1、毕业设计（论文） 绪 论 1 1 绪论 1.1 建筑电气概况 现代建筑电气技术是以电能、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电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。 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、防雷接地、通信、有线电视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。 建筑电气设计是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
2、电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。 1.2 图书馆工程设计概论 1.2.1概况说明 本次设计是针对学院图书馆大楼的供配电设计，现代化多功能图书馆，建筑面积为 24000m2,高 23.5 米 ,地下一层 ,地上五层。三类防雷建筑物；本工程用电负荷为二级负荷，其中消防负荷为一级，负一楼设附属变配电所。采用 双回路 10KV电源 ， 由建设单位负责引入，用电缆埋地引来。本设计在 地下 平面设置变配电室，内设两台变压器。楼内接地型式采用 TN-S 制，配电方式采用放射式供电至各 层，各层由层配电箱出至各分配电箱。消防用电设备电源在最末一级配电箱处进行自动切换。 1.2.2线路敷设及设备安装 电缆
3、线路敷设：配电电缆从配电室配出在配电间内采用梯级型电缆桥架敷设。各层的水平敷设的电缆当电缆数量较多时采用梯极型电缆桥架，较少时采用塑料卡钉固定于墙上，设备间及无吊顶的地方敷设的电缆采用穿钢管在结构层内暗敷。毕业设计（论文） 绪 论 2 所有裸露的电缆，除配电间内的电缆外，当敷设的高度不大于 2m 时均加钢管保护。 空调设备的电源由各层的空调电源配电箱集中供电，风机盘管的供电线路采用穿 PVC 管沿墙或在吊顶内暗敷。调速开关采用暗 装。 母线槽的安装：此部分安装前应由施工单位或母线槽供货单位结合现场实际情况，测得实际数据后由厂家按其数据进行加工制作安装。安装时根据有关标准图集及厂家的具体要求进行
4、。 设备安装：低压配电屏落地安装，屏与基础槽钢螺栓连接，配电屏采用下出线，部分屏与母线槽连接。这些事宜在配电屏订货时应充分考虑。 1.2.3图书馆照明设计说明 根据现行国家设计规范规定及标准图集。根据建筑专业提供的设计资料及有关设计要求。根据其它专业提供的设计资料及有关设计要求。 本设计是根据建筑专业要求，除配电室（间）、楼梯间、设备用房、书库 、卫生间等部位按无吊顶设计外，其它均按有吊顶进行设计的。设计接口以本设计的配电箱为界，配电箱的照明电源见配电单项设计图纸。 照明配电箱除各层配电间内的箱子采用明装金卡，其它位置的配电箱采用暗装。室外的照明开关采用明装，室内开关采用暗装，插座采用暗装，应
5、急照明灯具插座的安装高度为 2.5m，其它插座的安装高度为 0.3m。灯具主要采用嵌入式和吸顶式安装，大空间和室外的照明灯具采用壁装。本设计按一般照明设计，灯具可根据实际装修的要求并进行校核后，型号和安装方式自行变更。 1.2.4接地 在配电室内设置等电位接线箱， 在楼内进行等电位联结。电缆进楼处应将电缆的金属外皮、保护钢管等接地，进出建筑物的其它金属管道在进出处均应可靠接地。以防止雷电波侵入。 金属配电箱的外壳等用电设备正常情况下不带电的金属构件应与接地系统可靠连接。接地干线在由变配电室至电梯机房的竖向上用 40*4 镀锌扁钢。其它各层的水平干线，至制冷设备的接地线用 25*4 的镀锌扁钢。
6、容量较小的用电设备的接地线利用电缆（线）线芯（ PE）线接地 毕业设计（论文） 绪 论 3 1.3 设计内容 本论文主要阐述了图书馆大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。论文共包括七大章内容，前五 章主要包括绪论及强电部分设计，第六、七章主要包括弱电部分及防雷接地系统设计。 第二章为低压配电系统，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，并用需要系数法进行了负荷计算，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。并对负荷进行了分类，针对不同级别负荷及负荷大小采取了不同的配电方式，同时对动力设备进行了负荷
7、计算，配电箱设计。 第三章为照明系统，主要说明光源、灯具选择，照度计算 ，一般照明及应急照明等内容，用单位容量法进行照度计算，选择出各个房间合适的灯具数量，同时也进行了应急照明设计，按照供电半径不超过 30 米的原则进行了照明平面设计，设计出各个供电回路及相对应的配电箱。 第四章为火灾自动报警与联动控制系统，它又可分为两大部分，第一部分为火灾报警系统，主要说明感温、感烟探测器、手动报警按钮、消防电话、消防广播及复视器等的选择原则、方法、布置位置等内容，并通过计算结合利用保护半径作辅助线的方法确定出各场所所需的探测器数量，确保保护无死区，同时也进行了 消防广播、消防电话等设计工作；第二部分为联动
8、控制部分，主要说明对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯等的控制等内容，并对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯的控制做出了具体设计，确保发生火灾后相关水泵能启动，风机能按要求投入或退出，非消防电源能自动切断，电梯实现回归地层，对重要设备能在控制室手动控制。 第五章为电梯和中央空调 选型 ，主要介绍图书馆大楼电梯的选型和中央空调各系统的选型，使图书馆电梯系统和中央空调系统能合理、有效、经济的为师生服务 。 第六章为弱电系统，它又可分五大部分，第一部分为有线电视系统，主要说明系统组成及线路敷设等内容，本次设计仅设计了分配系统及线路敷设等内容，前端信号直接从市区
9、有线电视网引入；第二部分为公共广播系统，主要说明系统毕业设计（论文） 绪 论 4 切换 有线电视系统 公共广播系统 消防广播 图书馆大楼楼电气设计 强 电 弱 电 消 防 照明系统 配电系统 防雷接地系统 火灾报警系统 联动控制系统 监控系统 综合布线系统 弱电 线路敷设 组成，主要功能，功放选择等，本部分设计与第四章消防广播相结合，按层分区，实现分区广播，并计算选择功率放大器的台数和功率；第三部分为闭路电视监控系统，主要对闭路电视监控系统的组成、要求等作了简要的说明，本次设计考虑本工程特点仅采用定点监控，并带硬盘录像，控制室设置有电视墙 进行监视；第四部分为综合布线系统，简要阐述了综合布线的
10、概念，设计目标以及本次设计的原则等；第五部分为弱电系统线路的敷设，各楼层内穿线槽或钢管敷设。 第七章为防雷接地系统，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，并结合本建筑特点，做了防直击雷 、侧击雷、感应雷设计及接地系统设计。 其各章节关系如下： 图 1.1 系统框图 毕业设计（论文） 配电系统设计 5 2 配电系统设计 2.1 负荷等级及供电要求 2.1.1 负荷等级分类 电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者。 中断供电将造成重大政治影响者。 中断供
11、电将造成重大经济损失者。 中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。 对于某些特殊建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。中断供电 将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。 二级负荷 中断供电将造成较大政治影响者。 中断供电将造成较大经济损失者。 中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷。 2.1.2 供电要求 一级负荷的供电“应由两个电源供电，当一个电源发生故障
12、时，另一个电源应不致同时受到损坏”。但在实际设计中为了满足一级负荷的供电，可以采用两路高压供电，但当供电不能满足要求时，应设自备发电机， 故可以采用一路高压电源毕业设计（论文） 配电系统设计 6 加一路备用电源（应急柴油发电机组）供电，当一级负荷容量较大时，应采用两路高压供电。对于特别重要的负荷供电，除了必须采用两路高压外，还必须设置应急电源（应急柴油发电机），并且该电源中严禁接入其他负荷。 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
13、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。 三级负荷对供电无特殊要求。 此外，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。 本图书馆为一类高层建筑，消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机、 事故照明， 消防设备 按一级负荷， 普通电梯、消防电梯、生活水泵按二级负荷，采用双电源供电，从附近两变电站引入两回路，高压侧采用单母线分段联络，低压侧采用单母线分段联络，正常时两台变压器分别运行，任一台变压器出故障后， 余下的一台可以满足所有二级负荷供电。并在最末一级配
14、电箱处设置自动切换装置。其它动力设备、照明用电为三级负荷。 2.2 负荷计算 2.2.1负荷统计及设备容量的确定 负荷的统计依据 根据图书馆大楼的建筑平面图及建筑说明，对图书馆大楼进行负荷估算和统计，从而确定不同电气设备的安装容量。然后根据需要系数法获得计算负荷。 本图书馆大楼概况 图书馆主体部分一共五层，第一层、第二层的面积均为 5000m2，第三层、第四层、第五层的面积均为 4600m2。 这是由于一楼附带了文学书库，而二楼则有学术报告厅。 工程设计中 的电气部分为：电梯、中央空调系统、照明、生活水泵、消防水泵、喷淋水泵、多媒体教室、防火卷帘门等。 毕业设计（论文） 配电系统设计 7 负荷
15、估算 电梯：工程设计中共有 3台电梯 ,其中客梯 2台，货梯 1台。根据对电梯载重量及速度的要求和对客流量的分析 ,初步估算电梯的功率为 30Kw/台。 中央空调系统：图书馆大楼的总建筑面积约为 24000 , 中央空调冷负荷指标按 100w/计算 ,得需要的冷负荷功率为 2400KW，从而选出三台电功率为 207 KW，制冷功率为 800 KW 的冷热水机组，根据冷热水机组对冷却水流量与冷冻水流量的要求选出相对应的冷却水泵与冷 冻水泵各三台，冷却塔风机三台。其中冷却水泵功率为 30Kw/台，冷冻水泵功率为 22Kw/台，冷却塔风机功率为 7.5Kw/台。以及各层相对应的风机盘管的安装功率。
16、事故照明：一层、二层按 7 w/估算，得一、二层的正常照明安装功率为 35 Kw/层，三、四、五层按 6.5 w/估算，得三、四、五层的正常照明的安装功率为 30Kw/层，一般情况下事故照明容量按正常照明容量的 20%估算，第一层事故照明由于库房的照度要求低，故取本层事故照明安装功率为 6.5 Kw，略低于第一层正常照明容量的 20%，其余各层事故照明安装功率 按各层正常照明安装功率的 20%估算。 水泵：生活水泵、消防水泵、喷淋水泵按照设计中给排水设计中的水流量要求选择功率，生活水泵选择 2台，一备一用，每台功率 37 Kw；消防水泵选择 3台，二用一备，每台功率 30 Kw；喷淋水泵选择
17、3台，二用一备，每台功率 30 Kw。其备用容量不计入负荷计算中。 电脑：按照每台电脑 400w 进行估算，多媒体与计算机教室共安装 300 台左右，得电脑的总安装容量为 120Kw。 防火卷帘门：根据防火分区的数量统计出需要安装 64 个防火卷帘门，每个按照 1Kw 估计，得出防火卷帘门的安装功率为 64Kw。 防排烟风机：按照消防设计中对通风量的要求，选择防排烟风机的安装功率为 30Kw。 消防控制室：按照消防设计中对消防广播、火灾报警等弱电设备的要求，初步估计其安装功率为 10kw。 2.2.2 采用需要系数法计算负荷 按照上面负荷统计资料，用需要系数法进行负荷估算。 毕业设计（论文）
18、配电系统设计 8 用需要系数法进行负荷计算的计算方法。 照明负荷计算：采用单位面积功率法。 用电设备组计算负荷： Pc =Kd ni NiP1 （ Kw） Qc = Pc tg （ Kvar） Sc = 22 cC QP （ KVA） Ic = rcUS3（ A） 式中 ni NiP1 为总设备功率 Kd 需要系数 Pc 计算有功功率 Qc 计算有功功率 tg 电气设备功率因数角的正切值 Ic 计算电流 Ur 电气设备额定电压（线电压） 多组设备的计算负荷： Pc =Kp Kd ni NiP1 （ Kw） Qc = KQ Pc tg （ Kvar） Sc = 22 cC QP （ KVA） 式
19、中 Kp 有功功率同时系数，取值为 0.90 KQ 无 功功率同时系数，取值为 0.95 例如，对客梯进行负荷计算， P=60KW, cos 0.5 则 无功功率 PtgQ =94.46Kvar 毕业设计（论文） 配电系统设计 9 视在功率 22 QPS =109.1kVA 计算电流 3380SIj =165.77A 其余负荷计算方法类同。 各用电设备负荷计算见下表： 表 2.1 图书馆大楼负荷统计表 (不包括设备用电功率 ) 负荷名称 安装功率KW 需要系数Kd 功率因数cos tg 有功功率（ KW）Pc 无功功率（ Kvar）Qc 视在功率（ Kva）Sc 计算电流I(A) 一层照明 3
20、5 0.8 0.55 1.52 28 42.56 50.95 77.41 二层照明 35 0.8 0.55 1.52 28 42.56 50.95 77.41 三层照明 30 0.8 0.55 1.52 24 36.48 43.67 66.35 四层照明 30 0.8 0.55 1.52 24 36.48 43.67 66.35 五层照明 30 0.8 0.55 1.52 24 36.48 43.67 66.35 一层事故照明 7 1 0.85 0.62 7 4.03 7.65 11.62 二层事故照明 7 1 0.85 0.62 7 4.34 8.24 12.51 三层事故照明 6.5 1
21、0.85 0.62 6.5 3.72 7.06 10.73 四层事故照明 6.5 1 0.85 0.62 6.5 3.72 7.06 10.73 五层事故照明 6.5 1 0.85 0.62 6.5 3.72 7.06 10.73 电脑机房 120 0.8 0.75 0.88 96 84.48 127.88 194.3 冷热水机组 621 0.7 0.8 0.75 434.7 326.03 543.38 825.6 冷却塔 22.5 0.75 0.8 0.75 16.88 12.66 21.09 32.05 冷冻水泵 66 0.75 0.8 0.75 49.5 37.13 61.88 94.0
22、1 c毕业设计（论文） 配电系统设计 10 冷却水泵 90 0.75 0.8 0.75 67.5 50.63 84.36 128.2 一层风机盘管 25 0.75 0.8 0.75 18.75 14.06 23.44 35.61 二层风机盘管 20 0.75 0.8 0.75 15 11.25 18.75 28.49 三层风机盘管 20 0.75 0.8 0.75 15 11.25 18.75 28.49 四层风机盘管 18 0.75 0.8 0.75 13.5 10.13 16.88 25.64 五层风机盘管 18 0.75 0.8 0.75 13.5 10.13 16.88 25.64 电
23、梯 60 0.91 0.5 1.73 54.6 94.46 109.1 165.77 货梯 30 1 0.5 1.73 30 51.9 59.95 91.08 生活水泵 37 1 0.8 0.75 37 27.75 46.25 70.27 排水泵 4 1 0.8 0.75 4 3 5 7.6 消防控制室 10 1 0.8 0.75 10 7.5 12.5 19.0 消防水泵 60 1 0.8 0.75 60 45 75 113.95 喷淋水泵 60 1 0.8 0.75 60 45 75 113.95 防火卷帘门 64 0.6 0.7 1.02 38.4 39.21 54.88 83.38 防排烟风机 30 0.75 0.8 0.75 22.5 16.88 28.13 42.73 总计算有功功率： Pc =K P （ 128+33.5+96+434.7+16.88+82.5+84.6+221.9+10+38.4+22.5） =0.85 1166.98=991.933KW 总计算无功功率： Qc = K Q（ 194.4+19.53+84.48+326.03+12.66+61.88+146.36+166.43+7.5+39.21 +16.88） =0.95 1075.36=1021.592Kvar 该图书馆总容量为：
