《名流花园社区幼儿园供配电系统设计》6800字

名流花园社区幼儿园供配电系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u23383名流花园社区幼儿园供配电系统设计 190081绪论 1166201.1建筑概况 114911.2设计依据 189551.3设计范围 2300442供配电系统设计 2308112.1负荷计算 2230172.2供电电源确定 5109572.3配电系统接地型式确定 6306982.4配电系统设计 6122673照明设计 9227744建筑物防雷设计 12210634.1防直击雷设计 12170784.2防雷电波入侵设计 15323695结论 171绪论1.1建筑概况此次南川区名流花园社区幼儿园为一所教学式幼儿园，面积为1185.24平方米，共3层楼，建设高标为11.7米，合理使用期限为50年，抗震建筑设防烈度为6度。框架结构，防火等级达到二级。幼儿园一楼主要有门厅，晨检室，医务室，卫生间，儿童活动室，教室，以及楼梯间。幼儿园二楼和三楼结果基本相同，分为前厅、教师办公室、活动室、卫生间、楼梯间等。1.2设计依据1.由建筑方提供的设计委托书及先关的地形图，主要了解建筑物结构；2.根据设计院相关专业提供的设计资料，确定本次设计所需的内容；3.相关建委发的初步设计审查的批复；4.国家及地方有关法令和法规；5.有关电气设计国家规范；设计软件：AUTOCAD2014+天正电气CAD。1.3设计范围此次设计的主要内容包括总配电箱配电方式，各楼层配电箱配电方式，电缆电线的选择，照明方式设计，各房间灯具的选型，照明控制方法，插座排布及选型，防雷接地以及雷电入侵。2供配电系统设计2.1负荷计算2.1.1负荷计算目的及意义按照供配电系统设计中的有关要求，电网负荷主要有三个等级。一级负荷：由于一级负荷断电规定较为严格，因此对于会导致严重经济损失，甚至人身伤害，并且影响重要供电用户正常供电的，都被划为一级负荷。那些不可以断电的负荷或断电后会爆炸、有害气体的泄露、火灾等一些严重情况的负荷，都为重要的负荷。二级负荷：二级负荷对停电者将会带来巨大的损失，或停电很长一段时间。三级负荷：第三种是普通负荷，不会造成一、二次负荷过度严重的损耗。本项目为三楼设计，整体用电负荷较小。主要负荷范围有照明、插座、空调、消防应急。这里，照明、插座、空调等的供电负荷量都是三级负荷，而消防应急照明的负荷为二级。整个幼儿园只需设置一个总配电箱，每层在设置一个独立配电箱，电源干线又分为照明回路动力和消防回路，因此负荷统计时可以直接按幼儿园用电指标估算。在供配电网中，通常使用需要系数法、二项式法、单位指标法等计算负荷。在此基础上，本次设计中引入了单位指标法和需要系数法。2.1.2单位指标法负荷计算单位指标计算法是最简单的负荷计算方法，在建筑电气设计中，对于前期设计阶段都要采用单位指标法计算各设备的负荷。南川区名流花园社区幼儿园中除应急照明外所有用电都主要为三级负荷，设备的三相输出电压都为380/220V。本栋幼儿园供电主要由附近配电公司引来，总供电只有一个，全部位于一楼楼梯间中；每楼分别配有一个小型配电柜，提供照明，插座，空调等正常工作电源。其中插座回路设漏电保护开关；空调系统是单独的回路。采用单位指标法，结合工程实际，进行了负荷计算。kW(1)式（1）中Pc为有功功率（kW）；P’N为单位用电指数（W/户）；N为单位数量（户）。幼儿园属于教育建筑，根据国家建筑标准相关数据可知，普通中小学的用电指标为12-30W/m2,参考其他教育建筑设计，并考虑有其他功能型设备，将该幼儿园的用电大致估算为25W/m2,因此该建筑的总用电量为29631.0W，约为30kW。根据上述公式可计算出本次工程相关负荷，其中消防负荷预留3kW。表1幼儿园负荷计算楼层教室及办公室数（个）单位用电指标(W)额定功率(kW)需要系数(Kd)功率因数(cosΦ)有功功率(kW)无功功率(kvar)1楼负荷4209————2楼负荷4209————3楼负荷4209————2.1.3需要系数法负荷计算在负荷计算中，需要系数法也是一种应用非常广泛的负荷计算的方法。当我们使用需要系数法进行负荷计算时，通常需要将同一种类型的设备进行分组，求出它的最大容量。当我们需要求解的设备容量较大时，可以考虑通过需要系数法求出负荷，计算出的结果比较准确。因此在本次幼儿园设计中，采用了需要系数法测算总负荷，查阅需要系数及自然因素功率表可得二级负荷照明的需要系数为0.7，三级负荷照明的需要系数为0.75。kW(2)A(3)式（2）中Pj为计算后的容量（kW）；Kd为需要系数；Pe为额定容量（kW）。式（3）中Ij是电流（A）；Pj是总功率（kW）；UN是电压（V）；cos是功率因数。2.1.4负荷计算结果南川区名流花园社区幼儿园电气设计的供电负荷范围包括了各楼层的供电负荷范围，每层都有一个配电柜，包含应急照明、走廊照明、卫生间照明、一般照明、一般插座、柜机空调插座及后备电源。利用单位指标法和需要系数法对其进行了求解，得到的结果如表3所示。表2需要系数法计算总负荷负荷类型额定功率(kW)需要系数(Kd)功率因数(cosΦ)有功功率(kW)无功功率(kvar)计算电流（kA）消防应急负荷30.70.852.550.994.84总负荷270.750.821.616.241.022.2供电电源确定查阅相关建筑电气设计手册，可知用电装置容量为10kW及以下单相设备电压等级为0.22kV,100kW或更低、受电变压器的总容量为50kVA或更低时，其电压水平为0.38kV。一般照明负载和空调动力负载，一般是三级负荷，其中照明负载与空调动力负载必须分别采用同一根电源线；消防应急照明装置为二级负荷而且功能特殊，因此要考虑设置独立电源供应急照明使用或采用自带蓄电池的应急照明灯具，以保证在突然断电的情况下应急照明装置仍能正常使用。南川区名流花园小区幼儿园的耗电总量为30kW，但是由于是一栋三层楼的小楼，为了保证电力供应的安全性，必须选用0.38kV的电压等级。照明负荷电源为建筑10kV变电所低压配电柜引来一路YJV-4×120+1×70电缆作为本建筑照明总电源。每一层配电箱均为独立的负载，所有普通照明、插座均采用同一条供线，独立的柜式空调，应急照明均采用独立的电源，每一个应急照明均配备蓄电池。（1）教学楼总电源供电：从ALZ引三路YJV-(5×10)-SC40-WC电缆进一层,二层及三层的配电箱，以供每层楼正常用电。详情见图2所示。（2）各层楼电源供电：幼儿园各楼层设有活动室，办公室，卫生间，晨检室，走廊。由于是儿童活动的主要场所，对安全用电要求更高，所以照明线路采用ZR-(3×2.5)PC16-CT.W<C>C电线；插座采用ZR-(3×4)PC20-CT.W<C>C电线；空调为单独的回路，采用ZR-(3×6)PC25-CT.W<C>C电线；应急照明采用ZR-(4×2.5)PC20-CT.W<C>C电线且应急照明灯要自带蓄电池。详细配电图见图3所示。2.3配电系统接地型式确定在建筑物的电气设计中，通常使用TN-C、TN-S、TN-C-S三种连接的接地方式。TN-C系统是三相四线系统，接地线N和保护电线PE都是同一根线；而TN-S和TN-C-S是三相五线系统，不同的是TN-S系统的PE线路是独立的，而TN-C-S系统的前端为TN-C系统，后端则为TN-S系统。他们对于应用场所也是逐次增加的，安全要求越高，对接地型式要求越高。在中国现在一般使用的都是TN=S系统，但因为幼儿园对电方面的安全性要求比较高，综合考虑本次设计采用TN-S接地系统。2.4配电系统设计在高低压配电系统中，通常使用树干式、放射式、链式等。本次设计采用了树干式、放射式与链式等有机结合的形式。主要配电形式:由总配电箱中引出的三根电缆分别配向各层次建筑物的配电箱，而选择的则是放射式供电方式。各个层次配电箱向各负载供电：应急照明、空调等分别为独立的配电回路；普通照明和电源插座各采用一个电源回路；采用的是树干式供电方式。每个房间的照明，插座通过串并联联接，采用的是链式供电方式。2.4.1配电竖向干线系统图设计针对幼儿园电气设计，从配电中心引来一路YJV-1KV-(5×16)SC50-FC电缆作为整个幼儿园正常工作的总电源。从配电中心引出到ALZ总配电箱，从ALZ总配电箱中引出三路YJV-(5×10)SC40-WC电缆分别送到每层楼的配电箱，作每层楼的总电源。因为幼儿园三层楼的配电是一样的，用电量也相同，所以采用的都是同一种型号的电缆。具体配电方式见图1所示。图1配电系统图2.4.2各级配电箱系统图设计从总配电箱ALZ引出三路电缆分别进入每层的配电箱。具体配电图见图2所示。从每层的配电箱AL1中引出14路电路，分别用于每个教室的照明、插座、空调；卫生间的照明；应急照明等。根据负荷计算得出每层额定功率为10KW，实际有功功率为9KW，计算电流为16.88A。因为该幼儿园每层都是相同的，所以二，三楼同一楼的配电方式。具体配电图见图3所示。图2总配电图图3各层配电图2.4.3导线及断路器的选型一、导线的选型为了确保建筑物供配电的畅通，导线光缆是至关重要的基础设施。线缆的常用规格有BV（塑铜线：铜芯聚氯乙烯绝缘布电线）、YJV（0.6/1kV交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆）等；本次南川区名流花园社区幼儿园选用的是YJV0.6/1kV电缆和BV-4*2.5导线，并且所有线路选用阻燃电线电缆。线缆的穿管敷设方法也有许多，本次设计中主要采用的都是穿塑料硬管（PC）以及桥架（CT）。了解相关的电线电缆敷设方式，并结合实际情况，在本次设计中主要采用暗敷在墙内（WC）的敷设方式。依据公式（3）计算出本次设计所需电缆规格：已知P=30kW，U=0.38kV,cosφ=0.85，可计算出电流大小为53.62A。根据电线电缆平方数与电流对照表，选择80A/16mm2规格。断路器的选型断路器又称为空气开关，控制电路的开通与关断，在电路出现异常时能及时断开电路起一个保护线路的作用。断路器选取六大原则:(1))断路器的额定电压应该比额定的线电压高。(2)脱扣器的额定电流不能小于线路或电动机的额定电流。(3)分断能力应满足要求。(4)断路器的瞬间工作整定值应该比电机的启动电流高2~2.5倍。(5)断路器的瞬间工作整定值应该符合Ia或l.3Iset。(6)电动机用断路器根据实际情况选择电磁型或热磁型脱扣器。本设计中的配电柜中使用的都是塑壳式断路器，各级线路中使用的都是带漏电保护器的微型断路器。3照明设计3.1灯具选型3.1.1光源类型目前所使用的灯光主要有电子辐射、气体放电、电致发光等。其中，主要灯光种类有白炽灯、卤钨灯、荧光灯、辉光灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯等气体放电灯光；此外，光源还包括紫外线、红外和不发光的可见光。3.1.2灯具类型灯具主要起一个照明的作用，日常生活中的灯具多且复杂。主要有户外灯具：道路灯、交通指挥灯、太阳能路灯照明、汽车探照灯等；室内灯具：台灯、壁灯、吸顶灯、吊灯等；照明源：白炽灯、节能灯、LED系列等；舞台灯具：追光灯、聚光灯、电脑灯等；车用灯：前灯、尾灯、转向灯、警灯等；电筒等一些其他灯具。在设计时，要结合实际的灯具使用情况，选用适当的照明设备。3.1.3灯具主要性能指标色温：色温是指在绝对零度（一273摄氏度）升温后，绝对黑体的色彩。绝对黑体在经升温后，从黑色到红色，从黄色到白色，再到蓝色。即当升温到一定程度的温度时，由绝对黑体所形成的光所具有的光谱的颜色构成。显色性：被光源所表现出来颜色的能力称为显色性。合适的照度：即每一单位范围内的可见光的光通量。灯具的配光曲线：照明系统在空间中每一个方向上的亮度分布。眩光：眩光(Dazzle)污染是指视线中由于不适应亮度的分配，或者在时间与空间上有巨大的反差，以致产生视觉效果上不舒适和影响物象可视度的光学特殊条件，眩光会导致视觉疲劳。频闪：是一种表示黑暗有规则或不规则的明暗交替的变化。灯具效率/功率因素：灯具效率是在一定情况下测量照明的光通量和照明中各种灯光的总光通量之和。功率因数也是一种用来衡量供电设备的有效性的重要因子。由于功率因数较低，表明在使用该电路进行交流磁场转换时，将会产生很大的无功损耗，从而使得设备设备工作效率下降，线路能量损耗加大。灯和灯系统的光生物安全性：包括蓝光污染、紫外线、红外线等照射、EMI电磁辐射等。EMI电磁辐射：是指电磁波与电子元器件发生相互作用后所形成的一种干扰现象。灯具结构3.1.4灯具的选择综上所述并结合实际使用，本次设计采用的是双管荧光灯、防水防尘吸顶灯及感应灯。表3灯具参照表房间名称光源照明方式活动室及办公室双管荧光灯一般照明卫生间防水吸顶灯一般照明走廊防尘吸顶灯一般照明楼梯间声控感应灯一般照明3.2照度计算根据照明需求和其它已知的条件（灯具类型和布置、房间各个面的反光状况和污染状况），确定灯具的数目和功率，并确定灯具的布置。在确定了光源类型、布置和光源的能力后，利用照度计算对实际环境中的光照品质进行量化评估。3.2.1平均照度计算原理平均照度计算法是将整个需要照明的范围作为目标，用被照面的光通量除以被照面的面积，计算得出被照面的照度平均数。在此基础上，提出了一种采用系数法的平均照度法，并对其进行了简单的计算。照度计算公式：(4)(5)E：所需要的平均照度(lx)；N：所需的灯具数目(个)；u：光照器利用系数；A：房间建筑面积(m2)；中：光源的总光通量(lm)；M：维护系数。照明装置在给室内的使用系数是指照明在工作面上的全部光线和照明装置中的灯光的总能量的比率。该系数包括反射光、相互反射光以及从照明设备发出的直接光。其数值与房间的形状、高度、墙壁的反射、灯光强度的分配有关。教室照明要求照度为300lx，功率密度为12W/m2，确定场所照度和功率密度之后，根据灯具中的色温、显色指数等参数来选择。3.2.2照度计算结果通过使用天正电气的照度计算，框选出需要布置灯具的房间尺寸，选择所需的光源、灯具、照度要求、维护系数等及可得出照度结果。表4照度计算表计算场作照度要求值（lx）功率密度要求值（W/m2）灯具型号灯具数量实际照度（lx）实际功率密度（W/m2）是否符合要求活动室30012TLD36W/299277.377.08是卫生间753TC2097/236169.682.1是走廊30012TC2097/2366285.667.83是楼梯间503TLD18W/29247.621.59是3.3照明控制照明控制需要根据其灯具的使用性能，使用的安全性、经济性考虑。本次幼儿园设计中，考虑到使用人群多为女性和儿童，照明控制的高度要高于儿童，教室采用开关式，一个开关控制多盏灯；楼道及走廊采用延时声控式开关，降低能耗，节约电源；应急照明应自带蓄电池，能有效保证在任何情况下都能正常使用。照明设计如图5所示。图4照明设计4建筑物防雷设计4.1防直击雷设计直击雷的影响非常大，在建筑物电气设计中主要通过确定其等效面积，年平均雷雨日，校正系数来计算出该工程的年平均雷击次数。确定防雷等级以便能设计出较好的防雷方法，提高建筑物的安全性。计算公式如下：(6)公式（6）中，Ta是由地方天文台或数据站所提供的年平均雷雨日；Ae是按《建筑照明设计标准》的规定计算的等效区（km2),K是修正因子。通过天正电气的防雷计算得出本项目的年雷击次数为0.0409次/年。具体数据如图5所示。图5防雷等级计算4.1.1防雷等级确定雷电会产生强烈的电流，对人体和建筑物都会产生一定的影响。由于大楼里有很多电气设备，所以很容易被雷电击中。建筑防雷分为三个等级：一级防雷、二级防雷、三级防雷。幼儿园是人员密集场地，因此通过天正电气防雷设计计算出本次设计的幼儿园年雷击次数为0.0409次/年，防雷类别未达到第三类防雷等级。结合实际情况并根据防雷设计规范中为达到第三类防雷时按第三类防雷设计确定本设计中的幼儿园为三级防雷建筑物。三级防雷接地，一般都是在楼层最顶楼装设接闪网、接闪带以及接闪杆。4.1.2避雷带防止直击雷电的一般方法，是在建筑物屋顶上放置避雷网（带子）或避雷针及其混合使用的接闪器，这样，受保护的建筑物和从房屋外部突出的物体，均可以得到有效的保护。避雷带的大小不得超过20米*20米，也不能超过24米*16米。接闪器接地引出导线的接地电阻Rsh在1欧姆以下。避雷带设计如图6所示。图6顶层防雷设计4.1.3引下线本工程主要是利用建筑物钢筋混凝土柱内的两根∅16的主筋，将引下线的上端与接闪器焊接在一起，下端与底梁的主钢筋焊接形成整个引下线。注意内外两根引下线的距离要控制在25m以内，外引下线