同照明方案。（5）设有专用主席台或某一侧有明显背景墙的大型会议室，宜采用顶灯配以台前的安装的辅助照明，并使台板上15M处平均垂直照度不小于300LX。33照明标准值和功率密度值根据建筑照明设计标准GB500342004，办公建筑照明标准值应符合下表3的规定6表3办公建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准值（LX）UGRRA普通办公室075M水平面3001980高档办公室075M水平面5001980会议室075M水平面3001980接待室、前台075M水平面30080续表营业厅075M水平面3002280设计室实际工作面5001980文档整理、复印、发行室075M水平面30080资料档案室075M水平面20080在照明设计手册中规定了照明密度值（LPD），如下表4所示4表4办公建筑照明功率密度值（LPD）照明功率密度（W/M2）房间或场所现行值目标值对应照度值LX普通办公室119300高档办公室、设计室1815500会议室119300营业厅1311300文件整理、复印、发行室119300案室8730034光源及灯具的选择341一般照明光源选择原则（1）室内照明光源的确定，应根据使用场所的不同，合理地选择光源的光效、显色性、寿命、起动点燃和再启燃时间等光电特性指标，以及环境条件对光源光电参数的影响。（2）室内照明应优先采用高光效光源和高效灯具。在有连续调光、防止电磁波干扰、频繁开闭或室内装修设计需要的场所，可选用白炽灯或卤钨灯光源。（3）在选择光源色温时，应随照度的增加而提高。当照度低于100LX时宜采用色温低于3300K的光源。（4）室内一般照明宜采用同一种类型的光源。当有装饰性或功能性要求时，亦可采用不同种类的光源。342一般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。灯具选择一般原则（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。本办公楼中各房间照度标准及光源、灯具选择如下表5表5灯具选择房间或场所照度（LX）灯具类型办公室、活动室、休息厅等300240W双管荧光灯委员会会议室300330W嵌入式方格栅吸顶灯开水间10020W防尘防水灯走廊、电梯前室、自行车库10024W半球形吸顶灯厕所7524W半球形吸顶灯35照度计算常用的照度计算方法有利用系数法，单位容量法和逐点法等3种。任何一种照度计算方法，都只能做到基本准确，建筑照明设计时照度计算值和选定的照度标准值，允许有10的偏差（即不应超过标准值的110，也不得低于其90，因此在本办公楼的照明设计中采用了单位面积功率法来确定房间的灯具数量，通过使用利用系数法进行了校验7。灯具的确定计算公式ZPWSN10式中N规定照度下所需灯具套数，套W在某最低照度值下的单位面积安装功率，W/M2S房间面积，M2Z最小照度系数P每盏灯的额定功率，W图1办公室照明设计这一普通办公室中，室长L495M，室宽B789M，办公室面积S39062M，高H3M，灯具离顶棚0M高度安装，顶棚反射比08，墙面反射比05，地板反射比01；选用240W双管荧光灯，取光源光通量LM350，照度要求300LX，参考平面及其高度075M，RA80。灯具计算则查办公建筑照明功率密度值表取W11W/2，Z1则ZPWSN套375240169取N6；校验计算过程如下求空间系数MHFC750MHRC25703室空间比RCRLBFC7038975411顶棚空间比CCRRCHRCR0325033地板空间比FCRRCFHRCR7032512334求有效空间顶棚反射比（1）求有效顶棚反射比C0A206398754M895108754S7307429IA12639085173085160SSC13取C702求有效地板反射比FC0A206398754M5980754S17063924059240592488745100ASSFCI取FC20式中I第I个表面面积，M2OA空间开口平面面积，M2S空间表面面积，M2I第I个表面反射比N表面数量（3）求墙面平均反射比W，有已知条件的W50查利用系数表RI1415RCBLHRCRI1，U065查灯具维护系数K取08计算平均照度LXANUEAV52678975406315式中工作面上的平均照度，LX每个灯具中光源的总光通量，LMN灯具数量U利用系数A工作面面积，M2K维护系数该室工作面的平均照度为2675X，而设计标准中办公室的平均照度为300LX，而该工作面的平均照度接近设计标准值，考虑到阳光的补偿，同时灯具布置要求一定的对称性和光源功率不是连续变化等因素，则灯具N6（套）符合照度要求。36照明负荷布置361设计原则（1）三相照明配电干线各项负荷宜分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85，以使各相电压偏差不大。（2）室内每一分支回路的长度，对于三相380/220V，一般不宜超过100M；对于单相220V线路，一般不宜超过35M。（3）为了使分支回路或灯具内发生短路或过负荷等故障时，断开电路影响的范围不致太大，故障发生后检查维修较方便，室内每一条分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不宜超过25个；连接建筑组合灯具时，回路电流不宜超过60个；连接高强度气体放电灯的单相分支回路的电流不应超过30A8。（4）为了避免由保护器动作而照成的不必要的停电，插座与照明宜接于不同的分支回路，且每一单相分支回路的插座数量不宜超过10个（组），同一房间的同类插座宜由同一分支回路配电。（5）备用照明和疏散照明的回路上不应设置插座。362一般照明负荷平面布置图本办公楼部分功能房间的负荷平面布置图，如下图所示图2负荷布置图每个办公室的照明，普通插座是分别供电，插座宜每墙装饰，这是考虑到二次装修的需要。37应急照明371应急照明灯具的选择应急照明必须选用能瞬时启动的光源，只有应急照明作为正常照明的一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明才可选用其它光源，因为若选用不瞬时启动的光源如气体放电灯时，当其不在正常照明运作中一同使用，一旦发生事故，因其启动时间长而不能起到事故照明的作用。372应急照明布置高层建筑的下列部位应设置应急照明（）楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用前室和避难层（间）。（）配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间。（）观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅和商业营业厅等人员密集的场所。（）公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过20M的内走道。4防雷接地系统设计本建筑高6层，依据文献11防雷设计按二类防雷建筑物处理。本建筑采用TNS接地保护系统，用混凝土基础钢筋作自然接地体。防雷接地、电气设备安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结，在地下室安装一个总等电位联结端子箱，把总水管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。为了保证建筑物美观，所有防雷装置除避雷带外均采用暗敷。5结论本次毕业设计完成了对某政协办公楼的电气工程设计，通过对该办公大楼的配电系统、照明系统、防雷接地系统的设计，我把大学所学的专业知识充分的运用到实际工程当中，与实际相结合，对工程及设计有了整体系统的概念，并对相关的规范及如何选择低压配电设备有了一定的了解。在毕业设计的这一全过程中，我巩固了自己在建筑电气设计方面的基础知识，同时查阅有资料，了解行业内设计流程，开阔了自己的设计理念；同时也使自己更加熟练掌握CAD软件，提高了分析和解决建筑电气方面问题的能力，为以后工作