教学楼建筑电气毕业设计论文

山西大学工程学院

毕业设计（论文）

题 目 某高校教学楼的电气施工图设计

系 别 电力工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 姓 名 指导教师

下达日期 2013 年 2 月 25日

设计时间自 2013 年 2 月 25 日 至 2013 年 6 月 1 日

毕业设计（论文）任务书

一、设计题目：1、题目名称 某高校教学楼的电气施工图设计 2、题目来源 二、目的和意义 本次毕业设计是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤，依据电气工程师所需的专 业知识，选择公共建筑进行电气设计，是完全按照毕业后从事实际工程设计的步骤进行的。通过本毕业设计题目要达到以下目标： （1）熟练运用计算机CAD、天正电气软件技术进行建筑电气工程设计，熟练掌握其使用方法； （2）熟悉各种建筑电气设计、施工规范； （3）掌握建筑电气设计的基本思路和计算方法； （4）熟练运用互联网查询相关厂家产品、规范； （5）综合运用所学知识解决本专业实际问题，深化提高知识水平。 三、项目概况 1、本工程为某高校的基础教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。主体六层，2总建筑面积7558.94m，建筑高度为22.05m，为学校标志性建筑。建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为六度；结构形式为钢筋混凝土框架结构体系；室外消防用水量25L/s 。 2、附教学楼建筑施工图及电子版图形文件。 四、设计说明书及内容 提供一套完整的建筑施工图，以此为条件图进行建筑电气施工图设计。电气设计包括以下内容： 1）220/380V配电系统； 2 ) 照明系统； 3 ) 建筑物防雷、接地系统及安全措施； 4 ) 综合布线系统； 五、设计完成的成果 1、文字部分：论文正文字数不少于16000字，外文翻译实词5000字以上。 2、设计思路及设计方法：按照建筑设计要求，所有教室均按多媒体教室设计。要求结合区域供电条件、学校用电管理及节约用电需求、学校安全保卫需要等客观情况，合理确定工程设计方案。 3、图纸部分： 1 ) 设计说明 2 ) 配电系统图 3 ) 照明平面图 4 ) 防雷接地平面图 5 ) 弱电系统图（消防、综合布线） 6 ) 弱电平面图（消防、综合布线）

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现场项目

六、主要设计参考资料 《中小学校设计规范》GB 50099—2011 《低压配电设计规范》GB50054-2011 《综合布线系统工程设计规范》GB 50311-2007 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 《照明设计手册》（第二版） 北京照明学会照明设计委员会编 《05系列建筑标准设计图集》 七、进度要求 1、设计阶段 第一周至第三周 熟悉工程项目；收集、整理参考资料；进行相关软件学习，完成设计方案。 第四周至十四周 绘制施工图，整理计算书，准备答辩。 2、答辩日期 第十四周 八、其它要求 1、设计期间，周六、日连续进行。 2、使用AutoCAD2008及以下版本进行施工图设计，可以使用专业软件。 3、图纸为A3图幅，出图打印为A3图幅。计算书规格A3图幅。 4、设计成果要求提交全套纸质图纸及电子版图形文件。

II

某高校教学楼电气施工图设计

摘要

本工程为某学院某号教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。主体六层，总建筑面积7558.94平方米，为学校标志性建筑。按照建筑设计要求，所有教室均按多媒体教室设计。要求结合区域供电条件、学校用电管理及节约用电需求、等客观情况，合理确定工程设计方案。

本设计主要包括强电和弱电两部分设计。强电部分主要内容包括：低压配电系统、照明插座系统及防雷接地系统的设计，其中照明系统、低压配电系统又包括照度计算、照明负荷计算等。弱电部分主要内容包括：电视系统、电话网路综合布线系统、火灾自动报警及消防联动系统、摄像头监控系统。

关键词：配电系统；照明系统；防雷接地；综合布线；火灾自动报警及消防联动系统。

III

The Electrical Design of College Teaching Building

Abstract

This building is one university teaching building foundation, whose building function is mainly used as a large classroom. Subject has six stories, with a total construction area of 7558.94 square meters, landmark building for the school. According to the architectural design requirements, all the classrooms are in accordance with the design of multimedia classroom. Demands of regional power supply conditions, school management and economical requirements, the school security needs and objective conditions, reasonably determine the engineering design.

The design of high voltage and weak report mainly includes two parts design. In high voltage part main content includes: low voltage distribution system, lighting socket system and lightning proof grounding system design, in which the illumination system, low voltage distribution system and including intensity of illumination computation, lighting, socket load calculation of load calculation, air conditioning load calculation, etc. The weak part of the main content includes: integrated wiring system, automatic fire alarm and fire linkage system, surveillance camera system.

Keywords: Electric power supply system；Lightning Protection and lightning protection and grounding System；Comprehensive Wiring System；Automatic fire alarm and linked system.

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目录

1 前言 ........................................................... 1 2 工程概况 ....................................................... 2 3 照明系统的设计 ................................................. 3 3.1 照明设计要求 ................................................. 3 3.2 照明光源、灯具选择 ........................................... 3 3.3 照明计算 ..................................................... 4 3.4 插座的设计 ................................................... 7 3.5 照明负荷的计算 ............................................... 9 3.6 应急照明设计 ................................................ 10 3.7 导线的选择 .................................................. 11 3.8 低压断路器 .................................................. 13 4 供配电系统的设计 .............................................. 16 4.1 负荷等级 .................................................... 16 4.2 供电要求 .................................................... 16 4.3 照明配电系统设计原则 ........................................ 16 4.4 配电系统形式 ................................................ 17 4.5供配电的负荷计算 ............................................ 18 5 防雷接地系统的设计 ............................................ 21 5.1防雷分类 .................................................... 21 5.2 雷击次数计算 ................................................ 21 5.3 防雷的措施 .................................................. 22 5.4 接地系统 .................................................... 22 6 电气消防系统的设计 ............................................ 25 6.1 火灾自动控制报警系统的工作原理 .............................. 25 6.2 火灾自动报警系统 ............................................ 25 6.3 消防联动控制系统 ............................................ 28 6.4 消防线路的敷设 .............................................. 29 7 综合布线系统的设计 ............................................ 30 7.1综合布线的特点 .............................................. 30 7.2综合布线系统组成 ............................................ 30 8 视频监控系统的设计 ............................................ 32

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8.1 闭路电视监控系统的组成 ...................................... 32 8.2 摄像机的选择 ................................................ 32 8.3 视频传输线路的选择 .......................................... 33 8.4多媒体监控系统 .............................................. 34 结论 ............................................................ 35 谢辞 ............................................................ 36 参考文献 ........................................................ 37 外文 ............................................................ 38 译文 ............................................................ 40

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1 前言

随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的不断出现，建筑电气所涉及的范围愈来愈广，所跨的学科也进一步加深加宽。它已由单一的供配电、照明、防雷和接地，逐步发展成以近代物理学、电工学、机械电子学、光学、声学、自动控制、计算机技术等科学为基础的一门新兴学科。它是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人们居住或工作的一门跨学科的综合性的技术科学。

建筑电气作为一个专业，从无到有，由简单变复杂，发展到如今已经囊括了兼之强电和弱电在内的多个系统，并且随着以IT业为龙头的科学技术发展，及其在建筑业的应用，综合弱电项目的智能电气更是突飞猛进。特别是近年来绿色建筑、智能建筑的兴起，使得现代计算机技术、现代控制技术、网络技术和现代通信技术在建筑电气领域取得了广泛的应用，使得建筑更加节能、环保，安全。在工程实践中，伴随着不断暴露的问题和解决问题的过程，建筑电气必将日趋成熟和发展健全；在避免二次投资造成浪费的同时，走向专业化、正规化和规范化。

本次毕业设计是培养建筑电气设计、施工专门人才的教学步骤，依据电气工程师所需的专业知识，选择公共建筑进行电气设计，是完全按照毕业后从事实际工程设计进行的。

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2 工程概况

本建筑为基础教学楼，建筑功能主要作为双班大教室使用。作为我校标志性建筑，主体五层，总建筑面积7558.94㎡建筑高度为22.05 m；建筑耐火等级为二级，抗震设防烈度为六度；结构形式为钢筋混凝土框架结构体系；室外消防用水量25L/S 。本楼一层设有低压配电室、消防控制室；二层设有电视监控室。所有教室均按多媒体教室设计。本设计主要阐述了某校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，设计时依据国家相关规范。主要包括强电和弱电设计，具体设计以下系统：

（1）低压配电系统设计：各用电设备组的负荷计算，设备选型；

（2）低压照明系统设计：照度计算，确定灯具数量，插座、开关设置；

（3）防雷接地系统设计：划分防雷等级，设计避雷带、避雷网及引下线，确定接地电阻；

（4）电视监控系统设计：在重要部位布置监控探头，配置合理，满足规范要求； （5）综合布线系统设计：在办公室、教室等要考虑设置网络、电话插座；

（6）电气消防系统设计：在走廊、教室及重要设备控制室布置感烟探测器，手动自动报警装置，并联动消火栓系统。

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3 照明系统的设计

随着国家经济建设的发展和人民生活水平的提高，电气照明已成为人们生产和生活当中的重要的组成部分，同时根据不同的地点和条件对照明技术提出了更高的要求。因此进行照明设计时必须遵照有关技术规程的规定，还应根据视觉作业，视觉卫生和特殊条件选择照明装置。保证适宜的照度和显色性，并要达到亮度分布合理、视觉舒适的要求，同时还要必须考虑照明装置的安全可靠性和节约能源。

3.1 照明设计要求

(1) 教室照明一般要求：

1）满足学生看书﹑写字﹑绘画等要求，保证视觉目标水平和垂直照度要求，亮度的分布要合理。

2）满足显色性，控制眩光，减少光幕反射，保护视力，提高视功能和可见度水平。 3）教室照明还应做到安全﹑可靠，方便维护与检修，并与环境协调。

4）每个教室均应安装黑板灯，灯具的光轴应以55°入射角照射到黑板的下端，黑板照明灯具的保护角至少要45°，一般都大于60°。

(2)卫生间照明的一般要求：

卫生间照明控制应设在门外。卫生间一般宜使用防水防潮式吸顶灯。照明时宜适当提

高照度标准，以100lx。照明器具安装要避免从便池的顶上或背面射而出现阴影；装有

排气的卫生间，常将控制开关和一般照明器联动，以保证空气流通。 (3)走廊、楼梯间照明的一般要求：

走廊和楼梯间作为建筑物内平时人员流动和应急疏散时的通道，是建筑物必不可少的组成部分。作为一个人员流动而非长期工作或停留的场所，人们对走廊和楼梯间照明的要求不高，照度宜选75lx。开关位置应设在出入口或便于出入启闭照明灯的地方，以便人们能方便的对灯具进行控制。

3.2 照明光源、灯具选择

（1）照明光源选择一般原则： 1）发光效率高；

2) 显色性好，即显色指数高； 3）寿命长；

4) 启点可靠、方便、快捷； 5）价格比高。 （2）灯具选择

照明灯具是包括光源在内的所有照明附件所组成的装置，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。

照明灯具按其向上、下两个半球空间发出的光通量的比例来分类，有直接型灯具、半直接型灯具、漫射（直接-间接）型灯具、半间接型灯具、间接性灯具等。其中，直接型灯具又可以分为特窄照型、窄照型、中照型、光照型、特广照型。

选灯具时，在满足眩光限制和配光要求下，应优先选用配光合理、效率高的灯具，同时，应根据环境条件和使用特点，合理地选定灯具的光强分布、效率、遮光角、类型、造型尺度以及灯的表观颜色等。应尽量选用反射罩效率高的灯具。室内开启式灯具的效率不宜低于70%，带有包合式灯罩的灯具效率不宜低于55%，带格栅灯具的效率不宜低于50%。

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

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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。

3.3 照明计算

3.3.1 照明质量 （1）平均照度

评价照明的最重要的指标就是照度，我们一般所说的照度值均为作业面或参考平面上的维持平均照度值。根据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的建筑照明设计标准房间的照度要求值见表3-1所示；

表3-1 民用建筑照度标准

房间或场所 多媒体教室 控制室 一般阅览室 大厅 配电室 一般展厅 电梯厅 门厅 卫生间 楼梯 参考平面及其高度 0.75水平面 0.75水平面 0.75水平面 地面 地面 地面 地面 地面 地面 地面 照度标准值(lx) 300 300 300 200 200 200 100 100 75 30 显色指数（Ra） 眩光值（UGR） 80 80 80 80 60 80 80 — 60 60 19 22 19 — — 22 22 60 — — (2) 反射比

当环境各表面的亮度比较均匀,眼睛功能才会达到最舒适和最有效率,故希望室内各表面亮度保持一定比例。为了获得比较均匀亮度比，必须使室内各表面具有适当的反射比。反射值如表3-2所示。

表面名称 顶棚 墙面 地面 表3-2 工作房间表面反射比 反射比 0.6～0.9 0.3～0.8 0.1～0.5 取值 0.7 0.5 0.2 (3) 色温

不同光源的相关色温不同，它给人们不同的冷暖感觉，合理的色温会使人感觉愉悦舒适 。光源颜色的分类见表3-3所示。

表3-3 光源的颜色分类 光源颜色分类 I Ⅱ Ⅲ 相关色温(K) <3300 3300～5300 >5300 颜色特征 暖 中间 冷 适用场所示例 居室、餐厅、宴会厅、多功能厅、酒吧、咖啡厅、重点陈列厅 教室、办公室、会议室、阅览室、营业厅、一般休息厅、普通餐厅、洗衣房 设计室、计算机房、高照度场所 4

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（4）照度的稳定性

照度变化引起照明的忽明忽暗，不但会分散人们的注意力，给工作和学习带来不便，而且会导致视觉疲劳，尤其是5~10次／秒到1次/分的周期性严重波动，对眼睛极为有害。因此，照度的稳定性应予以保证。 （5）限制眩光

眩光是由于光源的高亮度，或有强烈的亮度对比，对人眼产生刺激作用。限制眩光是限制光源的亮度，降低灯具表面的亮度，正确选择灯具，合理布置，并选择适当的悬挂高度。

（6）照明功率密度(LPD)

即单位面积的照明安装功率,它是从宏观上规定的评价照 明节能的一项指标，是最大允许限值。设计中应从节约能源、保护环境的大局出发，采取措施选用高效光源等照明器材，优化设计方案，力求实际LPD值低于或远低于规定的LPD值，为节能做出实际贡献。

本工程普通教室主要采用T8系列直管荧光灯作为主要光源并配电感镇流器，或专用电子镇流器，镇流器功率因数为0.9以上，当使用电感式镇流器时，其能耗应符合现行国家标准《管形荧光灯镇流器能效限定值和节能评价值》 的规定，悬挂安装。阶梯教室选用嵌入式格栅荧光灯。所有教室均安装黑板灯，距离黑板0.8m处悬挂安装。门厅、走廊主要采用吸顶灯，吸顶灯具配备有防尘垫圈，密封性能好，能避免小飞虫进入灯罩，适用于走廊风尘和蚊虫较多的地方。卫生间空气潮湿，宜采用防水防尘灯。照度标准按照现行国家标准《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）执行。照明、插座分别由不同支路供电，除了注明外，照明导线采用2.5mm2导线穿PC管敷设；各层照明配电箱均为嵌墙安装，底边距地1.5m。照明开关除注明外，均为250V/10A，暗装，开关底边距地1.3m，距门框0.2m。 3.3.2 照度的计算方法 （1）利用系数法

利用系数是表征照明光源的光源利用程度的一个参数，用投射到工作面上的光通量与全部光源发出的总光通量之比来表示，利用系数法适用于照明器均匀布置的一般照明的照度计算。

Φf （3-1） U?Φs式中：U —— 利用系数；

Φf——由每个灯具发出的最后落到工作面上的光通量，单位是lm；

Φs——每个灯具中光源额定总光通量，单位为lm。 室内平均照度的计算公式如下：

N?EavA （3-2） ?UK式中：Eav——工作面平均照度，单位为lx；

N——灯具数；

A——工作面面积，单位为m2；

Φ——每个灯具的光通量，单位为lm； K——维护系数，一般取0.8。 （2）单位容量法

实际照明设计中，也经常常采用―单位容量法‖对照明灯具进行估算。

pAN?PN （3-3）

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式中：p——光源比功率，w/ m2；

A——房间面积；

PN——每个灯具的额定功率，单位w。

本工程的照明设计采用利用系数法和单位容量法进行照度计算，求取照明器数量。 3.3.3 照度计算实例

例1：双班（1-2）教室的照度计算

房间的长度l=14.4m，宽度w=7.7m，层高为3.6m的矩形规则房间。室内采用悬挂的方式来安装灯具，灯具安装高度为3m，工作面高度为0.75m。灯管选用飞利浦的T8标准直管荧光灯，维护系数取0.8。教室平均照度要求值为300lx。

灯具的主要参数如下：

管长L=1200mm，直径：25mm，光源选择2×36W，色温 3300k ，光通量：5700lm 室形指数

lwRI==14.4x7.7/(2.25x22.1)=2.23

h(l?w)式中：h —— 灯具距工作面的计算高度

（1）确定室空间比RCR、顶棚空间比CCR和地板空间比FCR

l?wRCR?5hrc?2.23lwhCCR?ccRCR?0.59

hrcFCR?hfchrcRCR?0.74（2）根据《照明设计手册》查利用系数表，得RCR=2.23 ，U=0.60 （3）由式（3-2）计算所求灯具数：

EavAN??12.2

?UK灯具数为整数，取12盏。 （4）反算平均照度值进行验算：

N?UKEav??296.1 lx

A允许偏差在10%以内。符合照度要求。 （5）节能验算：计算该教室的功率密度为：

P(72?9)?12?LPD???8.77W/m2 A14.4?7.7查《建筑照明设计标准》表得知 教室的照明功率密度的现行值为

11W/m2，大于计算的实际值，满足

节能要求。以此为例，进行各教室、 卫生间的照度计算，计算结果见表3-4。由于一层与二层及以上教室规格基本相同，所以二楼的照明设计根据一层所得到的计算数据来进行设计、安装。

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图3-1 一层双班（1-3）教室的照明平面图

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表3-4 照明计算表 房间长(米) 房间宽(米) 灯具数 单灯光源数 2 2 2 2 2 2 3 2 1 1 1 1 1 1 1 光源功率 维护系数 要求照度值 300 300 300 300 300 300 300 200 100 100 100 100 75 75 75 功率密度规范值 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 1 1功率密度计算值 序号 房间名称 光通量 利用系数 计算照度值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 单班（1-1） 双班(1-2) 双班(1-3) 双班(1-4) 单班(1-5) 教师休息(1-6) 9.75 14.2 14.4 14.2 9.40 4.35 7.70 7.70 7.70 7.70 7.70 7.70 12.00 3.70 3.20 2.30 4.80 2.31 2.80 6.60 6.20 9 12 12 12 9 6 20 2 2 2 4 2 14 6 4 36 36 36 36 36 36 36 36 32 32 32 32 32 32 32 2850 2850 2850 2850 2850 2850 2850 2850 2050 2050 2900 2050 2050 2050 2050 0.57 0.59 0.60 0.59 0.57 0.57 0.45 0.51 0.50 0.32 0.52 0.41 0.44 0.58 0.49 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.80 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 313.21 297.77 296.1 297.77 323.19 309.36 280.33 214.32 99.15 97.1 96.85 107.76 71.81 68.09 76.52 8.75 8.01 7.90 8.01 9.08 8.72 9.84 6.69 3.85 5.92 3.21 5.13 3.16 2.29 3.02 阶梯教18.3 室（1-7） 配电室（1-8） 男厕 5.90 5.20 4.70 5.20 4.80 50.7 12.70 10 1号厕所 11 女厕 12 2号厕所 13 14 15 走廊（1-9） 门厅(1-10) 11 11 11 11 门厅11.88 （1-11） 查《建筑照明设计标准》表6.1.4，其建筑的节能要求满足节能标准要求。

3.4 插座的设计

3.4.1 一般规定

(1) 当插座为单独回路时，数量不宜超过10个（组）；

(2) 当灯具和插座混为一路过，其中插座数量不宜超过5个（组）； (3) 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；

(4) 在潮湿房间（住宅中的厨房除外）内，不允许装设一般插座，但设置有安全隔离

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变压器的插座可除外；

(5) 备用电源、疏散照明的回路上不应设置插座。 3.4.2 用途要求

(1) 当插座需要降低安装高度时，应选用安全型（带保护门）插座；

(2) 对专门用来使用电视机的插座，可选用带开关圆孔二级插座，使用时关闭开关， 长机器本身开关的使用寿命；

(3) 防溅型插座，适用于潮湿场所，插座有一个防溅罩盖，插头插入后可放下罩盖，可防止潮气或水滴进入插孔内；

(4) 用于接插电源时有触电危险的电器（如电热水器等），应采用带开关能断开电源的三孔插座。

3.4.3 技术要求

(1) 插座在通过1.25倍额定电流时，其导电部分的温升不应超过40oС；

(2) 插座的塑料零件表面无气泡、裂纹、肿胀、明显的擦伤和毛刺等缺陷，并应具有良好的光泽；

(3) 额定电流为：6A、10A时，接线端子上应能可靠的连接一根与两根1～2.5mm2导线，额定电流为15A时，接线端子上应能可靠的连接一根与两根1.5～4mm2导线，插座额定电流为25A时，接线端子应能可靠的连接一根与两根2.5～6mm2的导线；

(4) 接地的三级插座从其顶面看时，以接地极为起点， 按顺时针方向，依次为“相”、“中”线极；

(5) 交流、直流或不同电压等级的插座安装在同一场所时，应有明显的区别，且必须选择不同结构、不同规格和不能互换的插座，应按交流、直流或不同电压等级区别使用。 3.4.4 插座的安装

依据《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-93，插座的型式和安装高度，应根据其使用条件和周围环境确定：

(1) 对于不同电压等级，应采用与其相应电压等级的插座，该电压等级的插座不应被其他电压等级的插头插入；

(2) 需要连接带接地线的日用电器的插座，必须带接地孔；

(3) 对于插拔插头时触电危险性大的日用电器，宜采用带开关能切断电源的插座； (4) 在潮湿场所，应采用密封式或保护式插座，安装高度距地不应低于1.5m；

(5) 插座若安装高度距地1.8m及以上时，可采用一般型插座；低于1.8m时，应采用安全型插座；

(6) 电热插座应选用带开关16A单相三线插座，如电热器具有固定位置应注意不要设置在电热器具的正上方，以避免人员手臂越过电热器具操作开关。如果某一电热器具额定电流超过15A，应对其所对应的电热插座采取放射式供电直接由户配电箱引来独立电源；

本工程中插座支路采用2.5mm2穿PC管敷设；所有插座支路均设剩余电流保护器；除注明者外，插座均为单相两孔+三孔安全型通用插座, 插座均为底边距地0.3m。具体的安装数量如下表3-5所示：

表3-5 教学楼插座布置表 楼层 一层 二层 三层 四层 8

插座型号 250V/10A 250V/10A 250V/10A 250V/10A 安装方式 暗装 暗装 暗装 暗装 安装数量 27 28 32 28

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续表3-5 五层 六层 250V/10A 250V/10A 暗装 暗装 28 24 3.5 照明负荷的计算

3.5.1 计算负荷

照明负荷一般按需用系数法进行计算。在选择导线截面及各种开关元件时，都是以照明设备的计算负荷Pc为依据的，计算负荷是照明设备的安装容量Pe乘以需要系数Kd，其公式为：

de c (3-4)

式中：Pc ——计算负荷(kW)；

Pe—— 照明设备的安装容量，包括光源和镇流器所消耗的功率(kW)； Kd—— 需用系数，它表示不同性质的建筑对照明负荷需要的程度。 3.5.2 计算电流

当已知Pc后也可方便地求出计算电流Ic：

P?K?P当一种电源供电时，线路计算电流按下述公式计算： （1）三相线路计算电流

P1Ic?c? (3-5)

Ucos?3c（2）单相线路计算电流

Pc'Ic?Upco?s (3-6) 式中：Ic —— 计算电流(A)；

Uc—— 额定线电压(kV)； Up —— 额定相电压(kV)； KdPe——光源的功率因数；

Pc、Pcˊ——分别为三相及单相计算负荷(kW)。 例2：下面以一层配电箱1AL1为例计算： 总进线功率：Pe=3kW， 查表取

需要系数0.8，功率因数0.9， 计算功率

P'c?3?0.8kW?2.4kW

计算电流

P'c2.4?1000Ic???4.05A

3Upcos?3?380?0.9 一层配电箱1AL1系统图3-2图所示。以此为例进行其他各配电箱的负荷计算，见附录图纸。

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图3-2 一层配电箱1AL1系统图

3.6 应急照明设计

应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当建筑物发生火灾或其它灾害，伴随着电源中断，应急照明对人员疏散、消防救援工作，都有重要的作用，一些发达国家和国际照明委员会（CIE）都提出了很高的要求和制定了详细规定。 3.6.1 应急照明的分类

应急照明按照用途可分为三类：疏散照明、安全照明、备用照明。

（1）疏散应急照明：为保证人员在发生事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。在疏散通道地面上提供的照度应达到1lx，最低不得小于0.2lx。此外，在安全出口和疏散通道的明显位置还要设有标志指示灯；

（2）安全应急照明：在正常照明突然熄灭时，为保证潜在危险场所（如医院手术间）的人员人身安全而设置的照明。安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5%，并且应在正常照明电源消失后0.5s以内提供安全照明电源；

（3）备用应急照明：正常照明发生事故时，能保证室内活动继续进行的照明，备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供，其应急电源主要应来自两个级别的电源：电网电源和自备电源（发电机或集中蓄电池），照度一般为正常照度的10%。

此外，消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、配电室和自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间的应急照明，仍应保证正常照明的照度。疏散应急照明灯宜设在墙面上或顶棚上。安全出口标志宜设在出口的顶部；疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面上。走道疏散标志灯的间距不应大于20m。应急照明和疏散指示标志，可采用蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少于20min；高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min。 3.6.2 应急照明灯具选择

应急照明必须选用能瞬时启动的光源，只有应急照明作为正常照明的一部分，并且应急照明和正常照明不出现同时断电时，应急照明才可选用其它光源，因为若选用不瞬时启动的光源（如气体放电灯) 时，当其不在正常照明运作中一同使用，一旦发生事故，因其启动时间长而不能起到事故照明的作用。 3.6.3 应急灯具控制方式

(1) 非持续式(常备式)。正常状态下，无交直流输出；强切状态下，交流输出；转入应急状态下，直流输出。

(2) 持续式(常亮式)。正常状态下，交流输出；强切状态下，交流输出；转入应急状态

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下，直流输出。

(3) 可控制方式。正常状态下，输出交流，灯开关自由控制开断；强切状态下，交流输出，开关失控；应急状态下，直流输出，开关失控。 3.6.4 应急照明系统的设计内容

应急照明系统的设计宗旨就是使人更好的逃离危险区域，确保人生命和财产的安全。因此在其每一层的通道设计或者是能够在电力系统发生故障的时候还能保持着正常的工作。

楼层 一层 二层 三层 四、五层 六层 表3-6 教学楼事故照明灯统计表 应急照明灯 安全疏散指示灯 22 27 21 23 22 13 27 26 27 25 安全出口标志 12 9 6 6 6 3.7 导线的选择

3.7.1 一般导线截面的选择

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，导线和电缆截面的选择必满足以下条件：

（1）发热条件：导线和电缆（含母线）在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度；

（2）电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗值。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验；

（3）经济电流密度高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能的损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。但对建筑园区内较短的10KV及以下的高压线路和母线，可不按经济电流密度选择； （4）机械强度：导线的截面应不小于最小允许截面。由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需要校验短路热稳定度。

此外，对于绝缘导线和电缆，还需要满足工作电压的要求。 3.7.2 三相系统相线截面的选择

电流通过导线，要产生能耗，使导线发热。裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至烧毁，或引起火灾。因此，导线正常发热温度不得超过导线额定负荷时的最高允许温度（如常用的BV塑料绝缘导线最高允许温度为65℃）。

3.7.3 中性线和保护线截面的选择 （1）中性线（N线）截面的选择：

三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响； 一般三相四线制线路的中性线截面A0，应不小于相线截面AJ的50%，即A0 ≥0.5Aj； 由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面A0应与相线截面AJ相等，即A0 = AJ。对于三次谐波电流相

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当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面AJ，即A0 ≥AJ；

（2）保护线（PE线）截面的选择：

保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。 根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）截面APE，按GB50054?95《低压配电设计规范》规定：

表3-7 PE线最小截面

相线芯线截面S(mm) S≤16 16＜S≤35 S＞35 2PE线最小截面S (mm) S 16 S/2 2（3）保护中性线（PEN线）截面的选择：

保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。 3.7.4 导线型号及敷设

（1）照明线路用的电线型式：

1）BLV、BV：塑料绝缘铝芯、铜芯电线；

2）BLVV、BVV：塑料绝缘塑料护套铝芯、铜芯电线。 （2）照明线路用的电缆：

1）VLV、VV：聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铝芯、铜芯电力电缆，又称全塑电缆； 2）YJLV、YJV：交联聚氯乙烯绝缘、聚乙烯绝缘护套铝芯、铜芯电力电缆。

电缆型号后面还有下标，表示其铠装层的情况。在选择导线、电缆时一般采用铝芯线，但有爆炸危险的场所、有急剧振动的场所及移动式灯具的供电应采用铜芯导线。 （3）根据环境条件选择：

常用电线、电缆型号及敷设方法按环境条件、使用场所的不同可以有多种选择。绝缘导线、电缆敷设通常对导线型式和敷设方式的选择是一起考虑的。导线敷设方式的选择主要考虑安全、经济和适当的美观，并取决于环境条件。

在屋内，导线的敷设方式最常见的方式为明敷、穿管和暗敷三种。 （4）绝缘导线、电缆明敷： 1）导线架设于绝缘支柱；

2）导线直接沿墙、天棚等建筑物结构敷设，称为直敷布线或线卡布线。 （5）绝缘导线及电缆穿管敷设：

绝缘导线或电缆穿管后敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处，统称为穿管敷设。明敷于潮湿环境或直接埋于塑土内的管线，应采用焊接钢管。明敷于干燥环境的管线，可采用管壁厚度不小于1.5mm的电线钢管。有酸碱盐腐蚀的环境，应采用硬聚氯乙烯管。爆炸危险环境应采用镀锌钢管。

管子的弯曲半径应不小于钢管外径的4倍。穿管敷设的绝缘导线绝缘电压等级不应小于交流500伏，穿管导线的总截面积不应大于管内净面积的40％。电缆穿管时，管内径不应小于电缆外径的1.5倍。

（6）绝缘导线及电缆敷设：

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绝缘导线及电缆穿管敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等处的内部，或在混凝土板孔内敷设线称为暗敷。暗敷线缆可以保持建筑内表面整齐美观、方便施工、节约材料。当建筑采用现场混凝土捣制的地坪、楼板、柱子、过梁等表层下或预制楼板以及板缝中和砖墙内，然后抹灰加粉刷层加以遮蔽，或外加装饰性材料予以隐蔽。在管子出现交叉的情况下，还应适当加厚粉刷层，厚度应大于两管外径之和，且要有裕度。 3.7.5 本工程导线选择结果

（1）房间配电箱照明回路和普通插座回路统一选用BV3*2.5-PC20，穿PC管敷设的方式，管径为20mm。此导线在25℃的允许载流量为18A；

（2）楼层各分配电箱进线电缆选择YJV-4X25+1X16-SC50-CT，电缆桥架敷设。即可以满足其供电的要求；

（3）楼层配电箱的进线选择YJV-4X150SC150，沿梯形桥架敷设。可满足其电流值的要求；

（4）母线的选择是根据整个楼层的电流的大小来确定的，母线导线选择根据《现代建筑工程电气设计分册》选TMY-４(40*4)。

（5）室外电缆采用YJV22-1KV-90交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆，室外直埋敷设引来，穿管引入建筑物内。入户处埋深距室外地坪下1.0M,电缆采用电缆桥架布线或穿镀锌钢管敷设；

（6）低压配电干线非消防负荷选用YJV型阻燃交联聚乙烯铜芯电力电缆。消防负荷选用NH-YJV型耐火交联聚乙烯铜芯电力电缆。

3.8 低压断路器

低压断路器既是电路的供电开关，同时又具有短路、过载、欠压等多项保护功能，并且在分断故障电流后，不需要更换零部件，便可重新恢复供电，这些优点使得它在各种电气系统中得到越来越广泛的应用。 3.8.1低压断路器工作原理

低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。

当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

当按下分励脱扣按钮时，分励脱扣器衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

3.8.2低压断路器的选择

低压断路器的主要参数 （1）额定电压

断路器铭牌上的额定电压是指断路器主触头的额定电压，是保证接触器触头长期正常工作的电压值。

（2）额定电流

接触器铭牌上的额定电流是指路器主触头的额定电流，是保证接触器触头长期正常工作的电流值。

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（3）脱扣电流

脱扣电流是使过电流脱扣器动作的电流设定值，当电路短路或负载严重超载，负载电流大于脱扣电流时，断路器主触头分断。

（4）过载保护电流、时间曲线

过载保护电流、时间曲线，为反时限特性曲线，过载电流越大，热脱扣器动作的时间就越短。

（5）欠电压脱扣器线圈的额定电压

欠电压脱扣器线圈的额定电压一定要等于线路额定电压。 （6）分励脱扣器线圈的额定电压

分励脱扣器线圈的额定电压一定要等于控制控制电源电压。 （7）额定极限短路分断能力Icu

断路器的分断能力指标有两种：额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics。

额定极限短路分断能力Icu，是断路器分断能力极限参数，分断几次短路故障后，断路器分断能力将有所下降。

额定运行短路分断能力Ics，是是断路器的一种分断指标，即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。

（8）限流分断能力

限流分断能力是指电路发生短路时，断路器跳闸时限制故障电流的能力。电路发生短路时，断路器触头快速打开，产生电弧，相当于在线路中串入1个迅速增加的电弧电阻，从而限制了故障电流的增加，降低了短路电流的电磁效应、电动效应和热效应对断路器和用电设备的不良影响，延长断路器的使用寿命。断路器断开时间越短，限流效果就越好，Ics就越接近Icu。

3.8.3断路器选择的一般原则

根据最大工作电流选择断路器的额定电流；根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。具体要求是：

①断路器的额定工作电压≥线路额定电压；

②断路器的额定短路通断能力≥线路计算负载电流；

③断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）；

④线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣整定电流； ⑤断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压； ⑥断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压； ⑦电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压；

⑧断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍。 3.8.4低压断路器的主要功能 （1）短路保护

短路保护是指断路器跳闸。要实现可靠的短路保护，必须注意以下两点：①断路器额定运行短路分断能力Ics，要大于电路在近端发生短路时的短路电流；②断路器跳闸保护整定值，要大于负荷正常的运行电流（包括负载起动电流），小于电路在远端发生短路是的短路电流。这样，既能可靠实现短路保护，而又不会影响电路的正常工作。 （2）过载延时保护

过载延时保护是指负荷电流超过电气设备的限定范围时，断路器能按设定的延时时间切断电源，使电路和设备得到有效保护。

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断路器过载延时时间的整定，要根据被控负载的性质和过载特性相匹配，既不能过长，亦不能过短。延时时间过长，设备得不到有效保护；延时时间过短，影响设备的正常运行，如：电机无法启动，白炽灯无法点亮，电容器无法充电等。 （3）漏电保护

电子式漏电保护器的工作原理是：执行电路接收零序电流互感器二次侧的感应电压信号，当漏电电流达到整定值时，驱动转换触点输出漏电保护信号，使脱扣器动作切断电源。

本工程选用常熟开关厂的CH1、CH1L系列微型断路器，和CM1塑壳式断路器。 以分配电箱1AL-1为例：回路的额定电压为220V，换算成三相的计算电流Ijs为4.05A，选用CH1-63C20 /3微型低压断路器。此断路器的额定电流为20A。回路中电流最大的回路中没有超过20A的最大电流。因此选择此断路器可以满足供电要求。

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4 供配电系统的设计

供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期和远期发展的关系做到远近期结合，以近期为主，适当考虑发展的可能，按照负荷的性质、用电容量、地区供电条件合理确定设计方案。

4.1 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： 1) 中断供电将造成人身伤亡时；

2) 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；

3) 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。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。 （2） 符合下列情况之一时，应为二级负荷：

1) 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；

2) 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 。

4.2 供电要求

根据《民用建筑电气规范》规定：

（1）一级负荷的供电“应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，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。

（2）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。 （3）三级负荷对供电无特殊要求。

4.3 照明配电系统设计原则

（1）多层建筑照明系统的电源引自低压变配电室，经配电干线引自照明配电箱，再由配电箱支线回路向照明灯供电。所以照明负荷等级比一般动力负荷等级要求高，一般专设照明变压器。正常的照明供电回路应该与应急照明供电回路分开。采用单独的低压溃电回路，配电级数不宜超过三级。照明电压为220V/380V；

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（2）电力设备无大功率冲击性负荷时，照明和电力宜共用变压器；当电力设备有大功率冲击性负荷时，照明宜与冲击性负荷接自不同变压器；如条件不允许，需接自同一变压器时，照明应由专用馈电线供电；照明安装功率较大时，宜采用照明专用变压器。一般照 明光源的电源电压应采用220V。1500W及以上的高强度气体放电灯的电源电压宜采用380V；

（3）照明配电宜采用放射式和树干式结合的系统。照明配电箱宜设置在靠近照明负荷中心便于操作维护的位置。配电箱的数量设置取决于负荷的大小、供电区域的面积大小，安装与管理方便等。数量可以按照每1000平方米设置一个配电箱；配电箱的配出回路一般不宜超过21个回路；

（4）照明系统中，每一照明单相分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不宜超过25个；连接建筑组合灯具时，回路电流不宜超过25A，光源数不宜超过60个；连接高强度气体放电灯的单相分支回路的电流不应超过30A。三相配电干线的各相负荷宜分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85%。插座不宜和照明灯接在同一分支回路，应为单独回路，且插座数量不宜超过十个（住宅除外）；

（5）配电给日用电器的插座线路时，对于已知使用设备的，插座负荷按其额定功率计算；未知使用设备的，每出线口按100W计算。需要连接带接地线的日用电气的插座时，必须带接地孔；

（6）在选择照明配电干线和分支线时，应采用铜芯绝缘电线或电缆，分支线截面不应小于2.5mm2。照明系统中，中性线截面宜与相线相同，不同回路的线路不应穿在同一根管呢。在进行照明系统布线时，管内导线总数不应多于8根；

（7）照明系统中，每一单项回路不宜超过16A，电源电压偏差较大的回路应优先选用电磁式漏电断路器；

（8）公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。居住建筑有天然采光的楼梯间、走道的照明，除应急照明外，宜采用节能自熄开关。备用照明作为正常照明的一部分同时使用时，其配电线路及控制开关应分开装设；

（9）照明配电设备的选择主要包括配电柜、配电箱。配电柜一般设在层配电室或电井里。各层配电箱一般选择嵌入式与挂墙式两种结构。配电柜和配电箱应带主低压断路器以加强管理。

4.4 配电系统形式

（1）树干式

特点是从供电点引出的每条可连接几个用电设备或配电箱。树干式配电系统比放射式系统线路的总长度小,也就是可以节约有色金属,比较经济；供电点的回路数量较少,配电设备也相应减少,配电线路安装费用也相应减少。存在缺点是干线发生故障时影响范围大,供电可靠性较差,相比较导线截面积较大。这种配电方式在用电设备较少,且供电线路较长时经常使用。 （2）放射式

特点是配电线故障互不影响,供电可靠性较高,配电设备集中,检修比较方便；缺点是系统灵活性较差,导线消耗量较多。这种配电方式经常用在设备容量大、负荷集中或重要的用电设备，需要集中连锁起动、停车的设备，以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜配电及保护起动设备放在现场者。 （3）环形系统

环形系统运行时都是开环的放射式线路，提高了供电的可靠性，当一回路故障或检修

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时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。 （4）链式

特点与树干式有相似之处，这种供电形式适用与距配电柜较远而彼此相距又较近的不重要的容量较小用电设备，这种方式连接的用电设备宜在五台以下，总功率在10KW以内。

4.5供配电的负荷计算

4.5.1负荷计算的方法及选用原则 （1）计算方法:

用电负荷的计算方法有“需要系数法”、“利用系数法”和“二项式法”等多种。 1）需要系数法: 用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

2）用系数求出最大负荷班的平均）利用系数法: 采用利负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论依据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数实测与统计较难，在民用建筑电气中一般不用。

3）二项式法: 在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。

（2）选取负荷计算方法的一般性原则:

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；对于住宅，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，宜采用需用系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算；

3）用电设备台数少，各台设备容量相差悬殊时，宜采用二项式法，一般用于之干线和配电（屏）箱的负荷计算。

由于需用系数法比较便利，因而广泛使用，低压母线上的负荷计算多采用需用系数法。 （3）需用系数公式:

Pjs=KcPe (4-1)

Sjs＝Pjs／cosφ (4-2) Ijs=Sjs／Un (4-3) Ijs=Sjs／Un (4-4) 式中： Pjs——有功计算负荷，kW Kc——需用系数

Pe——用电设备的总容量，kW Sjs——视在计算负荷，kVA Ijs——计算电流，A

cosφ——用电设备功率因数正弦值 Un——用电设备额定电压，V 4.5.2负荷计算的主要内容

(1) 求计算负荷，也称需用负荷: 目的是为了合理的选择供配电系统各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号等。

(2) 求尖峰电流: 用于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。 (3) 求平均负荷: 用来计算配电系统中电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。 4.5.3本工程负荷计算

本工程为标准教学楼，采用需用系数法进行负荷计算。设计中需用系数取Kx=0.8，功

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率补偿因数cos?=0.9。由此可算出每户额定功率和额定电流。

计算电流：

Pjs=Kx*Pe （4-5）

Ijs=Pjs（/3*U*cos?） （4-6）

式中: Ijs——计算电流(A) Pjs——有功计算负荷(W) U——额定线电压(V) co?s——功率补偿因数

例：本教学楼的配电柜的WL1回路负荷是99kW，所以， 由（4-5），（4-6）得 计算电流 Ijs=133.7 A

同理，用此方法可算出其它配电箱的电流。具体参见设计图纸系统图。 4.5.3 本工程的负荷配电情况

在本工程设计中，根据负荷等级的分类，属于规范规定的三级负荷。

三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。且应在技术经济合理的条件下，尽量减少电压偏差和电压波动。

（1）本工程由室外变电室引来一路电源。电源引入一层的低压配电室。

（2）功率因数补偿：无功补偿在变配电室低压侧作补偿，功率因数补偿至0.9以上。 （3）供电方式：本工程采用放射式与树干式相结合的供电方式；消防负荷等重要负荷采用放射式供电，对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。

（4）照明配电：照明、插座均设保护（PE）线，分别由不同的支路供电；所有插座回路均设漏电断路器保护，漏电动作电流30mA,漏电动作时间小于0.1s。安装高度小于等于1.8m的插座应选用安全型。照明根据建设方要求只预留灯口。采用节能电感镇流器的荧光灯采用就地补偿，补偿后的功率因数为0.9以上。

（5）消防配电：消防用电设备采用单独的供电回路，并当发生火灾切断生产、生活用电时，应仍能保证消防用电，其配电设备要求设有明显标志。消防用电设备的过载保护只 报警，不跳闸。消防用电设备的应急电源配电装置宜与照明电源配电装置分开设置；当与照明电源并列布置时，其分界处应设防火隔断。

(6）低压保护装置：普通负荷低压主进线断路器设过载长延时、短路瞬时保护脱扣器，消防负荷低压主进线断路器设过载长延时、短路短延时保护脱扣器，其他低压断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器；部分回路设分励脱扣器，这些回路既可以在自动互投时，卸载部分负荷，防止变压器过载，又可以在火灾时，切断火灾场所非消防设备电源。

本幢教学楼供配电系统见图4-1。

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图4-1 教学楼低压配电系统图

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5 防雷接地系统的设计

随着人们生活水平的不断提高，安全意识已经做到足够的精细，但是在经济高度发展的今天，人们的生活还是受到了许多情况的制约，其中包括能源，环境。其中还存在着许多不安全的因素，天灾和人祸。人为因素则可以避免人祸的出现，而天灾则是我们不能够避免的，我们所能做的只能是预防到位。自古至今人们始终在和自然灾害做 着强力的斗争，其中主要是对于雷电的防护。随着楼房的高度不断的上升对防雷系统设计的也越来越引起人们的重视。

5.1防雷分类

雷电的破坏作用主要是雷电流引起的：一是雷直击在建筑物上生成的热效应作用和电动力作用，二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用。

按规范规定，通常需要防雷的民用建筑物划分为第二或第三类防雷建筑物，无第一类防雷建筑物。

（1）预计雷击次数大于0.25次/a的办公楼、教学楼等一般性民用建筑物应划分为第二类防雷建筑物；

（2）预计雷击次数大于或等于0.05次/a ，且小于或等于0.3次/a的办公楼、教学楼等一般性民用建筑物应划为第三类防雷建筑物；

（3）此外，在平均雷暴日大于15d/a的地区。高度在15m及以上的烟窗、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟窗、水塔等孤立的高耸建筑物也划为第三类防雷建筑物。

5.2 雷击次数计算

5.2.1 年预计雷击次数方法

（1）建筑物年预计雷击次数应按下式确定

N?kNgAe

（5-1）

式中: N —— 建筑物预计雷击次数，次/a；

K ——校正系数，在一般情况下取1；在下列情况下取相应值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水漏处、土山顶部、山谷风口处的建筑物，及特别潮湿的建筑物取1.5；

2Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，次/（km?a）；

Ag ——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积，km2 。 （2）雷击大地的年平均密度应按下式确定

Ng = 0.01 Td （5-2） 式中：Td ——年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定，经查数据得知太原当地年平均雷暴日为36.4d/a。

（3）本建筑物高度H小于100m时，其每边的扩大宽度的等效面积应按下式计算确定

（5-3）

Ae?[LW?2(L?W)H(200?H)?3.14H(200?H)]?10?6 （5-4）

D?H?200?H?

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式中：D——建筑物每边的扩大宽度，m；

L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高，m。 5.2.2 本工程年预计雷击次数的计算

L=71.2m，W=30.9m，H=26.4m，k=1，Td=36.4d/a（太原）

2a ） Ng = 0.0241.3 =0.024×219.6=5.27次/（km·Ae?[LW?2(L?W)H(200?H)?3.14H(200?H)]?10?6=0.017 N=1×5.27×0.017=0.090次/a

所以本工程属于三类防雷建筑。

5.3 防雷的措施

本工程属于三类防雷建筑，根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94的规定，第三类防雷建筑物的防雷措施：

（1）第三类防雷建筑物防直击雷的措施，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。避雷网(带)应沿屋角、屋背、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×l6m的网格。平屋面的建筑物，当其宽度不大于20m时，可仅沿网边敷设一圈避雷带；

（2）每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，但对有特殊规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时，两者间在地中的距离不应小于2m。在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体；

（3）建筑物宜利用钢筋混凝土屋面板、梁、柱和基础的钢筋作为接闪器、引下线和接地装置。宜利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m； （4）引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可只设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于25m；

（5）防雷电波侵人的措施，应符合下列要求：

1）对电缆进出线，应在进出端将电绕的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器，避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω；

2）对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。当多回路架空进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其它型式的过电压保护器，但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上；

3）进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。 5.4 接地系统

常见的几种接地型式 （1）TN－C系统

TN－C系统被称之为三相四线系统，如图5-1。该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管(可控硅)等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳(与PEN线连接)带电，

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对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确运行。因此TN－C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。

图5-1 TN-C系统

（2）TN－C－S系统

TN－C－S系统由两个接地系统组成，如图5-2，第一部分是TN－C系统，第二部分是TN－S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。TN－C系统前面已做分析。TN－S系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。因此TN－S接地系统明显提高了人及物的安全性。同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN－C－S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。

图5-2 TN-C-S系统

（3）TN－S系统

TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统，如图5-3。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。TN－S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完

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全具备安全和可靠的基准电位。只要按TN－C－S接地系统，采取同样的技术措施，TN－S系统可以用作智能建筑物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。

图5-3 TN-S系统

本工程采用TN—C—S接地保护系统，用混凝土基础钢筋作自然接地体。防雷接地、电气设备安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地体的接地电阻应小于１Ω。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结，在配电室安装一总等电位联结端子箱，把有线电视干管、电话干管、给水管、信息进线管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。在各电源总进线箱设第一级电涌保护器（SPD），做过电压保护。图5-4为总等电位联接示意图。

具体设计详见图纸防雷接地平面图。

图5-4 总等电位联接示意图

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6 电气消防系统的设计

民用与工业建筑的电气配电中，接地和接地系统设计及施工的好坏，直接关系到人身安全和设备安全。为此，建设部曾下达了有关接地及接地系统的强制性条文标准及严格的质量验收标准，故此在设计和施工中必须引起充分的重视。

6.1 火灾自动控制报警系统的工作原理

被保护场所的各类火灾参数由火灾探测器或经人工发送到火灾报警控制器，控制器将信号放大、分析、处理后，以声、光、文字等形式显示或打印出来，同时记录下时间，根据内部设置的逻辑命令自动或由人工手动启动相关的火灾报警设备和消防联动控制设备，进行人员的疏散和火灾的扑救。图6-1为火灾自动控制报警系统原理图。

图6-1 为火灾自动控制报警系统原理图

6.2 火灾自动报警系统

报警形式：区域报警系统，适用于二级保护对象；集中报警系统，适用于一级和二级保护对象；控制中心报警系统，适用于特级和一级保护对象。本次设计采用集中报警系统。 6.2.1 火灾探测器

火灾探测器是消防火灾自动报警系统中,对现场进行探查、发现火灾的设备.火灾探测器是系统的“感觉器官”。它的作用是监视环境中有没有火灾的发生。一旦有了火情，就将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号，并立即动作向火灾报警控制器发送报警信号。 （1）火灾探测器的设置部位：

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1）配电室、消防控制室和走道应分别单独划分探测区域，特别是电井与走道及疏散楼梯相通，发生火灾时的烟气更容易聚集或流过，是人员疏散和消防扑救的必经之地，故应装设火灾探测器；。

2）电缆竖井配合竖井的防火分隔要求，每隔2～3层或每层安装一个；

3）走廊、大厅等重要的交通要道应设置探测器，其探测器的主要类型为感烟探测器。布置间距不大于15m。

（2）火灾探测器的选择要求：

1）对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，应选择感烟探测器；

2）对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火焰辐射的场所或部位，可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合；

3）对火灾形成特征不可预料的部位或场所，可根据模拟试验的结果选择探测器； 4）对使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸汽的场所或部位，应选择可燃气体探测器。

火灾探测器的设置和布局要科学、合理、经济，做到既能有效探测火灾，又可节省火灾探测器的数量。设置火灾探测器时，应满足下述条件： （3）点型火灾探测器的设置数量和布局

1）探测区域内每个房间至少设置一只火灾探测器；

2）感烟、感温火灾探测器的保护面积A和保护半径R以及安装间距应规定见下表 3）一个探测区域内所需设置的探测器数量应按下式计算；

N≥S/(K×A)，N≥1(取整数)

式中：N——一个探测区域内所有需要设置的探测器数量，单位：只；

A——探测器的保护面积（平方米）； S——探测区域的面积（平方米）；

K——修正系数，特级保护对象宜取0.7、0.8,一级保护对象宜取0.8、0.9,二级保护 对象宜取0.9，1.0。

表6-1 探测器保护范围及半径

探测器种类 地面面积S(m) 房间高度h (m) h≤12 感烟探测器 S≤80 680 感温探测器 S≤30 S>30 h≤6 h≤8 h≤8 80 60 30 20 6.7 5.8 4.4 3.6 100 80 30 30 8.0 7.2 4.9 4.9 120 100 30 40 9.9 9.0 5.5 6.3 探测器保护面积(A)及保护半径（R） 屋顶坡度 θ≤15 15<θ≤30 θ>30 A(m2) R(m) A) R(m) A(m2) R(m) 80 6.7 80 7.3 80 8.0 （4）火灾探测器的选择结果 本工程采用二总线制的模拟量智能型火灾报警联动系统。系统通过编码底座将各类报警设备及联动模块并接于二总线上，报警或故障信号通过二总线输送至报警控制器，并在消防控制室设一台集中报警控制器，在本建筑内，除厕所外，各处均设置探测器，其中电井每层均设一个感烟探测器。

例如，本教学楼中，阶梯教室（1-7）面积S=219.6m2，房间高度为3.6m，所以根据探测器

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选择原则应选用感烟探测器

计算其探测器的个数

N≥S/(K*A)=219.6／1×80 =2.745

因房间是规整矩形，均匀布置4只感烟探测器，保护半径为6.7m。

同理双班（1-2）教室面积S=109.34㎡，因为采用吊顶安装，房间高度为3.6m，所以根据探测器选择原则应选用感烟探测器, 计算其探测器的个数 N≥S/(K×A) =1.37

因房间是规整矩形，均匀布置2只感烟探测器，保护半径为6.7m。 （5）火灾探测器的安装要求：

1）探测器至墙壁、梁边的水平距离，不应小于0.5m； 2）探测器周围水平距离0.5m内，不应有遮挡物；

3）在宽度小于3m的内走道顶棚上安装探测器时，宜居中安装。点型感温火灾探测器的安装间距，不应超过10m；点型感烟火灾探测器的安装间距，不应超过15m。探测器至端墙的距离，不应大于安装间距的一半。

图6-2为感烟探测器在小区域内的布置其中探测器的保护直接为6.7m。其保护面积为80㎡。

图6-2 教室探测器的布置

此图为教室及走廊的感烟探测器的布置，探测器的布置距离小于15m，符合探测器的布置要求。

6.2.2 手动火灾报警按钮

（1）报警区域内每个防火分区，应至少设置一只手动火灾报警按钮，手动火灾报警按钮应设置在明显和便于操作的部位。安装在墙上距地（楼）面高度1.5m处，且应有明显的标志；

（2）针对各楼层的出口是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，应作为设置手动火灾报警按钮的首选部位；

（3）在公共活动场所（包括大厅、过厅、多功能厅等）及主要通道等处，人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共活动场所的主要出入口设置手动火灾报警按钮； 本建筑图纸所示的手动火灾报警按钮亦能满足其要求，满足规范要求。 6.2.3 火灾应急广播

（1）火灾应急广播扬声器的设置

1）走道、大厅、餐厅等公共场所人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共场所按“从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距离不大于25米‖及―走

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道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5米”设置火灾应急广播扬声器；

2）在公共卫生间的场所也应设置火灾应急广播扬声器。 （2）广播功放的选择：

火灾时应在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态。本次工程为二级保护对象，按照规范宜采用集中报警系统对其进行控制，所以设置火灾应急广播，具体而言，工程的走道和大厅等公共场所设置扬声器，每个扬声器的功率不小于3W，其数量因保证从每个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m走道内的最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。消防控制室内设置广播备用扩音机。设计广播系统采用220V定压输出。 6.2.4 消防电话

消防电话系统是一种消防专用的通讯系统，通过这个系统可以迅速实现对火灾的人工确认，并可以及时的掌握火灾现场的情况及进行其他必要的通讯联络，便于智慧灭火及其指挥工作。

（1）下列部位应设置消防专用电话分机:

消防控制室、配变电室、主要的门厅、走廊。灭火控制系统操作装置处或控制室。设有手动火灾报警按钮。消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。电话赛孔在墙上安装时其底边距地面高度宜1.3~1.5。巡视员和消防员随身携带的话机可随时插入。 （2）消防专线电话:

消防控制室内应设置向当地公安消防部门可直接报警的外线电话119。布线方式为二总线制，采用阻燃RVS双绞线，DC24V电源线采用截面积≥1.2mm2。 6.2.5水流指示器和信号阀

水流指示器：监视管内水流情况，安在各分区水平管上，当水流过时，叶片偏转，使电接点接通发信号。常和水流指示器配合使用。

本工程每层均设两个水流指示器和信号阀，用单输入输出I/O模块监视，发生火灾后仅向控制室发报警信号。

此外在每一个防火分区上设置一个火灾报警显示屏，以便更能有效的监测火情。使得灭的工作快速有效的进行。

6.3 消防联动控制系统

（1）消防控制室在确认火灾发生后应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和标志灯。

（2）消防控制设备对室内消火栓系统的控制、显示功能； 1）控制消防水泵的启、停；

2）显示消防水泵的工作、故障状态； 3）显示启泵按钮的位置；

4）消防控制设备对自动喷水和水喷雾灭火系统的控制、显示功能； 5）控制喷淋泵的启、停；

6）显示喷淋泵的工作、故障状态；

7）显示水流指示器、报警阀、信号阀的工作状态；

（3）火灾报警后，消防控制设备对防烟、排烟设施应有下列控制、显示功能： 1）停止有关部位的空调送风，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号； 2）启动有关部位的防烟、排烟风机、排烟阀等，并接收其反馈信号； 3）对水池、水箱的水位也应进行显示监测。

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6.4 消防线路的敷设

（1）一般原则

1）火灾自动报警系统的传输线路和50V以下供电控制线路，应采用电压等级不低于交流250V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。采用交流220/380V的供电和控制线路应采用电压等级不低于交流500V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。

2）火灾自动报警系统的传输线路的线芯截面选择，除应满足自动报警装置技术条件的要求外，还应满足机械强度的要求。铜芯绝缘导线、铜芯电缆线芯的最小截面面积不应小于表6-2的规定。

3）二类高层建筑内消防用电设备宜采用铜芯阻燃型电线和电缆。

4）火灾自动报警系统除输线路芯线截面的选择除了还应满足机械强度的要求，绝缘导线、电缆芯线的最小截面不应小于下表的规定。

铜芯绝缘导线和铜芯电缆截面积如下表6-2所示：

表6-2 铜芯绝缘导线和铜芯电缆的线芯最小截面面积

序号 1 2 3 类别 穿管敷设的绝缘导线 线槽内敷设的绝缘导线 多芯电缆 线芯的最小截面面积（mm2） 1.00 0.75 0.50 （2）屋内布线要求

1）火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。

2）消防控制、通信和警报线路采用暗敷设时，宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护，并应敷设在不燃烧体的结构层内，且保护层厚度不宜小于30mm。当采用明敷设时，应采用金属管或金属线槽保护，并应在金属管或金属线槽上采取防火保护措施。

3）采用经阻燃处理的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在电缆竖井或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。

4）火灾自动报警系统用的电缆竖井，宜与电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置。如受条件限制必须合用时，两种电缆应分别布置在竖井的两侧。

5）从接线盒、线槽等处引到探测器底座盒、控制设备盒、扬声器箱的线路均应加金属软管保护。

6）耐火配线：指由于火灾影响，室内温度高达840℃时，仍能使线路在30min内可靠供电

7）耐热配线：指由于火灾影响，室内温度达到380℃时，人能使线路在15min内可靠供电。

8）火灾自动报警系统的传输网络不应与其他系统的传输网络合用

本次设计消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于 30mm。当必须明敷时，应在金属管上采取防火措施。

具体设计方式见附图所示。

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7 综合布线系统的设计

随着时代的发展，网络综合布线显的日益重要。综合布线越来越受到人们的关注。综合布线系统是一项实践性很强的工程。它是现代社会信息化的必然产物，是多功能、智能型大楼的必然要求。综合布线系统对基于各种系统资源的大楼总体功能的发挥并保持各部门长期、高效率的运转发挥着重要的作用。

7.1综合布线的特点

综合布线系统是线缆和相关的连接件组成的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与气压信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部通信相连接。包括建筑物外部网络和电信先例的连线点与应有系统设备之间的所有线缆以及相关连接件。综合布线所有的部件包括：传输介质、连接件、以及电气保护装置等。这些部件可以构建各个子系统。他们有各自的具体用途，不仅易于实施，而且能随需求的变化平稳升级。

综合布线的分层应采用分层的星形拓扑结构。此结构的每个分支子系统都是相对独立的单元，只要改变节点连接方式就可以使综合布线星型、总线型、树型等结构之间进行转换。

综合布线同传统的布线相比较,有着许多优越性,是传统布线所无法相比的。其特点主要表现在它具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性，而且在设计、施工和维护方面也给人们带来了许多方便。

7.2综合布线系统组成

（1）工作区子系统； （2）配线(水平)子系统； （3）干线(垂直)子系统； （4）设备间子系统； （5）管理子系统； （6）建筑群子系统。 7.2.1工作区子系统设计

综合布线的工作区子系统由终端设备及其连接到水平子系统的信息插座的连线以及适配器等组成。工作区子系统的信息插座及插座与终端设备连线电缆的选配要根据所连接的终端设备类型和数量而定。

工作区的设计任务是根据用户需求确定系统设计等级，进而确定工作区的位置、数量和每个工作区信息点的数量。以及信息出口的方式。

工作区的位置与数量

（1）工作区的信息插座的数量

工作区的信息插座数量应与其工作区的布置和分布所决定的。估算公式如下：

S M??N （7-1）

P本工程的TO(数据插座)、TP(语音插座)在各层分布如下表7-1。

表7-1 信息插座数量 楼层 一层 二层 30

TO(个) 7 7 TP(个) 2 2 山西大学工程学院毕业设计

续表7-1 三层 四层 五层 六层 10 8 8 7 2 2 2 2 （2）信息插座的类型

信息插座分为嵌入式和表面安装式两种。用户可通过查阅综合布线产品手册根据实际需要选择不同的信息插座类型。本次工程中所选用的信息插座均为暗装信息插座。 7.2.2 水平子系统设计

水平子系统是指配线间至工作区的信息插座之间的水平走向的线缆，主要包括选择水平配线线缆的规格、类型与长度，确定其拓扑结构及布线路由。

对于绝大多数水平子系统均采用4对双绞电缆，在高速度的应用场合，可采用光缆及其连接件。水平子系统的每一根电缆都应在配线间或设备间的配线装置上进行端接，以构成语音、数据、图像、建筑物监控等系统进行线缆管理。 （1）信息插座与水平线缆

信息插座的工作区终端设备上引出的接插线与水平子系统线缆连接的接口设备。每条4对双绞电缆必须都终接在工作区的一个RJ-45的8针模块上。

1）信息插座的数量每个工作区至少配置一个插座盒。对于建成后难以再增加插座盒的工作区或信息流量的较大工作区；

2）信息插座的类型选择的是超5类信息插座模块。 （2）水平子系统布线距离

从网络信息有效传输角度考虑，国际标准和国家规范都对水平布线长度进行了严格的规定，虽然较高等级的电缆开通较低速率的信息系统是布线长度可以达到200m，但实际上从经济性出发常常采用所选等级达到了该等级允许运行的最高速率。此时的线缆长度限定为100m。其中水平电缆、水平光缆最大长度为90m，这段长度指的是楼层配线架的水平线缆端接点到工作区的信息插座直接的电缆，光缆的长度。 （3）水平子系统的线缆类型

选择水平子系统的线缆要根据建筑物的信息系统的类型、容量、宽度和传输速率来确定的。因此在水平子系统中选择的电缆的类型为：100Ω的双绞电缆。 （4）水平子系统的布线方法

水平布放电缆是将线缆从配线间接到每一层的工作区的信息插座上。设计的基础是根据建筑物的结构特点，从路由最短，造价最低等多方面因素的考虑的。

本次工程中所使用的线缆的布线方式是先走吊顶线槽再走支管的敷设方式来进行水平线缆的敷设的。

7.2.3设备间子系统设计

设备间子系统的设计主要用于安装综合布线设备、电信局进线接口设备、进行综合布线及其应用的系统设备管理和维护的场所。专用综合布线设备间又称综合布线机房，用于放置综合布线的配线架，并提供语音、数据、图像等应用系统设备线缆的工作间，是来自各个方向的弱电线缆的汇集点。

本工程因为设置弱点室，设备间放在电井，且主配线架放在里面。主配线架的容量由其进线对数确定。

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8 视频监控系统的设计

视频监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过摄像机及其辅助设备(镜头等)直接观看被监视场所的情况，一目了然，同时它可以把被监视场所的图像全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。就近年来出现的考试违纪作弊行为越来越隐蔽化、作弊手段越来越技术化的现象，为有效打击违纪舞弊行为，杜绝这种丑陋恶习，保证校园考试的公平公正，各地区各校园也陆续在考试考场建立电视监控系统。在此重点设计的是教室视频监控系统，以备考试监控所用。

8.1 闭路电视监控系统的组成

考场电视监控系统可以针对考场考试过程实施全方位监控和即时录像，一旦监控中心的监考值班老师发现某考生有异常现象时，能够及时通过控制台控制该考场摄像机，对具体位置图像进行放大取证，有关资料将成为日后的证据。其资料由专门的录像存储设备保存，从而保证考试的公平性。闭路电视通常采用的是同轴电缆作为电视的传输信号，闭路电视是安防系统的重要组成部分。

该系统生成图像的摄像前段、传输系统、闭路电视监控主机、后端图像显示记录设备等四个环节。系统图如下图8-1所示。主要优点是技术成熟，价格低廉和安装使用方便。

视频图像摄像前端成像控制信号

图8-1 闭路电视监控系统

图像传输系统摄像前端成像后端图像显示(1) 摄像头前端装置，主要负责信号的采集，包括各类摄像机、定焦、变焦便被经由、实现摄像机上下左右运动及旋转的云彩、保护摄像机的镜头和防护罩。

(2) 传输系统中既有摄像前端向控制主机传输的视频图像，传输介质有同轴电缆、光缆或者双绞线构成的有线传输方式以及发射机、接收机组成的无线传输信道，也有从控制主机传送给摄像前端的控制信号。

(3) 闭路电视的主机，也称为视频信号矩阵切换控制器，是闭路电视监控系统的核心。主要功能是接受传输来的视频图像，并按照需要切换指点的显示器上。但是也具有控制功能。

(4）后端设备，作用是对系统传输的图像信号进行切换、记录、重放、加工和复制。主要是成像和记录装置。包括视频显示器、视频分配器、多画面分割器等。

本次设计采用电视墙来显示视频画面：该设备可以实现系统显示器或监视器屏幕上的实时监视信号显示和录像内容的回放及检索。设备支持多画面回放，所有教室同时录像、声音提示等功能。终端显示部分同时实现控制功能。这种控制包括摄像机云台、镜头控制，报警控制，报警通知等功能，用户的工作只需要在系统桌面点击鼠标操作即可。

8.2 摄像机的选择

摄像机是一种把图像转化成电视信号的设备，它能把监控现场的画面转换成图像信号，再通过监视器显示出来。

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8.2.1 摄像机的分类

（1）按成像色彩分类 1）黑白摄像机。 2）彩色摄像机。

3）黑白彩色自动转换型摄像机。 （2）按采用技术分类 1）模拟式摄像机

2）DPS（数字信号处理摄像机） 3）DV格式的数字 8.2.2 摄像机选型

本建筑中的每个普通教室前方两端装设有红外半球云台摄像机，考虑到阶梯教室面积较大，教室前后两端各装设两台红外半球云台摄像机，具体型号由甲方确定。

8.3 视频传输线路的选择

监控中心和控制中心需要有信号的传输，一方面摄像机的图像要传到控制中心，另一方面监控中心的控制信号要传到现场，所以传输系统包括视频信号和控制信号的传输。 8.3.1 视频信号的传输

CATV系统中视频信号的传输可分为两大类：一类是用电缆进行传输的有线方式，另外一种是用微波等进行传输的无线信号。

本次设计中所采用的传输信号所使用的线缆均为RG11型适合于长距离传输线路的电缆。如下图8-2所示：

RG11摄像机视频输入视频输出监视器低频提升增益高频提升

图 8-2后均衡视频放大器

8.3.2 控制信号的传输

控制信号的内容如下图所示：

控制内容

云台控制：上下左右预置 镜头控制：光圈、聚焦、变倍 电源控制：摄像机电源、照明电源 切换控制：由键盘完成

录像记录控制：自动设置或报警信号触发

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8tvg.html