某住宅小区电气部分设计.doc
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1、 内容摘要随着科学技术的快速发展以及人民生活水平日益的提高,居民对其住宅环境的要求也越来越高。近年来,信息科技、自动控制技、计算机网络以及智能楼宇与建设的出现,住宅小区的电气设计也由以前单纯要求照明,发展为更为人性化的方面。本次毕业设计主要对某住宅小区的电气部分进行了设计。论文从设计的工程概况和本次设计的依据入手,首先对该小区配电系统进行了详细讨论,分析了其低压系统的接线方式、负荷等级及电源、设备安装以及电能计量等方面;接着,对该小区的照明系统进行了计算设计,主要对各个位置和场所的照应设备进行了选型;最后,对该住宅小区的防雷部分进行了研究和设计,论文有一定的实际意义。本次毕业设计通过切身的计算
2、和实践,不仅全面的运用所学的理论知识进行了分析计算,还综合联系实际各种情况,可以很好地锻炼独立分析、研究和解决建筑电气设计问题的能力,奠定了以后工作的坚实基础。关键词:配电系统;防雷接地;电能计量;照明系统目 录内容摘要I1 绪论11.1 建筑电气的发展趋势与现状11.2 课题的研究背景和意义11.3 本次论文的主要工作22 小区供配电系统的设计32.1 设计要求与原则32.2 低压配电系统线路的选择42.2.1.低压线路接线方式42.2.2.负荷等级及供电要求62.3 供配电设计82.4 设备安装92.5 电能计量方式选择103 小区照明系统的设计113.1照明系统的概述113.1.1照明系
3、统的目的与要求113.1.2照明计量单位123.2 照明组成123.3 照度方式133.4光源和灯具143.4.1光源种类143.4.2灯具选择和布置143.5照度计算163.5.1照度标准值163.5.2照明均匀度163.5.3色温和显色性173.5.4 眩光限制173.5.5 照度计算173.5配电箱布置原则193.6负荷计算(需要系数法)193.7设备选型223.7.1断路器的选择223.7.2选择隔离开关233.7.3选择线缆233.7.4配电箱的选择233.8本工程的插座设计244 防雷接地系统设计254.1防雷等级确定254.1.1 接地内容与设计方案264.2 防雷内容与设计方案
4、275 结论28参考文献30附录31III某住宅小区电气部分设计1 绪论 1.1 建筑电气的发展趋势与现状建筑电气是一门传统以及现代的科技,关系到一栋建筑是否可以良好的运行、设备是不是安全合理布置。例如最基本的设备选型以及设计,如果设备选择不合理,不但造成投资浪费,而且会为将来系统运行埋下了隐患。特别是当前小区的智能化技术注入新的活力给电气技术,多样化的智能化系统融入到了现代建筑电气中,这些智能化为建筑电气的设计人员提有了更高的要求。建筑电气的强电部分由供电、照明、防雷等,将电话、电视、消防等其他部分的内容统统归于弱电。这种以电压分类容易理解,很快被人们所接受。 随着我国社会经济体制改革及技术
5、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,刺激了商用建筑与人民环境建设向更大跨度和更高水平迈进。现代商业的发展,使商业建筑电气设计与商业建筑电气设计同时进入了一个迅速发展的新高潮。商业的电气设计是商业设计的一个重要组成部分,他对于商业建筑的美观、实现商业建筑的使用功能、保障居住者的生命财产安全、降低商业造价,均有一定的影响。目前,商业电气设计的理论体系和实践经验虽然日趋成熟,但在商业电气设计实践中,仍有一些问题值得进一步探讨。 1.2 课题的研究背景和意义 上世纪90年代,智能小区诞生了。它随着智能建筑的发展壮大起来。二十一世纪以来,随着人们的生活水平提高,居民对所居环境的
6、要求要越来越高,智能电气的小区前所未有壮大,许许多多的智能小区不断兴起。在我国,智能小区尚属于比较新颖的事物,可是近些年的发展已经取得很大的进步,只是不同地域发展不一样,不能同步。大城市像上海、深圳、北京等发展比较快,而欠发达地区慢了一到二个节拍,其中有的社区的可以实现部分智能化,同时有些小区还处于理论阶段。总的来说,智能小区具有广阔的市场空间。 建筑电气作为智能小区的重要组成部分,其技术也迎来了发展的良好机会。建筑电气设计,定义为以电能、电气设备以及电气技术来创造、改善与维持限定空间和环境的一门科学。建筑电气是一门传统并且现代的科技,他的发展关系到一栋建筑是否可以良好的运行、设备是不是安全合
7、理布置。例如最基本的设备选型以及设计,如果设备选择不合理,不但造成投资浪费,而且会为将来系统运行埋下了隐患。特别是当前小区的智能化技术注入新的活力给电气技术,多样化的智能化系统融入到了现代建筑电气中,这些智能化为建筑电气的设计人员提有了更高的要求。但是目前智能小区的建设及设计还没有一系列完善的国家技术标准,不同小区的智能化电气水平参差不齐,特别是小区的设计人员没有一个具体的标准,方案不能与实际很好的相结合。1.3 本次论文的主要工作本次课程设计项目为某住宅小区电气部分。该住宅小区是普通民用高层,二类建筑,负荷供电方式为三级,楼梯间照明应急供电设备为二级,备用电源为集中蓄电池。该小区为二级防火等
8、级,三类建筑物防雷设计。配电系统为三相五线制,电压380/220V,采用TN-C-S系统接地,接地极为建筑物基础,接地电阻小于1欧。小区电源进线为YJV220.6/1KV铠装电缆,直埋地0.8米。本次毕设电气系统设计主要包括:本次毕业设计主要对某住宅小区的电气部分进行了设计。论文从设计的工程概况和本次设计的依据入手,首先对该小区配电系统进行了详细讨论,分析了其低压系统的接线方式、负荷等级及电源、设备安装以及电能计量等方面;接着,对该小区的照明系统进行了计算设计,主要对各个位置和场所的照应设备进行了选型;最后,对该住宅小区的防雷部分进行了研究和设计。论文基本上完整地对住宅小区的电气部分进行了设计
9、。本次论文选某住宅小区为对象,对其电气部分做相关设计。论文主要分为五个部分,以下分别介绍。第一部分为绪论,介绍了工程的概况以及设计的依据;第二部分开始进行了电气设计,主要对该小区的低压系统的接线方式、负荷等级及电源、设备安装以及电能计量等方面进行了详细的讨论;第三部分通过计算对该小区的照明系统进行了详细的设计,主要对各个位置和场所的照应设备进行了选型;第四部分通过详细计算分析了该住宅小区的防雷部分;第五部分为对全文的总结。2 小区供配电系统的设计2.1 设计要求与原则进入新世纪后,我国正在进入人口城市化的社会新时期。各地的开发小区悄然兴起,以满足城市人口急剧膨胀的需要。开发小区的特点是占地面积
10、大、人口集中、楼房之间有较大的空间。加之绿地、曲径、花园、水泵、以及灯饰等,丰富了小区的内涵,体现环境、建筑及人居的和谐统一。根据以上特点它的供电特点与一般的乡村、工厂不同,必须采取新的配电思路和方式来满足其功能的需要。在供配电设计中,力求做到小区特点及环境的要求。设计必须根据小区实际,符合其特点,采用多种供配电形式和方法,满足使用功能的要求,不但做到整体布局合理,在宏观上保持三相负荷分配基本平衡,而且在微观上要做到细致,给每个用户提供一个良好的用电环境。在实现安全可靠配电的同时,还要做到环境的美化,使整个小区的配电合理、适用、经济。总之,供配电设施要坚持服务和服从于文明城、文明小区创建活动的
11、要求,坚持美化城镇、小区形象,合理布局,科学规范的原则,要有超前意识和适应不断发展变化的新形势。否则,将有可能造成重复建设,不仅造成资金、资源的浪费,还要影响居民用电。在建设上主要是符合如下条件: (1)符合城镇建设的总体规划; (2)节约居民小区宝贵的土地资源; (3)保持居民小区的形象整体美观; (4)配变置于居民小区中心位置; (5)有较高的供电质量和供电可靠性。住宅小区的供电方案主要有:柱上变压器配电、独立配电室配电、箱式变电站配电三种。其中,柱上变压器配电方案虽然投资小,但对小区环境影响较大,因为高压需架空线路引入而不容易深入负荷中心,不能保证较高的供电质量也将造成较高的低压线损,对
12、居民也增加了事故隐患。独立配电室配电方案需要一定面积的土建占地,增大了建设投资,对于本设计所选择的小区来说并不适宜,本小区多为多层建筑,用电负荷分散,供电半径大,降低了供电质量、提高了低压线损。箱式变电站配电方案的特点是,体积小、占地小、外形美观,高压侧采用电缆引入,箱变位置可以随意选择,使得低压配电部分更加合理,提高了供电可靠性,也有利于安装电量采集装置实现自动化管理。因此,本设计考虑将住宅小区的主要供电模式定位为箱式变电站配电工程。本市的高压供电等级模式为110kV35kV10kV,城区主要配电线路电压等级为10kV,住宅小区一级配电电压选用10kV,低压配电电压应采用220/380V。2
13、.2 低压配电系统线路的选择2.2.1.低压线路接线方式对于低压配电线路来说,一般采用以下放射式、环式、树干式以及链式四种接线。 1、 低压放射式系统:放射式系统的优点为配电线故障时互不影响,配电设备集中,检修方便,因此供电可靠性比较高,适用范围是一级负荷的配电。其缺点为导线消耗量较多,灵活性比较差。这种配电方式用于设备容量大、负荷比较集中或重要的用电设备现场,或有腐蚀性介质以及爆炸危险等的场所。接线图如下图2-1。图2-1低压放射式线路 2、 低压环形系统:环形系统线路运行时都为开环的低压放射式线路,这种系统很大程度上提高了供电可靠性,当系统中一回线路故障检修时,环形网络可以将该线路与电源连
14、接处断开,但是该处的负荷仍持续供电。环形系统的接线方式如下图2-2所示。图2-2低压环形线路3、 树干式系统:低压树干式系统的优点为配电系统总长度小,可以节约有色金属、经济性很高;供电的回路数量比较少,相应配电设备也减少,安装配电线路的费用减少。这种系统的缺点是当干线故障时,其影响范围大,导致供电的可靠性比较差,导线的截面积也较大。实际中一般很少采用该种配电方式,一般采用树干式与放射式混合使用。其接线图如下图2-3。图2-3低压树干式线路4、 链式系统:低压链式系统与树干式很有相似之处,其特点是这种适用与距配电柜较远,同时彼此相距又较近的比较不重要的容量较小用电设备,低压链式系统连接的用电设备
15、通常在五台以下,总功率小于10KW。其接线方式如图2-4. (a)连接配电箱 (b)连接电动机图2-4低压链式线路2.2.2.负荷等级及供电要求1、 负荷等级电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,并应符合下列规定:(1)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。(2)符合下列情况之一时,应为二级负荷:中断供电
16、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。(3)不属于一级和二级负荷者应为三级负荷 。2、 本工程的负荷情况按我国现有的有关规范规定,凡多层住宅用电均按三级负荷供电,而小区的配套设施如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等则应根据建筑防火设计规范(GBJ 16-87)、火灾自动报警系统设计规范(GB 50116-98)、汽车库、修车库、停
17、车场设计防火规范(GB 50057-97)设置相应的消防设施,且上述消防设备应按二级负荷供电。为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等级不应低于二级,即宜由二回线供电或地区供电条件困难时,二级负荷可由一路专用10 kV架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回路架空线供电。当采用电缆线路时应采用二根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受百分之百的二级负荷。本工程包含高层普通住宅、多层住宅、商铺、车库等,属于规范规定的二级负荷。3、 负荷计算(1)住宅小区住户照明用电负荷计算方法简单测算住宅小区住户照明用电负荷的方法可以采用单位面积法,按单位面积法计算负荷,在一定的面
18、积区有一个标准,面积越大的区其负荷密度越小,其表达式如下: (2-1)式中,实际最大负荷,Kw;Ped单位面积计算负荷,W/m2 ;S小区总面积,m2 ;同时系数,取值范围同上 详细负荷计算如下:首先按照单位面积法计算每户居民最大用电负荷,以此做为单位用电指标,再用单位指标法计算每座住宅楼的负荷并合并计算结果。其中单位面积计算负荷按照该市的用电标准,取40W/m2,小区内户型种类较多,从80 m2到140 m2左右,其中小户型居多,为方便计算,取平均值100m2,则每户负荷为: 40W/m2100m2=4kW (2-2)再将其作为单位指标代入单位指标法公式可求出每座住宅楼的用电负荷,列表如下2
19、-1:表2-1 小区用电负荷序号楼号户数单位指标(kW)计算负荷(kW)负荷同时率实际负荷11#3641440.686.422#4841920.6115.233#8043200.619244#6442560.6153.655#4841920.6115.266#7242880.6172.877#6042400.614488#6842720.6163.299#6042400.61441010#4041600.6961111#4241680.6100.81212#4841920.6115.21313#2741080.664.81414#2741080.664.81515#2741080.664.81
20、616#2741080.664.8合计77430961857.6(2) 其它负荷计算方法根据以上两种方法求出照明及家用负荷后,结合小区的实际情况,还需考虑其它用电负荷。比如本小区还包括小区物业公司、泵房、热力交换站及车库、自行车棚等用电负荷;另外还有四座小高层,还应考虑电梯负荷;二次加压泵房负荷(供生活及消防用水),以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷,而照明及家用电负荷出现最大值的时段为每天19:0022:00,因而在计算小区的最大负荷时就以19:0022:00时段的照明及家用电负荷为基础,然后再叠加其它负荷。 2.3 供配电设计住宅小区供配电特点:住宅小区楼房林立,
21、各栋楼房之间空间较大,供电面积较大,负荷点的离散性大,每台箱变供电范围有限,因此需用多台箱变才能满足用户负荷要求。首先把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块,形成以箱变为中心的配电区域。每一台箱变置于区域的位置中心地带,向周边区采用电缆放射式配电(一般为610回路)。每一组区一般由58栋多层建筑组成。再由各建筑低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱。除高层楼房内配电箱及多层楼房单元内电表箱有电表位置外的均需加装低压电表计量箱。小区配电模式及系统示意图如下图2-5: 图2-5 小区供配电系统总体框图电源采用现场一级变压,10 kV变为0.4 kV(户外箱式变电站)。住宅小区负荷点
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