学校物化实验室电气设计

1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）业:设计（论文）题目：学校物化实验室电气设计专级:号:名:班学姓 指导教师：二0五年十月二十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生学号姓名学号班级专业设计（或论文）题目指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注四川信息职业技术学院设计（论文）内容：照明系统设计；插座动力平面部置设计；防雷接地系统设计；某教学楼建筑面积1000余平米，楼高为2层，完成强电、弱电设计；电源进线由物业变电所引来三相四线制。低压配电系统采用TN-S系统；负荷按建筑照明设计标准取值计算。进度安排：第15周：查找资料选择参考方案；第610周：确定方案撰写论文；第11

2、13周：修改论文、确定初稿；第14周：检查定稿；第15周：答辩。主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：建筑物防雷设计规范（2000版）GB50057-94建筑照明设计规范DBJ133-90高层民用建筑设计规范（2001版）GB50045-95供配电系统设计规范GB50052-2009低压配电设计规范GB50054-95民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92审 批意 见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 摘要1第1

3、章绪论21.1工程概括2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.2设计内容2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第2章配电系统设计3 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2.1配电的设计要求及负荷等级3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.2负荷计算4 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 2.3导线选择7 HYPERLINK l bookmark63

4、 o Current Document 第3章照明系统设计8 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.1概述8 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 3.2照明光源选择8 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 3.3照明灯具选择8 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 3.4照度设计和种类9 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 3.3照明计算11 HYPERLI

5、NK l bookmark128 o Current Document 第4章插座动力系统设计13 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 4.1设计原则及要求13 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 第5章防雷接地系统设计15 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 5.1防雷的种类和措施15 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 5.2本建筑物的防雷接地系统设计结果15 HYPERLINK l book

6、mark179 o Current Document 结论17 HYPERLINK l bookmark182 o Current Document 致谢18 HYPERLINK l bookmark185 o Current Document 参考文献19 HYPERLINK l bookmark220 o Current Document 附录20摘要本论文主要阐述了某校二层物化实验教学楼平面结构电气设计的设计依据、原 则和方法及设计选择的结论。本论文共包括五章内容，主要包括强电部分设计。强电部分主要内容包括：低压配电系统、照明系统、插座动力系统及防雷接地 系统的设计，其中包括负荷计算、照

7、度计算等。本次设计完成图纸共5幅，绘图采用AUTOCAD软件绘制。本二层物化实验教学楼平面结构为毕业设计，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。关键词配电系统；照明系统；插座动力；防雷接地i.i工程概括本次设计是对二层楼实验物化研究中心的电气设计，本工程概况为实验楼，总 占地240平方米，高7.5米。设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相 关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。此次设计 的目的是通过对该实验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

8、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。1.2设计内容物化实验室电气设计，建筑楼高为2层，都为教学楼区域。本次设计阐述了该 实验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。论文共包括 五大章内容，主要包括绪论及强电部分设计。每个设计的步骤是根据设计的原则、 条件，考虑现实中的要求，进行计算的出相应的技术指标，然后选择产品。强电设计分为：低压配电系统设计、照明设计、插座设计及防雷接地系统设计。 照明设计是室内照明，为三级负荷。主要的内容是选择合适的灯具使房间能够达到 所要求的照度要求，设计中采用单位容量法进行照度计算。插座设计是根据其功能 选择合适

9、的插座，然后进行插座的容量计算，并放在其最方便使用的位置上，确定 每路可带的插座数目。低压配电系统，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，并用单位容量法进行了 负荷计算，确定各个系统照明负荷的容量、计算电流，以此选择出了断路器，导线， 系统采用TN-S系统。防雷接地的设计是按照建筑物的重要性、使用性质来确定建 筑物防雷与接地的等级，主要说明对直击雷、侧击雷、雷电感应等的防护以及接地 系统的方式及具体要求等内容，在楼道内还各设有总等电位箱。第2章配电系统设计2.1配电的设计要求及负荷等级2.1.1设计要求供配电系统设计应根据工程特点、规模和

10、发展规划，做到远近期结合，以近期 为主。供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进 的电气产品。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合， 以近期为主。供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性 能先进的电气产品。2.1.2负荷等级及供电要求电力负荷是根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或 影响的程度进行分级，并应符合下列规定。符合下列情况之一时，应为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡时。中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产 品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连

11、续生产过程被 打乱需要长时间才能恢复等。中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要 交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人 员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发 生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷， 应视为特别重要的负荷。符合下列情况之一时，应为二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用 电单位中的重要

12、电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员 集中的重要的公共场所秩序混乱。不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。2.1.3各负荷等级的供电措施一级负荷：要求供电系统无论时正常运行还是发生了故障时，都应保证其连 续供电。因此对一级负荷，应有两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电 的时间，采用双电源互相自动地或手动地切换线路，如果一级负荷不大，则可采用 蓄电池、自备发电机等设备，或者从临近的单位取得第二独立电源。这里所说的两 个“独立电源”是指其中任何一个电源发生故障或停电检修是，都不致影响另一个电 源继续供电。二级负荷: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

13、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），但当负荷较小 或地区供电条件困难时，可由一回6KV及以上专用架空线供电。三级负荷:根据文献】7、8对消防用电设备进行负荷等级划分，对于一类 高层建筑的消防用电按一级负荷要求供电并且消防用电设备应采用专用的供电回路。 火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源，其配电设备应明显标志。本实验楼为三相四线制380/220V架空线路，由底层楼梯间的北墙外引入进户前 要求重复接地，应急照明采用两个电源自动切换装置进行切换，同时设不间断电源 装置UPS作为第三

14、电源，它能自动投入使用。照明及单相插座、空调均为单相，额 定电压为220V，动力设备、照明用电为三级负荷。2.2负荷计算负荷计算一般采用需要系数法。照明负荷计算采用单位面积功率法。用电设备组计算负荷P = kxPe （2-1）Q = Ptg （2-2）5 =建2 + Q 2 （2-3）配电干线计算负荷Pc = ktE P （2-4）Qc = k,Z Q（2-5）5广7（2-6）SI =上一（2-7） j U/3式中 w单位面积功率（W/m2）S供电面积（” 2）同时系数需要系数Q用电设备组无功功率（KVA）P用电设备组有功功率（W）例如：对一楼配电箱AL0-1负荷计算，照明设备YG2-2，14

15、套；YG2-1，4套； 吸顶灯和壁灯JXD5-2，9套；吊灯一套200W，单相插座6个;壁挂式空调1.5Pkt = 1， k =0.8。则照明负荷干线负荷计算有功功率 PC = k P =0.8*（36*28+4*36+60*9+200）=1.398KW无功功率 Q = k Q=1.748 tgarccos0.8=1.048Kvar视在功率 S = Jp 2 + Q 2 =1.747KVA(JSy四川信息职业技术学院毕业设计(论文) S计算电流I =4.584Aj 380、3断路器整定值选5A,导线选取BV-2*2.5，其载流量大于5A。动力插座与空调插座负荷干线负荷计算有功功率 PC = k

16、Z p =0.8*(200*6+1.5*735)=2.302KW无功功率 Q = k Q =2.302 tgarccos0.8=1.726Kvar视在功率 S = JP 2 + Q 2 =2.88KVA S计算电流I = =7.559A j 380 履断路器整定值选10A，导线选取BV-3*4+1*1.5，其载流量大于10A。例如对二楼配电箱AL0-2负荷计算，照明设备YG2-2,16套；YG2-1,2套；吸顶灯和壁灯JXD5-2,5套；单相插座9个；壁挂式空调2.5P.匕=1，=0.8。则照明负荷干线负荷计算有功功率 PC = k P =0.8*(36*32+2*36+60*5)=1.219

17、KW无功功率 Q = k Q=1.219 tgarccos0.8=0.914Kvar视在功率 S = ：P 2 + Q 2 =1.5231KVA S计算电流I =3.998A j 380 u3断路器整定值5A，导线选择BV-2*2.5，其载流量大于5A。动力插座与空调插座负荷干线负荷计算有功功率 Pc = k P =0.8*(200*9+2.5*735)=2.91KW无功功率 Q = k Q =2.91 tgarccos0.8=2.182Kvar视在功率 S = , P 2 + Q 2 =3.637KVA计算电流IS3断路器整定值选10A，导线选取BV-3*4+1*1.5，其载流量大于10A。

18、2.3导线选择根据计算负荷电流选断路器整定值；根据断路器整定值选电缆；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;动力设备考虑自启动影响，断路器整定时要选高一级数值。配电网络导线和电缆的选择，一般按照下列原则进行：（1）按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。（2）按机械强度选择导线的最小允许截面。（3）按允许载流量选择导线和电缆的截面。（4）按电压损失校验导线和电缆的截面。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 载流（或称发热条件或称温升条件）来选择的。每箱电缆（或每相电线）的横截面 积，必须

19、满足下述条件：IalI30=IcI30是流过每相电线（或电缆）的计算电流， 即对该负载计算得出的计算负荷电流Ic = I30对于照明回路：中性线N的截面与各相电线截面选择为相同或近，如表2.1对于PE线截面的选择：PE线最小截面（mm2）表2-1相线PE线的选取相线截面SPE线截面SW16S1635S/2选择结果：照明回路统一选用BV2*2.5,插座回路统一选用BV3*4第3章照明系统设计3.1概述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

20、立体感、形成环境气 氛等方面发挥积极的作用。3.2照明光源选择照明光源选择一般原则：发光效率高；显色性好，即显色指数高；使用寿命长；启点可靠、方便、快捷；性能价格比高。3.3照明灯具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：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；提高能效：

21、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；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；3.4照度设计和种类选择照度是照明设计的重要问题，照度太低会损害工作人员的视力，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

22、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70 80%，同样能起到节电的作用。3.4.1设计结果照明可分为一般照明、应急照明。本建筑一般照明主要为办公照明及实验室照明等。为使整个照明场地获得均匀明亮的水平照度，使用照明器在整个照明场所基本 均匀布置的照明方式。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0.75米工作面照度）研究室、办公室、物理试验室、化学试验室、图书资料室、会议室：200lx YG2-2 厕所：50lx 球形吸顶灯JXD1-13 .走廊：50lx 壁灯 JXD5-24.值班室：50lx荧光灯YG2-2表3-1房间照度值参

23、数表类别参考平面及其高度照度标准值低中高办公室0.75m水平面100150200试验室0.75m水平面75100150厕所、楼梯间地面305075走廊地面305075资料室0.75米水平面100150200会议室0.75米水平面100150200值班室0.75米水平面751001503.4.2照明种类正常照明为满足正常工作而设置的室内外照明称为正常照明。它起着满足人们基本视觉 要求的功能，是照明设计中的主要照明。它一般可单独使用，也可与应急照明和值 班照明同时使用，但控制线路必须分开。应急照明在正常照明因事故熄灭后，供事故情况下继续工作、人员安全或顺利疏散的照 明称为应急照明。它包括备用照明、

24、安全照明和疏散照明三种。应急照明的设置原 则，从安全角度考虑，应在较多的建筑内设置应急照明，而从经济的观点出发，只 能在一些最需要的建筑内设置。值班照明在非工作时间供值班人员观察用的照明称为值班照明。可利用正常照明中能单 独控制的一部分或应急照明的一部分或全部作为值班照明。本建筑采用应急照明与正常照明相结合，走廊、厕所、楼梯等场所按一级负荷 供电，采用双电源，已满足应急照明要求，办公室等场所应急照明采用蓄电池作备 用电源，且连续供电时间不少于20min，走道疏散标志灯的间距在20m内，安装高 度及其它要求均满足相关规范。如图3.1所示，详细布置见照明平面图。第10页共24页图3.1应急照明布置

25、IL， 1-*4.-JLj4 y疏散指示(3-1)3.3照明计算3.3.1本设计采用单位容量法计算灯具数量（1）本工程照度标准选用建筑照明设计标准为基准，并参照照明标准进行设计。（2）照明电源，根据国家节能要求特殊装修要求外，均选用高效，低耗的节能 型日光灯和节能筒灯为主。3.3.2本设计采用单位容量法计算灯具数量N = WS计算方法： ZP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一套灯具安装容量，不包括镇流器损耗，w例如，对于物理实验室S=48m2,照度要求300 x,安装高度2.75米，则查得0.75米工作面上 W=1

26、8w/m2，z=1，灯具YG2-2则加=竺=史兰1=12套ZP 1*2*36根据已知的面积和所选的灯具形式、最小照度E、计算高度h,从上式算出全 部灯泡的总安装功率p。然后除以灯具的功率，再考虑到室形及对灯具布置的要求 即可得灯具数量。3.3.3照明符合平面布置设计原则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，一般可以带灯具12至13盏，插座7至8只。每个照明开关所控光源数不宜太多，体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公 共场所应采用集中控制。供电半径应满足要求，一般不超过30米。插座不宜和照明灯接在同一分支回路。尽量使三相所带负荷平衡。本建筑内区域照

27、明采用集中控制，如图3.2所示图3.2一楼照明平面图第4章插座动力系统设计4.1设计原则及要求4.1.1 一般规定（规范）当插座为单独回路时，数量不宜超过10个（组）。当灯具和插座混为一路过，其中插座数量不宜超过5个（组）。插座应由单独的回路配电，并且一个房间内的插座由同一路配电。在潮湿房间内，不允许装设一般插座，但设置有安全隔离变压器的插座可除 外。备用电源、疏散照明的回路上不应设置插座。4.1.2教室插座布置实验室除教室前后墙应各设置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个）外， 实验室实验桌应设置220V10A安全型插座，教室讲桌处除设置单相插座外，且应设 置380V16A插座

28、。如图4.1所示。图书资料室周墙布置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个），前后各一组。办公室，会议室，研究室。除周墙布置一组安全型插座（220V10A二孔、三孔插座各一个）外，还要予留 空调插座插座。如图4.2所示。图4.1实验室插座设计图4.2办公室插座设计第5章防雷接地系统设计5.1防雷的种类和措施5.1.1建筑物的防雷分类按照建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，其防雷等级 可分为三类：一级防雷，二级防雷和三级防雷的建筑物。本建筑高7.5米，依据文 献5防雷设计按三类防雷建筑物处理。5.1.2 一般防雷的措施根据建筑物防雷设计规范各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人 的措施。第一类防雷建筑物根据建筑物防雷设计规范所规定的第二类防雷建筑物尚 应采取防雷电感应的措施，装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑 物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。5.2本建筑物的防雷接地系统设计结果本工程按三类防雷建筑设计考虑；设计利用混凝土柱子中的两根主钢筋作防雷 引下线，作引下线的钢筋自下而上必须焊接，引下线钢筋并且和基础钢筋焊接工6 处。避雷带材料采用010热镀锌圆钢，避雷带水平敷设时，支架间距1.0米，转弯 处为0.5米。不同标高处的避雷带相连处采用镀锌扁钢-40*4暗敷于墙内。工程采用联合