【电气工程及其自动化】某学生宿舍楼电气工程设计）

本科生毕业设计（论文）某学生宿舍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5月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1前言111选题的背景和意义1111国内外研究概况1112选题的目的及意义112设计内容12照明系统设计221光源及灯具选择的原则2211光源的选择原则2212本设计的光源与灯具选择222照度3221本设计的照度计算323应急照明设计43供配电系统设计531负荷分级及供电措施5311负荷等级5312配电系统原则532负荷计算6321负荷计算的概念6322负荷计算633导线型号及截面选择1034断路器的选择1335配电系统的选择13结论15参考文献16附录17致谢24某学生宿舍电气工程设计摘要该论文主要阐述了某学生宿舍电气设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论。照明设计除了遵循“实用、舒适、安全”的设计原则以外，还应注重环保和节能,本着节能的原则，详细说明了学生宿舍楼的配电特点、电能计量、设备选型，平面布线。并绘制了配电系统图和平面布线图。本学生宿舍楼电气设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词照度计算；负荷计算；强电设计；平面布线THEDISCUSSOFELECTRICALDESIGNINSTUDENTDORMITORIESABSTRACTTHISTHESISMAINLYEXPLAINSTHEELECTRICALDESIGNBASIS,PRINCIPLE,METHODSANDTHECONCLUSIONOFTHEDESIGNCHOICEINEACHSYSTEMINTHEDESIGNOFCERTAINSTUDENTDORMITORIESINTHEPROCESSOFLIGHTINGSYSTEMDESIGN,THEPRINCIPLEOFAPPLICATION,COMFORT,SAFETYSHOULDBECONSIDERED,ANDENVIRONMENTALPROTECTIONANDENERGYSAVINGSHOULDBETAKENINTOACCOUNTASWELLDETAILSTHEDISTRIBUTIONCHARACTERISTICSOFTHESTUDENTDORMITORYBUILDING,ENERGYMETERING,EQUIPMENTSELECTION,PLANEWIRINGANDMAPTHEDISTRIBUTIONSYSTEMANDWIRINGDIAGRAMTHISELECTRICALDESIGNOFTHESCHOOLDORMITORIESBUILDINGISAGRADUATIONDESIGNTHEPURPOSEOFTHISDESIGNISTOGIVEUSACHANCEOFSYNTHETICALUSAGEOFTHEKNOWLEDGEWEHAVELEARNEDBESIDES,ITCANTRAINOURABILITYTOANALYZEANDSOLVEPRACTICALPROBLEMSINCONSTRUCTELECTRICITYINDEPENDENTLYSOTHATTHETHEORYISCONNECTEDWITHPRACTICEANDASOLIDBASEISMADEINFAVOROFFUTUREWORKKEYWORDINTENSITYOFILLUMINATIONCALCULATION；LOADCALCULATION,；HIGHDESIGN；PLANEROUTING1前言11选题的背景和意义111国内外研究概况以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的一门跨学科的综合性的技术科学是现代民用建筑电气技术的定义，它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理，是现代建筑电气设计所要达到的要求。因此，在现代电气设计的要求下，随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷与接地、通信、有线电视、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。112选题的目的及意义学生宿舍楼是校园建筑的主要组成部分，随着时代和科学技术的发展，学生公寓的电气设计其包含的内容也越来越多。对于校园生活区的学生公寓配电设计，关乎于学生舒适生活，并且方便、安全地使用各种电气设备，如照明灯具、空调、电扇、通讯、电脑网络等设备；通过该毕业设计，学生可综合应用所学照明设计技术、电气控制技术、供配电等技术，对校园生活区的学生宿舍配电合理设计。学生不但可以舒适地休息，还可以方便、安全地使用各种电气设备。同时在设计一个学生宿舍楼建筑电气设计的过程中得到全面锻炼，为毕业走向工作岗位打下坚实基础。12设计内容本工程某学生宿舍电气设计，一共五层。其中，一层为值班室、盥洗间、淋浴间、厕所、两间无障碍宿舍和27间标准宿舍房间，2至5层为标准层，每层分别有盥洗间、淋浴间、厕所和32间标准宿舍房间，每层高3M，占地面积近1200。总计算负荷为108KW，总计算电流为1436A。二层到五层布局相同。此次设计的目的是通过对该学生宿舍照明系统的设计实践，更直接的掌握建筑电气设计所运用的知识，深化自己的专业技能，为实际工作奠定基础。2照明系统设计21光源及灯具选择的原则在照明系统的设计中，光源及灯具的选择占有重要的地位，通过选择合理的灯具及光源，合理计算它们的数量及型号，合理配置，给学生提供良好的学习及休息环境，同时注意响应国家节能的号召，从而达到绿色照明的效果。本节主要从光源及灯具的选择原则，按照国家建筑照明标准，选择本次设计中的光源及灯具。211光源的选择原则1要满足场所使用对显色性的要求2合适的色温；3较稳定的发光包括限制电压的波动和偏移造成的光通变化，和电源交变导致的频闪；4良好的启点特性；5更高光效，达到更好的节能、环保效果；6使用寿命更长；7性能价格比好。212本设计的光源与灯具选择根据照明光源及灯具的选择原则，本建筑主要照度标准及光源、灯型选择如下（走廊、厕所为0米工作面照度，其它为075米工作面照度）1值班室100LX单管荧光灯YZ40RR36W2寝室150LX单管荧光灯YZ40RR36W3走廊50LX白炽灯PZ2205004门厅100LX单管荧光灯YZ40RR36W5卫生间75LX白炽灯PZ22050022照度目前，由于国家标准中对学生宿舍不同场所的照度值尚无具体的规定，因此在学生宿舍的照明设计中，通常是参考国家标准中对居住建筑照明标准值的规定，充分考虑学生宿舍的特点，来合理地选择其照度标准值，这是照明设计成败的关键。国家标准建筑照明设计标准GB500342004中居住建筑部分房间或场所的照明标准值见表21表21居住建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度照度标准（LX）显色指数RA一般活动100起居室书写、阅读075M水平面30080卫生间075M水平面10080注宜用混合照明221本设计的照度计算寝室是学生休息和学习的地方，既要求有较高的照度，又要求能够创造一个团结、宁静、和谐的气氛。因此，灯具的造型、格调不宜过于华丽，一般采用半直接型单管荧光灯具，在房间中央吸顶安装，作为一般照明。根据建筑照明设计标准6135003920014611条，居住建筑照度标准为150LX时，灯具数量计算如下计算方法利用系数平均照度法照明设计手册基本公式（1）AUKNE2式中光通量,N光源数量,U利用系数,A工作面面积M2K灯具维护系数。房间长度546M,房间宽度336M,计算高度3M,利用系数0519维护系数080,光源种类普通直管荧光灯光源型号功率,光通YZ40RR36W日光色单灯具2光源4000LM照度要求15000LX功率密度要求1100W/M2计算结果建议灯具数2照度校验18101LX总功率72W功率密度785W/M2折算功率密度650所以，该学生宿舍内一般照明可以选择二只单管荧光灯灯具，按垂直于外窗方向均匀布置，吸顶安装。卫生间环境湿度大，宜选用防水防尘灯，吸顶安装。23应急照明设计根据规范建筑照明设计标准,应急照明设计要求（1）应急照明作为正常照明的一部分同时使用时，应有单独的控制开关，且控制开关面板宜与一般照明开关面板相区别或选用带指示灯型。（2）应急照明不作为正常照明的一部分同时使用时，当正常照明因故停电，应急照明电源宜自动投入。（3）公共场所的安全出口、疏散出口应设指示灯。（4）疏散应急照明宜设在墙面或顶棚上，安全出口标志宜设在出口的顶部，疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其拐角处距地面100M以下的墙上，走道疏散标志灯的间距不应大于20M。（5）应急照明和疏散指示标志，可采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少于20MIN。本工程的应急照明灯具的选择与布置本宿舍楼的下列部位设置应急照明楼梯间、疏散走道和走道长度超过20M的内走道。此外，应急照明必须选用能瞬时启动的光源，并有单独的控制开关。3供配电系统设计31负荷分级及供电措施311负荷等级根据民用建筑电气设计规范的规定，电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级，并应符合下列规定1一级负荷（1）中断供电将造成人身伤亡者；（2）中断供电将造成重大政治影响者；（3）中断供电将造成重大经济损失者。（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。2在一级负荷中，当中断供电将造成重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为一级负荷中特别重要的负荷。3二级负荷（1）中断供电将造成较大政治影响者；（2）中断供电将造成较大经济损失者；（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。4不属于一级负荷和二级负荷的属于三级负荷。在本设计中学宿舍楼中，根据负荷等级的分类，学生宿舍为三级负荷。312配电系统原则配电系统设计应满足供电可靠性和电压质量的要求。配电系统以三级保护为宜。系统结构不宜复杂，在操作安全、检修方便的前提下，应有一定的灵活性。配电线路或配电室及配电箱应设置在负荷中心，以最大限度地减小导线截面，降低电能损耗。同一用电设备性质相同或接近，应有同一线路供电；不同性质的用电设备应有不同支路的线路供电。在三相供电线路中，单相用电设备应均匀地分配到三相线路，应尽可能做到三相平衡。由单相负荷分配不均匀所引起的中性线电流，不得超过额定电流的25。每一相的电流在满载时不得超过额定电流值。在配电系统中的配电屏、箱应留有适当的备用回路。选择导线截面也应适当留有余量。32负荷计算321计算负荷的概念供电系统在正常情况下可靠地运行，则其中每一个元件（包括变压器、开关设备、导线、电缆等）都必须进行正确的选择。除了满足工作电压的要求以外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。所谓计算负荷，就是按发热条件选择供电系统中的电气设备的一个假定负荷，计算负荷产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。根据计算负荷产生选择导体（导线、电缆）及电器，则以计算负荷持续运行时，导体及电器的最高温升不会超过允许值。322负荷计算负荷计算采用需要系数法用电设备功率乘以需要系数和同时系数，当采用需要系数计算负荷时，应将配电干线范围内的用电设备按类型统一划组。配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数。变电所或配电所的计算负荷，为各配电干线计算负荷之和再乘以同时系数。计算变电所高压侧负荷，应加上变压器的功率损耗。（1）如MX5配电箱表31MX5配电箱用电设备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相序视在功率有功功率无功功率计算电流MX518080080380三相1800144010802735负荷【计算公式】PJSKPKXPEQJSKQKXPETGSJSPJSPJSQJSQJSIJSSJS/3UR【输出参数】进线相序三相有功功率PJS1296无功功率QJS1048视在功率SJS1666有功同时系数KP090无功同时系数KP097计算电流IJS2532总功率因数078【计算过程不计入补偿容量】PJSKPKXPE1296KWQJSKQKXPETG1048KVARSJSPJSPJSQJSQJS1666KVAIJSSJS/3UR2532A式中计算有功功率，（KW）；需要系数；设备容量，（KW）计算视在功率，（KVA）；计算无功功率，（KVAR）；计算电流，（A）；设配额定电压，（KV）；同时系数；用电设备组无功功率（KVAR）；P用电设备组有功功率（KW）图31MX5配电箱（3）值班室配电箱表32MXLD用电设备组名称总功率需要系数功率因数额定电压设备相序视在功率有功功率无功功率计算电流MXL相1800144010802735数据同上MX5图32MXLD配电箱（4）总配电箱根据民用建筑设计规范要求，在三相供电系统中，单相负荷应均衡的分配到三相上，当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相负荷总计算量的15时，全部按三相对称负荷计算；当超过15时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加，配电系统中的配电屏、配电箱应设有适当的备用回路。如果设备为单相负荷，进线配电箱电源为三相电源，则等效设备三相容量应按最大负荷相所接单相设备容量的3倍计算。该设计中MX15、MXLD都为18KW。所以MXZ配电箱设备容量PE186108KW计算有功功率PJSKXPE10807756KW计算电流6143803380675COS3380PIJSJS图33MXZ配电箱33导线型号及截面选择在配电线路中，使用的导线主要有。导线我们应按照类型及截面来选。在选择电线和电缆时，我们应遵循以下原则。（1）按使用环境及敷设方式选择在选择电线和电缆的型号时，应根据具体的环境特征及线路的敷设方式来确定。（2）按发热条件选择当电流通过各种导线时，由于导线发热，引起温度升高，从而损坏绝缘，因此，对于截面一定的导体和绝缘材料不同的导线，规定了允许电流，称为允许载流量。因此，在选择导线截面时，必须使其允许载流量大于或等于线路的计算电流值。各种电线、电缆的种类主要有裸导线、橡皮绝缘导线、塑料绝缘导线、塑料绝缘软导线、通用橡套电缆、控制电缆等7。本设计中所有导线电缆全部选用铜芯线。导线截面的选择电流通过导线时，要产生电能损耗，使导线发热，若绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘损坏，甚至引起火灾。当裸导线的温度过高时，会使其接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，甚至可发展到断线。因此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量。在这个允许载流量范围内运行，导线的升温不会超过允许值。选择导线截面使通过相线的电流不超过导线正常运行时的允许载流量，即ALCI（3）按允许载流量选择载面时需注意以下几点（1）允许载流量与环境温度有关。若实际环境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量乘上温度修正系数以求出实际的允许载流量。ALALIK（4）式中960350ALT且为导线额定负荷时的最高允许温度（YJV型交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆；BV型塑料绝缘导线）；为导线允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点的实际的环境温度（本设计中取）。中性线和保护线截面的选择（1）电力、照明干线电缆或者导线其N、PE及PEN的截面的选用参照下表表33中性线、保护线选择（2M）电气装置中相导体的截面相应保护导体的最小截面S61SS35S/22举例说明导线截面的选择以主供电导线为例（1）MXZ配电箱引线电缆选择有公式（3）、（4）联列得K096（5）CALKII由负荷计算得，MXZ配电箱的线电流都为IAL1125A。查民用建筑电气设备手册YJV型交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆的允许载流量（附录表4），得该电缆截面面积为50MM2时，在35度墙中敷设时的允许载流量为124A，大于1125A，满足发热条件，故选择其截面面积为50MM2。校验机械强度查附表3，用于固定架设在户内绝缘支持件上的导线，按敷设在绝缘支持件上的绝缘导线25M以下铝线最小截面10MM2，50MM2远远大于其值，故现选导线截面符合机械强度要求。（2）导线截面面积的选择由负荷计算，MX15、MXLD供电导线的相电流为273A，由公式（3）得BV型塑料绝缘导线的允许载流量A29940327KIICAL因导线为3根并联，并为空气中敷设，所以A23290029K5114IFAL查民用建筑电气设备手册BVYJV型交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆的允许载流量（附录表1），得导线截面面积为6MM2时，在35度墙内中敷设时的允许载流量为36A，大于322A。故选择其截面面积为6MM2。校验机械强度查附表3，用于照明装置用导线，铝线要求最小截面为25MM2，6MM2大于其值，故现选导线截面符合机械强度要求。表34电线电缆的截面面积选择表配电箱计算电流（A）敷设方式电缆并列根数电缆截面面积（MM2）MXZ1436沿墙暗敷350MX1527336MXLD273用桥架敷设3634断路器的选择根据供配电系统设计规范,低压断路器的选用需满足断路器的额定电压不小于线路额定电压。断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流不小于线路计算负载电流。断路器的额定短路通断能力不小于线路中最大短路电流，注意进出线端的短路通断能力是否相等。断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。选择配电断路器需考虑短延时，短路通断能力和延时梯级的配合。35配电系统的选择低压配电系统接地形式有如下几种TN系统、TT系统、IT系统。为了提高保护线的可靠性，采用国际电工委员会的标准。最常用的是TN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系统在TN系统中，整个系统的中性线N与保护线（PE）是分开的，见如图34L1L2L3NPE外露可导电部分图34TNS系统图TNCS系统系统中有一部分中性线（N）与保护线（PE）是合一的，如图35L1L2L3PENPNN外露可导电部分图35TNCS系统图TNC系统整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一的,如图36所示L1L2L3PEN外露可导电部分图36TNC系统图外露可导电部分平时不带电压，但故障情况下能带电压的电气装置的容易触及的外露可导电部分。本工程的低压配电系统的接地保护采用TNS系统。结论通过本次毕业设计，我学会了很多东西，很多课堂上学不到的东西。在整个毕业设计过程中，我把所学有关于建筑电气的知识又好好的复习了一遍。此外，因设计需要，我还学到了许多这方面的新知识，在学好理论知识的同时，也提高了实践能力，做到了理论与实践相结合。对自己的实践能力和所学的理论知识进行了一次大的考验。同时，我也本着虚心学习的态度，虚心向伍老师请教。在老师的讲解下，我不仅明白了设计的意义，还明白了做设计的基本方法和步骤，在知识水平和实践能力上都有一定的提高。尽管因为存在一定的欠缺而不能用于现实施工，但本设计的效果基本达到了本工程的需求和老师的要求。合理的设计是用户放心使用的前提，其地位之重要不可忽视。总而言之，我深知我的不足，在以后及将来的工作中，我会努力地学习专业知识，提高自己的专业技能。本次的设计为我们将来走上工作岗位奠定了一个坚实的基础。我相信，它给我带来的经验将是终身受用的。参考文献1谢秀颖电气照明技术M北京中国电力出版社，20082刘介才工厂供电M北京机械工业出版社，2009123陈元丽现代建筑电气设计指南M北京中国水利水电出版社，20074赵振民实用照明工程设计M天津天津大学出版社，200315住房和城乡建设部工程质量安全监管司编全国民用建筑工程设计技术措施2009年版电气M北京中国计划出版社，2009126JGJ/T1692,民用建筑电气设计规范S7GB500342004,建筑照明设计标准S8GB5005295,供配电系统设计规范S9王磊AUTOCAD电气设计（2008中文版）与天正电气TELEC工程实践M北京清华大学出版社，2008910洪元颐李宏毅建筑工程电气设计上册，M北京中国电力出版社，20021211洪元颐李宏毅建筑工程电气设计下册，M北京中国电力出版社，20021212北京照明会照明设计专业委员会编照明设计手册（第二版），M北京中国电力出版社，2006附录附录表1450/750V型BV绝缘电线穿管敷设时的载流量（单位为A）敷设方式B1类绝缘电线穿管明敷在墙上或暗敷在墙内导体工作温度70环境温度25303540不同带负荷导线根数的载流量芯线截面/MM22342342342341525461825334315222938132026331724324115212836131925321522303814192633121723301420273513182431111621271016253560801071325372941164763841065776101125506889110456080100537194117476383103425675944966871084359779539526987507095120160203245285142181219253127162196227151192232269134171207239120153185215141180218252125160194224112143173202131167201234116148180207104133160187数据来源此表根据GB/T16895152002第523节布线系统载流量编制或根据其计算得出。附录表2计算书配电箱总功率PE（KW）需要系数K功率因数计算电流（A）断路器型号选线MX151808273NSX100N32/3PYJV4X61X6FCMXLD1808273NSX100N32/3PYJV4X61X6FCMXZ10807081436NSX250N160/3PYJV4X501X25CT数据来源由图纸计算和根据规范查表得出附录表3导线按机械强度所允许的最小截面附录表406/1KV型YJV电缆明敷和埋地敷设时的载流量（单位为