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1、住宅楼的建筑强电电气设计第一章 绪论1.1建筑电气概述随着我国社会经济体制改革及技术经济的迅速发展，国民经济得到了快速发展，个人消费水平不断提高，刺激了居住建筑与人民环境建设向更大跨度和更 高水平迈进。现代住宅的发展，使住宅建筑电气设计与住宅建筑电气设计同时进入了一个迅速发展的新高潮。住宅的电气设计是住宅设计的一个重要组成部分，他对于住宅建筑的美观、实现住宅建筑的使用功能、保障居住者的生命财产安全、降低住宅造价，均有一定的影响。目前，住宅电气设计的理论体系和实践经验虽然日趋成熟，但在住宅电气设计实践中，仍有一些问题值得进一步探讨。第二章 供配电系统设计2.1 负荷分级2.1.1供电系统的负荷分
2、级电力负荷应不能也没有必要持续满足用电负荷的同时需要，供电设计应按照电力符合的重要性、需要程度和供电的可能性进行，针对不同的负荷等级采用不同的供电方式。在我国电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治上、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。负荷分级及供电要求：电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级，并符合下列规定：（1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡；中断供电将在政治、经济上造成重大损失时；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：重大设备、重大产品、重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场
3、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。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。一级负荷的供电要求：一级负荷要求两个电源供电，当一个电源不工作或出现故障是，保证另外一个备用电源不会同时损坏，继续供电，保证正常工作。（2）二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失。中断供电将影响重要用电单位的正常工作例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱、重点企业大量减产、交通枢纽、通信枢。纽等用电单位中的重要电力负荷被损坏，以及中断供电将造成大型歌剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序
4、混乱。这样的负荷属于二级负荷。二级负荷的供电要求：二级负荷要求两回路供电，供电变压器也有两台，当电力发生故障时能够迅速恢复；当采用电缆线路是，应采用两根电缆供电，每一根都能承受100%的二级负荷。（3）三级负荷：不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。三级负荷对供电并没有特殊的要求。2.2 负荷计算 负荷等级不同，对电源的要求就不同，对电源变压器的容量要求也不同。为了确定电力变压器的容量，必须计算负荷的容量。2.2.1负荷计算的方法计算负荷的方法：(1)按需用系数法确定计算负荷； (2)分类综合用电指标法； (3)户型估算法； (4)民用建筑负荷计算； (5)单相负荷计算。2.2.2负荷计算的原则
5、（1）在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。对于本设计，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。（2）用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线配电所的负荷计算。（3）用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时宜采用二项式法，一般用于支干线和配电屏(箱)的负荷计算。本次设计选用分类综合指标负荷计算。需要系数：Kd=负荷曲线最大有功负荷/额定负荷需要系数是一个综合系数，它标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际去用的功率与用电设备组设备功率之比。民用建筑则常用需要系数法。采用需要系数法时，应首先确定用电设备组的设备容量。用电设备
6、名牌上所标示的容量为额定容量。同类型的用电设备归为一组，即用电设备组。用电设备组的总容量并不一定是这些设备的额定容量的直接相加，而是必须首先把他们换算为统一工作制下的额定容量，才进行相加。经过换算制统一规定的工作制下而定的容量称为设备容量，即为Pc。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： 2-1 2-2 2-3 2-4需要系数值是在一定范围内按统计方法来确定的，它的准确性对负荷计算有重要的意义。但是，由于许多因素的影响，需要系数表所给出的只能是推荐值，这就要求设计者根据设计经验和具体情况从中选取一个比较恰当的值。2.3住宅配电设计要求住宅配电设计必须满足居民的安全、方
7、便和美观的基本条件，即应做到供电可靠并保证电源质量；尽可能做到界限简单并且有一定的灵活性；保证操作安全、维修方便。保证电源质量及保证电源电压质量和保证电源频率质量。住宅配电设计，首先要考虑住宅用电负荷等级、每户用电量和用电计量方式，然后，确定配电系统方式，合理选择线路保护电器。2.3.1配电线路的保护住宅配电线路的保护是为防止人身受电击。防止人身受电击一般有两种：一种称为防止直接接触带电体的保护，简称为防直接接触保护或防止借电击保护。这是指电气线路和设备在正常工作条件下，人身接触机器带电体造成的人身受电击。另一种是房间及接触带电体的保护，简称防间接接触保护或防间接接触保护。这是指电气线路和设备
8、的外露可导电部分，在正常情况下它是不导电的，在故障情况下，由于绝缘损坏导致电气设备外露可导电部分，如外壳带电。当人身触及带电外壳时，会造成伤亡事故。用于防止触及故障情况下带电的电气线路和设备外壳、套管或其他外露可导电部分引起的人身受电事故的保护，称为防间接电击保护。住宅内配电线路的主要保护有：短路保护、过负荷保护和接地保护。住宅内配电线路的这些保护内容，主要通过设在楼内或户内的配线柜或配电箱得的断路器来实现的。在选择时应注意：1、要确定选用断路器的额定电压和额定频率；2、其额定电流应等于或大于其所控回路的最大工作电流，还应承在一定条件下的过电流；3、应满足断路条件下的动稳定和热稳定，选择断路器
9、断开短路电流是的通断能力；4、还应考虑断路器的使用场所的外界条件，主要考虑电气设备的安装高度和潮湿环境，若电气安装在特殊环境下，应选择与环境相适应的特殊电气。另外，由于一座住宅的住户多，住户内使用的照明及家用电器是住宅线路的最终保护对象，所以，在确定配电系统及选择断路器时，应尽可能在某一户内发生短路保护时，只切断故障回路或户内功能供电回路，而不影响其他住户正常供电。配电线路上下级间的动作时限应有选择性，各机件尽可能实现配合。3 电气照明系统设计3.1电气照明概述3.1.1照明的概述在现代住宅设计中，灯光照明既有实用意义，也有装饰和观感上的意义。通过改变光源的性质、位置、颜色和强度等技术手段，利
10、用灯饰、家具和其它陈设的密切配合，使它成为人们的生活空间，形成用途各异的格调、情趣和气氛。一个成功的住宅照明往往经过妥善设计与巧妙的安排。利用不同的室内照明效果，使住宅光照环境具有特色，既有利于生活，又平和优雅，让人感到温馨和谐。电气照明是建筑物内外人工环境的重要组成部分，它的基本功能是在自然光不足时，为人们进行各种活动提供视觉的必要条件，而且对人的生理、心理健康具有重要影响，所以电气照明设计应满足家庭生活的需求，并且要确保用电安全。总之，建筑电气照明与人类的生产、工作和生活有着密切的关系，随着我国建筑业、装饰业的蓬勃发展，人们对电气光源、照明设备技术的更新以及照明光环境的要求就更高了。3.1
11、.2照明设计的要求和一些应注意的问题一个良好的光环境要受照度、亮度、眩光、阴影、显色性、稳定性等各项因素的影响和制约，设计时应恰当的选择。同时应遵循安全、实用、经济、美观的照明设计的基本原则。为配合装修一步到位条件，应充分掌握设计前提因素，努力创造最佳方案。有效利用天然光，合理的选择照明方式和控制区域，尽力降低电能消耗指标。另外，在住宅照明设计中，应根据使用性质,功能要求和使用条件,按不同标准分别取值. 住宅内照度标准所规定的照度，是指工作面上的平均维护照度,若设计未加指明时,以距地0.75m 的参考水平面作为工作面。3.2 照明设计的目的和原则3.2.1照明设计的目的照明的设计目的，就是在充
12、分利用自然光的基础上，运用现代人工照明的手段，为人们的工作、生活、娱乐等创造一个优美舒适的灯光环境。也就是说，使灯光环境符合人们的工作、生活等封面的要求，从而在生理和心理两方面满足人们的需求。3.2.2照明的设计原则(1) 使用性原则，使用是根本也是设计的出发点和基本条件。使用性还包括照明系统的施工安装、运行几维修的方便简单，及对未来照明发展变化留有一定的空间。(2)安全性原则，在选择设计照明系统时要自始至终坚持安全第一的原则。在设计中要遵循规范的规定和要求，严格按规范设计。 (3)美观性原则，灯光照明尚具有装饰空间、美化环境的功能。对于房间的照明设计，我们也应该从美观的角度选择、布置灯具，使
13、之符合人们的审美习惯。(4) 经济性原则，一方面是节能，另一方面是节约。3.3照度计算以一层某房间为例其余相同参考标准：建筑照明设计标准/ GB50034-2004参考手册：照明设计手册第二版:计算方法：利用系数平均照度法（1）房间参数房间类别：,照度要求值:300.00LX,功率密度不超过11.00W/m2房间名称：办公室A型房间长度L: 8.99 m房间宽度B: 4.25 m计算高度H: 2.25 m顶棚反射比(%)：墙反射比(%)：地面反射比(%)：室形系数RI: 0.67（2）灯具参数:型号: 飞利浦TLD36W/29 单灯具光源数:2个灯具光通量: 2975lm灯具光源功率:64.0
14、0W镇流器类型:TLD标准型镇流器功率:9.00（3）其它参数:利用系数: 0.60维护系数: 0.80照度要求: 300.00LX功率密度要求: 11.00W/m2（4）计算结果: 3-1 3-2其中：- 光通量lmN - 光源数量U - 利用系数A - 工作面面积m2K - 灯具维护系数计算结果:建议灯具数: 4计算照度: 299.14LX实际安装功率 = 灯具数 (总光源功率 + 镇流器功率) = 292.00W实际功率密度: 7.65W/m2折算功率密度: 7.67W/m2（5）校验结果:要求平均照度:300.00LX实际计算平均照度:299.14LX符合规范照度要求!要求功率密度:1
15、1.00W/m2实际功率密度:7.67W/m2符合规范节能要求!其他房间照此方法类此计算。表3-1灯具数量计算房间类别照度要求长度（m）宽（m）数量A型办公室300lx944B型办公室300lx20817C型办公区域300lx118104 建筑物防雷设计4.1 建筑物的防雷措施及分类防直击雷的措施，一般设计人员都很明确。但是，随着科技的发展，电子设备的普及，防雷电感应和雷电波侵入在设计中也必须明确，并逐步完善形成一个防雷网络。 （1）雷电感应雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。因此被保护建筑物内的金属物接地，是防雷电感应的主要措施。首先，是做好等电位
16、联结。对一、二类防雷建筑物内平行或交叉敷设的金属管道，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，是防止电磁感应所造成的电位差能将小空隙击穿，而产生电火花，每隔30m做好接地。（2）雷电波侵入由于雷电对架空线或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。因此，做好进线端的防雷保护，做好均压环及防侧击雷是防雷电波侵入的主要措施。 一、二类防雷建筑低压进线全线采用直埋地引入，将线路架空引入户内时不少于15m的一段应换电缆(金属铠装电缆直埋地，护套电缆穿钢管)进户，并在架空与电缆换接处做好避雷保护。二类防雷建筑当架空线直接引入时，除在入户处加装避雷器，并将进户装置铁件做好接
17、地外，靠近建筑物的两根电杆上的铁件也应做好接地，且冲击接地电阻30，所有弱电进线的保护应同强电进线。防雷建筑要做好均压环及防侧击雷保护。均压环从三层开始，环间垂直距离12m，所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均与环可靠连接，均压环可利用结构圈梁内的钢筋(钢筋必须贯通成环路)。一类防雷建筑30m以上，二类防雷建筑45m以上，三类防雷建筑60m以上，要做好防侧击雷保护，沿建筑物外墙做一周水平避雷带，带与带间垂直距离6m，外墙上所有金属栏杆，门窗均与避雷带可靠连接，避雷带再与引下线可靠连接。竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置可靠连接，目的是在于等电位，并且由于两端连接使其与引下线形
18、成并联线路，使雷电流更讯速的入地。目前建筑物内大多采用共同接地装置，当雷直击于本建筑物防雷装置时，假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20KA，当冲击接地电阻=1时，接地装置上电位升高为20KV，而一般室内低压装置的耐冲击电压最高为8KV。其结果就使低压电气装置绝缘较弱处可能被击穿而造成短路，发生火灾、损坏设备，这是非常危险的。因此，在设计中给予足够的重视，对防雷建筑物实现全方位、多层次的防雷网络，使雷电对建筑物的影响减至最小。建筑物为高压进线时，高、低压侧各相上均设避雷器，用以防护由高压进线的雷电和操作(断路器动作，投切大电动机和电容器组等)过电压。建筑物为低压进线时，在电源总进线处
19、装设过电压保护器。防雷建筑物的防雷分类第一类防雷建筑物的防雷措施:应装设独立避雷针或架空避雷线，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。第二类防雷建筑物的防雷措施:宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。第三类防雷建筑物防雷的措施:宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由这两种混合组成的接闪器 。预防雷电的方法有“抗”和“泄”两种，现阶段主要采用的方法是“泄”。防雷系统就是由三部分组成的泄电回路，即由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。其作用是把雷电流泄人大地，避免直接雷击造成机械破坏、电磁力破坏或热效应破坏。对于不同防雷等级的建
20、筑物，在进行防雷设计时，对防雷系统的三部分要求是不同的。5 导线与电缆选择5.1导线选择的现状及其不足住宅内的电气线路不同于企事业单位，它没有专业电工维护，而居民往往不懂电气安全知识，很容易发生电气事故。另外，由于经济发展水平等原因，以往住宅的电气线路设计过小，随着居民生活水平的提高，愈来愈多的家用电器被广泛使用，致使一些楼房的线路不堪重负，频繁跳闸，给生活和工作带来极大的不便。更严重的是电气线路长期过载，导致绝缘下降，电气事故不断发生。据统计我国电气火灾已跃居火灾起因的第一位，为此不得不对现有住宅线路进行改造。住宅暗埋电气线路是难以更换或增加的，因此在进行住宅电气设计时，应尽量加大进线，尽可
21、能地满足远期负荷的需要。但远期负荷很难估算，只能借鉴国外经验并结合国情来确定。5.2电缆设计及选择 住宅电气从电方面可分为：一级负荷供电、二级负荷供电和无特殊要求的住宅。随着家用电器的不断出新和发展，家用电气设备越来越多，考虑到未来住宅用电发展的用电余量。6结论在本次设计当中主要包括强电部分，其主要内容有供配电系统设计、照明系统设计、防雷接地系统设计等。其中有照度计算、负荷计算、电缆选择等重点内容。在照明设计中，通过单位容量法进行了照明计算。在照度计算当中，先计算出每个房间的面积，通过表格查出单位面积安装功率，计算出所需灯具的功率和数量。本住宅属于三级负荷，运用需用系数法算出计算电流，按允许载
22、流量选择导线截面积。配电系统也更加体现了安全和经济可靠的原则。附录二 Residential building construction high voltage electrical design1 the introduction1.1 building electrical overviewAlong with our country social economy system reform and the rapid development of technology and economy, the national economy has been rapid developmen
23、t, personal consumption level unceasing enhancement, stimulate the residential building and peoples environment construction to a large span and more high level forward. Modern residential development, makes dwelling house building electrical design and residential building electrical design at the
24、same time has entered a rapid development of the new high tide. Residential electrical design in residential design is an important part of his house for beautiful, realize the use function of residential buildings, safeguard the residents life and property safety, to reduce the cost of the house, a
25、ll have certain effect. At present, the residential electrical design theory system and practice experience although increasingly mature, but in residential electrical design practice, there are still some problems worthy of further discussion.2 power supply system design2.1 load classification2.1.1
26、 power supply system load classificationPower load should not, and there is no need to continue to meet electricity load at the same time, we should, in accordance with the power supply design should accord with the importance and need degree and the possibility of power supply, according to differe
27、nt load levels by different power supply mode. In our country electric power load according to the power supply reliability and interrupt the power supply in the political and economic loss caused by or influence, divided into primary load, secondary load and level 3 load.Load classification and the
28、 power supply requirements:Power load should be based on the power supply reliability requirements and interrupt the power supply in the political, economic loss caused by the degree of influence or classification, and comply with the following provisions:1, level 1 loadInterrupt the power supply wi
29、ll cause personal injury;Interrupt the power supply will be in the political and economic causes great loss; Interrupt the power supply will influence has great political and economic significance of the normal work of the power unit. Such as: major equipment, major products, an important transport
30、hub, important communication hub, important hotels, large sports venues, often used in international activities of a large number of personnel concentration of public power unit, such as the important power load.When the interrupt the power supply will be poisoning, explosion and fire the load, and
31、particularly important places are not allowed to interrupt the power supply load, should be regarded as particularly important load.Level 1 load power supply requirements: load demand level two power supply, when a power does not work or failure is, to ensure that another standby power will not dama
32、ge at the same time, continue to power supply, ensure the normal work.2, the secondary loadInterrupt the power supply will be in the political and economic causes big lossInterrupt the power supply will affect the normal work of the important power units such as: the damage of equipment, products in
33、 large scale and continuous production process is upset, key enterprise of production, transportation hub, communication pivotNew power unit, such as the important power load is damaged, and interrupt the power supply will cause large opera house, large market, more people concentrated important pub
34、lic order. This load belongs to secondary load.Secondary load power supply requirements: secondary load demand two loop power supply, power supply transformer also have two, when power is at fault can quickly restore; When the cable line is, should use two root cable power supply, each root can bear
35、 100% of the secondary load 1.3, level 3 load:Do not belong to the first and second load should be level 3 load. Level 3 load to the power supply and no special requirements.2.2 load calculationLoad level is different, the power supply requirements is different, the power supply transformer capacity
36、 requirements are different. In order to determine the capacity of the power transformer, must the computational load capacity.2.2.1 load calculation methodThe computational load method:(1) according to the demand factor method to determine the computational load;(2) classification comprehensive pow
37、er index method;(3) family estimation;(4) civil building load calculation ;(5) single phase load calculation .2.2.2 load calculation principle（1）in the schematic design stage can use unit index method; In the preliminary design and construction drawing design stage, appropriate USES need coefficient
38、 method. In this design, the design of each stage are can use unit index method.（2）electric equipment sets more, the equipment capacity difference between, appropriate USES need coefficient method, are used for main distribution of load calculation.（3）electric equipment sets less, the equipment capa
39、city of difference between the binomial method used in a trunk and distribution board (box) load calculation.This design choose classification composite indicator load calculation.Need to factor: Kd = load curve maximum active load/rated loadNeed coefficient is a comprehensive coefficient, it marks
40、the electric equipment group of putting into operation, from the power supply network practical to use power and electric equipment group equipment power ratio. Civil building is common need coefficient method. The need to coefficient method, we should first make sure that electric equipment group o
41、f plant capacity. Electric equipment nameplate, indicated capacity for rated capacity. The same type of electric equipment into a group, namely electric equipment group. Electric equipment group of total capacity is not necessarily the equipment rated capacity of the direct additive, but must first
42、put their conversion for unified duty under the rated capacity, adding only. After conversion system unified regulation system and the capacity of the set is called equipment capacity, namely for Pc.Need coefficient method of computation formula is as follows:Electric equipment group of active and r
43、eactive power and apparent computation load: (2-1) (2-2) (2-3) (2-4)Need coefficient value is in a certain range according to the statistical method to determine, its accuracy of load calculation has important significance. However, due to many factors, need coefficient table can only be given by th
44、e recommended value, which requires the designer according to design experience and circumstances to choose a more appropriate value.2.3 residential distribution design requirementsResidential distribution design must meet the residents safety, convenience and beautiful basic conditions, namely shou
45、ld do the power supply reliability and to ensure that the power supply quality. As far as possible do limit simple and have a certain flexibility; Ensure safe operation, convenient maintenance. To ensure that the power supply quality and to ensure that the power supply voltage quality and to ensure
46、that the power supply frequency quality. Residential distribution design, first of all to consider residential load levels, household electricity consumption and electricity metering method, then, to determine the distribution system mode, the reasonable choice of line protection appliances.2.3.1 di
47、stribution line protectionResidential distribution line protection is to prevent personal by electric shock. Avoid personal by electric shock generally has two kinds: one kind is called prevent direct contact with the electric protection, referred to as to prevent direct contact with the protection or prevent borrow shock protection. This refers to the electricGas lines and equipment under normal working conditions, personal contact machine electric shock caused by the person. Another kind is the room and contact electric protection, refer