2011毕业设计 李 高

第一章 绪论

一.课题的来源及现状

1. 课题的来源

设计来源于学校公寓，土木建筑结构为地上七层，全都用于学生住宿。设计主要应用先进的现代电气技术对其进行建筑电气设计。为满足科技时代的学生对公寓楼的电气设计需求，而做出全面的设计。

2. 课题的现状

随着改革开放，内地与沿海、国内与过外的交往日益频繁，与之相适应的贸易管理大厦、各种住外办事用的写字楼，集吃、住、娱乐、购物、办公一条龙的综合楼随之兴起，高层超高层的建筑像雨后春笋般崛起；住宅楼也从三层四层发展到多层、高层，自成单元的小别墅也日益增多；娱乐场所由电影院、剧院发展到旅游度假村、野生动物园、水上公园、各种电子游戏、高尔夫球场等；由于国内外交通的发展，大型航空港、车站码头的改造和新建也层出不穷。

由于各类民用、商用等建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，人民生活水平的提高，科学技术的发展，因此对建筑电气突出了更高的要求。

在供电上，变压器的容量常常超过1000kVA，达1600kVA，2000kVA，；在同一建筑物中常有一、二、三级负荷同时存在，因此增加了供电的复杂性；为了满足供电质量，变压器有时设在高层，有时设在地下室，有时在同一平面中需要设置几处??。这就形成了量大、面广、用途复杂的供电系统，不论是高低压的一次及二次接线中，都存在提高技术的问题。

在照明上，同一栋建筑物中，照明的种类繁多，有一般的工作照明、局部工作照明、备用照明、安全照明、疏散指示照明、值班照明、障碍照明、节日照明等。不同的照明类别，其供电要求也不一样，控制方式也各异。照明的质量要求提高，应按要求选择不同色温及显色指数的光源，以产生冷色调、暖色调、中间色调及不同显色性的照明；在灯具的选择上，既要满足与建筑的装修相协调，又要达到节能的效果，常常使用减光系数较小，又能避免眩

光，配光合理、型式新颖的灯具。

在动力上，动力设备各成体系。如消防系统、水泵系统、空调系统等。在控制上也不仅仅是停止起动，而是就地控制、远地控制、按顺序或时序起停的BA系统自动控制、火警信号控制及联锁控制；起动方式上有直接起动、降压起动；更有水泵、风机及空调系统的能量自动控制。

线路选型上，目前有一般型、阻燃型、耐高温的塑料护套线、塑料绝缘线、塑料护套塑料绝缘的电缆线、铰链电力电缆等。线路敷设方式有塑料护套线卡钉明敷，沿线槽明敷或暗敷；塑料绝缘线穿半硬塑管沿板缝板孔暗敷；塑料穿线阻燃管及钢管明敷或暗敷；电缆在室外直埋或沿室外电缆沟敷设、电缆隧道敷设或电缆桥架敷设。

在防雷上，随着建筑物高度及用途的差别，有防直雷击、侧雷击、感应雷击的措施。有防人身和设备安全的接零和接地保护，有防接触电位差的等电位联结，有防电子设备误动作的屏蔽接地等，内容多设施也各异。

在建筑物通信、保安、自动化设施上，也由单一的电话逐步向自动化、智能化发展。 现代住宅建筑电气设计应使居民住宅成为既舒适，又幽雅的生活环境，设计好防盗、防火、防灾和安全用电的电气装置，美化环境、绿色庭院，使居民生活真正得到富有和安全保障。

二.设计要求和规范

1. 设计总体要求

本设计主要完成该公寓楼的低压配电系统、动力系统、消防监控系统、照明及防雷、接地等方面的具体设计，为建筑施工提供图纸依据。

本公寓楼属于民用建筑电气设计。民用建筑电气设计采用的技术标准和装备水平，应与工程在国民经济和公共生活中的地位、规模、功能要求及建筑环境设计相适应。认真考虑设备、材料的供应可能，以及施工安装和维护管理水平。并积极采取各项节能措施，努力降低电能消耗；注意节约有色金属，合理选用铜、铝材质的导体，根据地区条件、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，做到以近期为主，考虑发展的可能性。 应积极采取经实践证明行之有效的新技术、新理论、努力创造经济效益、社会效益和环境效益。除应符合以上规范外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。做到安全可靠、技术先进、

经济合理、维护管理方便，并注意美观。

在供电设计中要了解该建筑的结构、各层的用途,进行电力负荷的计算。电力负荷是供电设计的依据参数，计算是否准确，对合理选择设备及日后的安全与经济运行，起着决定性的作用。该商住楼的供电设计，应从最大限度保证其供电可靠性，满足负荷对供电可靠性的要求，配电系统的形式，设备的选择等都要符合电气设计相关规范。

在照明设计中，照明设计与建筑装修，有着非常密切的关系，只有相互配合，才能在功能上、艺术上做出好的设计来，应充分考虑到光源选择、照度计算、灯具选择、节能等因数。

当然电气化的普及及深入，也带来了电气事故、雷击事故与火灾，所以对该公寓楼进行接地、消防设计也就必不可少的。在本设计中贯彻“预防为主、防消结合”的方针，必须遵循国家的有关方针政策，从全局出发，统筹兼顾，采用先进的接地、防火技术，保障安全，方便使用，经济合理。

2. 设计标准与规范

《住宅设计规范》GB50096-1999; 《电气图用图形符号》GB4728; 《消防图用图形符号》GB4327; 《电气制图》GB6986;

《民用建筑照明设计标准》GBJ133-90;

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000; 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92; 《供配电系统设计规范》GB50052-95;

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2001年版); 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版); 《低压配电设计规范》GB50054-95; 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98. 《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303-2002 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-91 《地下建筑照明设计标准》 CECS45—92 1992 《用电安全导则》 GB/T13869—92

《建筑设计防火规范》 GBJ 16—87（2001年版） 《有线电视系统工程技术规范》 GB 50200—94 《智能建筑设计标准》 GB/T 50314—2000 《电力工程电缆设计规范》 GB 50217—94

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB 50062—92 《系统接地的型式及安全技术要求》 GB 14050—93

《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第54章：接地配置和保护导体》 GB 16895.3—1997

《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第53章：开关设备和控制设备》 GB 16895.4—1997

《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第52章：布线系统》 GB 16895.6—2000

《建筑物电气装置 第4部分：安全防护 第43章：过电流保护》 GB 16895.5—2000

3. 设计主要工作

本设计主要分成五章，分别对该公寓楼的低压配电系统、动力系统、照明系统、接地防雷以及消防系统的设计进行阐述，并为建筑施工提供电气施工图。主要工作内容如下：

①概述

本章主要阐述了该课题的来源、工程状况，介绍了建筑电气国内外的发展状况。对本设计所涉及的内容分别从社会需要和技术要求上提出了设计要求，并分别列举了本设计所运用的相关规定。

② 配电系统设计

该公寓楼消防供电、水泵、属于二级负荷，其他各层照明用电属于三级负荷，由学校配电间引来～220/380V电源供电。该章配电系统设计主要完成了该公寓楼负荷计算、引进电源电路的配置、低压配电设备的选择及电线电缆的选择。

③ 照明设计

照明设计的目的是根据具体场合的要求，正确地选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建筑资金的条件下，来获得一个良好的学习工作环境。

该章主要完成灯具、光源的选择、安装，照度的计算；插座回路的分配、安装；其中应

急照明、疏散照明采用独立配线做备用电源，停电自亮。

④ 动力设计

该公寓楼中所涉及的动力主要为生活水泵﹑消防水泵、此类设备的核心设备为电动机，该章主要完成的动力设计就是此类电机的启动方式选择、主电路保护以及控制电路的设计。

⑤ 接地防雷设计

该章主要完成该公寓楼的接地及防雷技术的设计，在楼顶设避雷带，利用建筑物结构柱子内的住筋作引下线，利用结构基础内钢筋网作接地体。低压配电系统接地型式采用TN-S系统与TN-C-S系统相结合，在电源引入处作重复接地；其工作零线和保护地线在接地点后分开。

⑥ 消防设计

该章通过消防设备的选择、安装，系统的设置将达到以下目的：在一层设置消防控制中心；在楼梯间、走道设应急照明、出口指示灯；

第二章 配电系统设计

一.负荷计算

1.负荷的分类及选择

根据《供配电系统设计规范》GB 50052-95第2.0.1条规定，我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度划分为3级

①、一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者；中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作负荷。

一级负荷应由两路独立电源供电，在一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个独立电源外，还必须增设应急电源。

②、二级负荷

二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者；中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型演剧院、大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱者。

二级负荷应由两回路供电。 ③、三级负荷

三级负荷为不属于一级、二级负荷者。 三级负荷一般由单回路供电。

本设计中，生活及消防水泵、消防供电均属于二级负荷，由学校配电间引双回路电源供电，通过开关柜自动互投后，用专线送至用电设备或配电箱；一层、二层照明，三层至阁楼住宅用电，均属于三级负荷，有小区配电间引单回路电源供电至总配电箱，通过专线引至各用户配电箱。

2.负荷计算的方法选择

若要使供配电系统在正常情况下可靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等，这就需要对电力负荷进行计算。

计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就是计算负荷。

计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得太小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电能损耗，导致绝缘体过早老化甚至烧毁。

因此工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法，有估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算法等。估算法适用于做设计任务书或初步设计阶段；需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；单相负荷计算法适用于一些单相设备的负荷计算。

本设计用需要系数法进行负荷计算，因为本设计中单相负荷较大的是生活水泵、消防用的水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计入供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或启动电流进行选型或者校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。本设计中的其他负荷，像照明、插座等均是量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的可以用需要系数进行计算。

3.需要系数法

在所计算的范围内，所有用电设备的计算负荷并不等于设备的容量，两者之间存在一个比值关系，因此引入需要系数法的概念，即

式中，

为需要系数、

（2-1）

为设备容量。

为有功计算负荷、

需要系数可从需要系数表中查的，一般设备台数较多时取较小值，台数少时取较大值。 若进行计算的负荷有多种，则可将用电设备按其设备性质不同分为若干组，对每一组选择合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后有各组的计算负荷求总的计算负荷。

单组用电设备组的计算负荷

（3-1）

式中，

为需要系数，为有功计算负荷，为设备容量，为设备功率因数角的余弦值、

为无功计算负荷，为计算负荷、

为计

为设备功率因数角的正切值、算电流、

为额定电压。

②多相用电设备组的计算负荷：

因考虑各用电设备组的最大负荷不一定同 时出现，需计入各用电设备组的同时系数， 即

nPc?K?p?Pcii?1n

Qc?K?q?Qcii?1（3-2）

Sc?Ic?Pc?QcSc3UN22

式中，n为用电设备组的组数，为有功计算负荷、算负荷、

IcPciK?p、

K?q分别为有功功率、无功功率的同时系数、

QcPc、

Qci分别为各用电设备组的计算负荷、

N为无功计算负荷、

Sc为计

为计算电流、

U为额定电压

4.具体负荷计算

①﹑下面举例说明负荷计算（以一楼伪列）

1.动力负荷

本设计设4台泵，分别是消防水泵（主、备，PN?11kW）、生活泵（主、备，PN?3kW）。

以上各设备Kd取0.8，tan??0.75，UN?0.38。 由公式（3-2）得：

Pc消防水泵?KdPe?0.8?11?2?17.6kW

Qc消防水泵?Pctan??17.6?0.75?13.2KVAR

Pc生活泵?KdPe?0.8?3?2?4.8kW

Qc生活泵?Pctan??4.8?0.75?3.6KVAR2.照明负荷

本设计一楼照明灯具主要以双管荧光灯为主，楼道采用吸顶式圆盘节能灯,一楼双管荧光灯总计80只（40个学生宿舍，每宿舍2只双管荧光灯）。楼道约20只吸顶式圆盘节能灯。加上卫生间40只，阳台40只，（不同功率吸顶式圆盘节能灯）

照明 Kd取1，tan??0，

0ZP2 PN?8KW Pc02?KdPe?1?1.2?8?9.6kW 0ZP3、0ZP4同0ZP2，即Pc03?Pc04?Pc02?9.6kW 0ZP5 PN?16KW Pc05?KdPe?1?1.2?16?19.2kW 0ZP6 PN?13KW Pc06?KdPe?1?1.2?13?15.6kW 0ZP7同0ZP5，即Pc07?Pc05?1?1.2?16?19.2kW

照明总负荷： Pc照明?9.6?3?19.2?2?15.6?82.8kW

Qc照明?0KVAR

②﹑全楼负荷计算

该公寓楼负荷计算（含预留）结果如下表2-1所示。

表2-1 公寓楼负荷计算表

计算负荷 序号 楼层及设 备组名称 设备容量 KW Kd tan?Pc Qc Sc KW 12 151.2 60 223.2 200.9 12 139.2 151.2 136.08 96 96 KVAR 9 0 0 9 8.1 9 0 9 8.1 0 0 KVA 201.06 136.32 96 96 动力 15 0.8 0.75 照明 151.2 1 0 一室外备用照明 60 1 0 NO.1 层 小计 乘以K??0.9 动力 二NO.2 层 照明 小计 乘以K??0.9 NO.3 三至三层照明 四层照明 15 139.2 96 96 0.8 0.75 1 1 1 0 0 0 六层 五层照明 六层照明 七层照明 小计 96 96 96 480 1 1 1 1 0 0 0 0 96 96 96 480 895.94 0 0 0 0 95.7 96 96 96 480 913.56 总计

二.配电系统设计

1.总配电系统设计

低压配电的接线方式有放射式、树干式和混合式。树干式接线方式导线和设备都较省比较经济，但当干线发生故障时影响面大供电可靠性差。放射式接线供电可靠性高，但导线和设备用量大。为提高供电系统的用电可靠性，同时达到节能要求，本设计采用混合式接线。由小区配电所到各楼为放射式，由各楼各总配电箱到各分配电箱、用电设备为树干式。

开关柜互投器图2-1 两路电源供电系统图

接线柜图2-2 单路电源供电系统

具体系统设计简介（放射式接线）：

1. 水泵房供电系统

由配电间引来两路三相电源，通过开关柜自动互投后，由专线分别送至消防泵、喷淋泵、生活泵及水泵房排水泵。

2. 动力系统

由配电间引来两路三相电源，由专线送至、一层、动力配电箱，由配电箱送至各类电机、潜水泵。

3. 公寓楼照明系统

由配电间引来单相电源，分别送至一层、二层、室外备用照明总配电箱，由总配电箱送至各照明配电箱，直至照明、插座、等单独回路。

2.居室配电系统设计

①对民用建筑照明配电系统的一般要求

照明灯具端电压的允许偏移不高于额定电压的5 % ，不宜低于额定电压的2.5 %或5 %。

照明线路的供电一般采用单相交流220 V 二线制。当负荷电流超过30 A 时，宜采用三相四线制供电，并应注意三相负荷的平衡。每个分配电盘中的最大与最小相的负荷电流差不宜超过30 %。

照明系统中的每一单相回路的负荷电流不宜超过16 A； 灯具为单独回路时，灯具不可超过25 个；灯具和插座混为一路时，插座数量不宜超过5 个；插座为单独回路，时数量不宜超过10 个。

潮湿房间内不允许装设一般插座；不应将线路敷设在高温灯具的上部；接入高温灯具的线路应采用耐热导线配线或采取其他隔热措施。

在低压配电线路中接入各种单相用电设备时，应使这些设备尽可能均衡地分配在三相中，使三相负荷尽可能平衡。

②居室用电负荷的确定

居民住宅不同于一般单位建筑，没有技术安全部门负责电气线路的维护管理，电气事故和火灾隐患较多，是电气火灾多发场所。为了尽量减少在基建时给住宅留下火灾隐患，同时为了满足二、三十年负荷增加的需要，住宅电气设计应具有超前性。

根据对国内外住宅电气标准的了解和分析，及当前我国住宅用电负荷的实际情况，并考虑到将来住宅用电负荷的增长，在不采用电灶的前提下，二居室不应低于6kW，三居室不应低于8kW。

为满足社会发展需要，本设计中各用户用电负荷为8kW。 3、插座的回路划分

国标《住宅设计规范》（GB50096～1999）（2003年版）中6.5.2条规定，每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明应分路设计；厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路。据此，住宅内插座回路至少可划分为：

1) 二路：空调电源插座、其他电源插座；

2) 三路：空调电源插座、厨房电源插座和卫生间电源插座、其他电源插座； 3) 四路：空调电源插座、厨房电源插座、卫生间电源插座、其他电源插座。 分支回路的增加可使住宅负荷电流分流，可减少线路温升和谐波危害，从而延长线路寿命和减少电气火灾。卫生间电源插座多了对安全不利，通常设置数量少，单独设置回路显得浪费，宜与厨房电源插座同一回路。落地式柜式空调容量大，一般为２Ｐ或２Ｐ以上，宜与其他空调电源插座分回路供电。

第三章 动力系统设计

一.概述

本设计中涉及的动力主要为消防水泵、生活水泵等电机设备，此类设备的核心设备为电动机，本设计主要完成的动力设计就是此类电机的启动方式选择、主电路以及控制电路的设计。

二.动力系统设计

1.启动方式的选择

本设计中所涉及的消防水泵、生活水泵等应用水泵全为鼠笼型电动机。 当鼠笼型电动机启动时，符合下列条件，电动机应全压启动： （1）机械能承受电动机全压启动的冲击转矩；

（2）电动机启动时，其端子的电压应不低于额定电压的90%，电动机不频繁启动时，不宜低于额定电压的85%；

（3）电动机启动时，应不影响其他负荷的正常运行； （4）制造厂对电动机的启动方式无特殊要求。

本设计中各电机均有单独回路供电，启动时对其他负荷并无影响。且小区配

电间引来电源在电机启动时端子的电压为额定电压的96%，给排水、通风工程所选择各电机全能全压启动。故本设计中各电机的启动方式选择全压启动。

2.主电路的设计

主电路的设计主要是完成电路的保护，所有交流电动机均应装设相间短路保护，同时本设计中的所有电机断电后的损失将比过载、低压时大，故只需再考虑断相保护。

1、每台电动机宜单独装设相间短路保护，并符合下列条件之一时，数台电动机可用一套短路保护电器：

1）、总计算电流不超过20A， 且允许无选择地切断的不重要负荷。 2）、工艺上密切相关的一组电动机，且允许同时启、停时。

2、短路保护器件宜采用熔断器或低压断路器的瞬动过电流脱扣器，必要时可采用瞬动元件的过电流继电器。保护器件的装设应符合下列要求：

1）、保护电路兼作接地故障保护时，应在每个不接点的相线上装设。 2）、仅作相间短路保护时，熔断器在每个不接地的相线上装设，断路器过电流脱扣器或继电器应至少在两相上装设。

3）、当只有另相上装设时，在有直接电气联系的同一网络中，保护器件应装设在相同的两相上。

3、交流电动机的断相保护，应按下列规定装设：

1）、连续运行的三相电动机，用熔断器保护时，应装设断相保护，用低压短路器保护时，宜装设断相保护。当低压断路器兼作电动机控制电器时，可不装设断相保护。

2）、短时工作制或断续周期工作制的电动机，功率不超过3KW的电动机，可不装设断相保护。

3）、由变频器供电的电动机，由于变频器具有断相保护，可以不装设断相保护。

遵循以上规定，本设计中采用熔断器、继电器作短路保护，断路器作断相保护。在本设计中短路保护兼作接地故障保护，故在每相线上均装设有熔断器和继

电器。同时继电器还兼有控制电路运停的作用。

4、以7.5KW电动机为例：

有负荷计算公式，得其工作电流为19.4A，整定电流为20A，故断路器、熔断器、继电器分别选择C45AD-3P、JR20-25/31、CK1-25/3。具体选择方法参见2.3.3 电气设备的选择，其主电路保护如图4-1

HY122-32/4C45AD-3PCK1-25/3JR20-25/3T7.5KW风机

如图， CK1-25/3、JR20-25/31分别为继电器和熔断器，当发生短路时，导线电流过大，熔断器中的熔丝则熔断，继电器触点动作，切断导线电流，从而保护电路和电器设备。C45AD-3P为断路器，当发生断相时，其瞬动过电流脱扣器动作，切断电路电流，达到保护效果。

电机的主电路图见图4-2。

380v三相交流

图4-1 7.5KW电机主电路接线图

图4-2 电机主电路图

第四章 照明系统设计

一.概述

照明设计是建筑电气设计最基本的设计内容之一。照明设计质量的好与坏，直接关系到人们的工作、学习和生活。照明设计的目的是根据具体场合的要求，正确地选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建筑资金的条件下，来获得一个良好的学习工作环境。照明设计可以烘托建筑造型，可以美化环境，发挥建筑的功能，体现建筑艺术美学，是建筑中不可缺少的一部分。

二.照明设计

1.照明设计原则

①照明方式的选择原则

1当不适合装设局部照明或采用混合照明不合理时，宜采用一般照明。 2当某一工作区需要高于一般照明照度时，可采用分区一般照明。 3对于照度要求较高，工作为值密度不大，且单独装设一般照明不合理使宜采用混合照明。

4在设置局部照明的场所，仍要有一般照明，否则会影响视觉功能。 在本设计只对该公寓楼进行一般照明设计，满足其他要求的照明方式将在装饰过程中完成。

②照明种类的选择原则

1工作场所均应设置正常照明。正常照明是电气照明设计中的主要内容。 2在正常照明因故障熄灭后，对需要确保正常工作或活动继续进行的场所，当装备用照明。

3在正常照明因故障熄灭后，对需要确保处于危险之中的人员安全的场所，应装设安全照明。

4在正常照明因故障熄灭后，在事故情况下为确保人员安全撤离的出口和通道，应装设疏散照明。

③光源的选择原则

1满足使用场所对显色指数要求，并考虑色表。 2考虑节能，力求选择高效光源。 3考虑限制眩光，开关频率程度等因素。 ④灯具的选择原则 1与光源配套

2按悬挂高度和房间的室空比选择适应的光分布灯具。 3按环境条件选择相应防护等级的灯具。

4按建筑装饰要求选择相应的灯具造型与之相协调。

5根据限制直接眩光和光幕反射等要求，选择灯具的避光角和表面亮度。

2.应急照明设计

1、应急照明供电方式的确定

应急照明供电方式的选择，应考虑应急照明的种类、转换时间、持续工作时间、各种电源的特点及实际工程的要求等多种因素，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

（1）由电网独立电源供电。要求由外部引来两路独立电源供电，确保一路故障时，另一路仍能继续工作。这种电源 具有转换时间易满足要求、持续工作时间长、供电容量不受限制的特点。但是，在目前的城市供电条件下，要得到两路完全独立的高压电源的可能性比较小。在大部分情况下，供电部门不能提供完全独立的两路高压电源，或者虽然能够提供但因为投资过大而被建设方否决。

（2）、由柴油发电机组供电。其特点是供电容量和供电时间基本不受限制，但由于机组投入运行需要较长时间，经常处于后备状态的机组，停电时自启动时间规范要求小于30ｓ，因此只能作为疏散照明和备用照明，而不能用于安全照明及某些对转换时间要求较高的场所的备用照明。这种电源在高层建筑中常常为满足消防用电要求而设置，专门为应急照明设置是不经济的。

（3）、采用蓄电池电源。当采用灯内自带蓄电池即自带电源型应急灯时，其优点是供电可靠性高、转换迅速、增减方便、线路故障无影响、电池损坏影响面小，缺点是投资大、持续照明时间受容量大小的限制、运行管理及维护要求高。这种方式适用于应急照明灯数不多，装设较分散，规模不大的建筑物。当采用集

中或分区集中设置的蓄电池组供电方式时，其优点是供电可靠性高、转换迅速，它与灯内自带蓄电池方式相比投资较少、管理及维护较方便，缺点是需要专门的房间、电池故障影响面大，且线路要考虑防火问题。这种方式适用于应急照明种类较多、灯具较集中、规模较大的建筑物。

2、 应急照明控制方式的确定 应急照明的控制一般可有三种形式：

（1）、应急照明灯具全天24小时点亮。火灾发生时，由于灯始终是亮的，不会影响人员疏散，也不必由消防控制中心控制。这种方式的缺点是耗费电能，对灯具的工作寿命也有影响。

（2）、应急照明灯具全部自带蓄电池，平时由现场的跷板开关就地控制开闭，火灾时由消防控制中心切断其外部的供电电源，由灯具自带蓄电池供电，保证灯具的点亮。这种方式的缺点是一次性投资大（灯具必须自带蓄电池），灯具维护工作量也很大。

（3）、应急照明作为正常照明的一部分并与其同时使用，当正常照明因故失电时，无论应急照明的控制开关处于何种状态（开／闭），都应自动点亮。这种方式是比较理想的控制方式，但要求布线时必须增加一根控制线。

该公寓楼建筑规模较小，应急照明灯数不多，结合工程实际，综合比较以上各方案选用自带蓄电池的供电方式，停电自动点亮的控制方式，光源为13W节能荧光灯，主要布置于各楼梯口，公共走道等部位。

3.照明配电设计

公寓各层照明由学校配电间引来一路 ～220/380V三相电源供电，通过供电局提供的总配电箱用专线送至各层配电箱，配电系统如图

4.照明平面图设计

1、确定灯具安装高度的原则

符合防触电和机械损害确定的最小高度。 符合限制眩光所规定的最小高度。

选择灯具能适应的距高比不应小于实际距高比。 考虑节能，灯具距地不宜太高。 便于安装和维修。

建筑物内应整体协调和美观。 2、确定灯具布置的原则

整个房间或某个区域内宜为均匀对称布置。 灯具布置的间距应有适宜的距高比。 与建筑物结构相协调。

多层建筑、民用建筑整体美观。 3、插座的额定电压和额定电流

插座的额定电流，已知使用设备者应大于设备的额定电流的1.25倍；未知使用设备者不应小于５Ａ。考虑到部分家电功率大，本设计选为每回路15Ａ；

4、插座的防护形式和安装高度

因家庭中不可避免有儿童活动，若插座安装高度在距地1.8ｍ或1.8ｍ以上时，可采用一般型插座；低于1.8ｍ时，应采用安全型插座。在潮湿场所，应采用密闭式或保护式插座，安装高度距地不应低于1.5ｍ；如洗衣机插座、电热水器插座、厨房小家电插座；卫生间插座应位于潮湿场所等级分类中Ⅲ区外；电热水器专用插座安装高度不宜低于1.8ｍ；分体空调器专用插座安装高度建议为1.8～2.0ｍ；起居室（厅）电视音响插座为方便使用，安装高度以高于电视柜的高度为佳，最好为0.8～1.0ｍ；其他普通电源插座安装高度通常为0.3ｍ；

5、插座的接地

在住宅中，已知使用设备者应按设备要求配置插座，需要连接带接地线的家用电器的插座，必须带接地孔。普通插座使用户应能任意使用Ｉ或ＩＩ类家用电器。Ｉ类电器为基本绝缘加接地保护，ＩＩ类电器为双重绝缘不要求接地保护，为满足Ｉ类或ＩＩ类家用电器的使用，普通插座宜选用单相二线和单相三线组合

插座。

6、插座的开关和电源显示

国标《通用用电设备设计规范》GB50055～93中第８.０.７条规定，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。此规定的目的应是尽量减少插拔切断来断电，而利用插座所带开关断电，这样较安全。因此，洗衣机插座、厨房小家电插座和电热水器插座应带开关和电源指示。另外，经常开关的固定用电设备插座，如起居室电视音响插座、空调插座，建议也带开关和电源指示。

7、电源插座与电视插座的间距

为了避免干扰，电源插座与电话插座间应保持一定的间距，最好为15～50㎝同时强电线路与电话线路不应同管敷设。

第五章 防雷接地系统设计

一．防雷与接地系统概述

1．防雷系统概述

雷电是大气层中的一种自然放电现象。雷击的发生可能引起建筑物或设备的严重破坏。高层建筑高度很高，落雷容易，发生雷害危险性更大，故在设计高层建筑时，具备有效的避雷设施，从人员安全和建筑物保护来说都是极为重要的。

2．建筑物的防雷等级

一级防雷的建筑物：

⑴凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、人工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 ⑵具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。

⑶具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。

⑷超高建筑物，如40层及以上的住宅建筑，建筑高度超过100米的其他民用以及一般工业建筑物。 二级防雷的建筑物：

⑴国家级重点文物保护的建筑物。

⑵国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。

⑶国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。

⑷制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。

⑸高层建筑物，如19层及以上的住宅和高度超过50米的其他民用和一般工业建筑物。

三级防雷的建筑物：

⑴省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。

⑵10至18层的普通住宅。建筑物高度不超过50米的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、图书馆、档案楼和省级以下的邮政楼等。

⑶预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼 等一般性民用建筑物。

根据以上分类可知本建筑属三级防雷建筑物，下面就就讨论一下三级防雷建筑物的保护措施

3．第三级防雷建筑物的防雷措施

⑴防止直击雷的措施

①一般在建筑物易受雷击部位装设避雷针或避雷带。

建筑物易受雷击的部位是：

a)平面屋及坡度不大于1/10的屋面―――屋角、女儿墙、屋檐。 b)坡度大于1/10、小于1/2的屋面―――屋角、檐角、屋脊、屋檐； c)坡度不大于1/2的屋面―――屋角、屋脊、檐角。

②采用避雷带时，屋面任何一点距避雷带应不大于10米。当有3条及以上

平行避雷带时，每隔30～40米处将平行的避雷带进行连接；

③当采用避雷针时，单针的保护范围可按60度计算。多支避雷针两针间的距离不宜大于30米，并应符合下列要求：

D≤15h 5-1

式中 D――两针间的距离（米）；

h――避雷针的有效高度，即避雷针突出建筑物的高度（米）。

④自30米以上，每3层沿建筑物四周设避雷带。

⑤自30米以上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物体，应与防雷装置连接。

⑥周长超过40米的建筑物，引下线一般不少于2根，其间距不大于24米，在技术上处理有困难时，允许放宽到34米。 4．一般的防雷措施

⑴各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。

⑵第一类防雷建筑物和一些所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

⑶装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。

二．建筑物的防雷装置

1.引下线

⑴各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。

⑵第一类防雷建筑物和一些所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

⑶装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。

2.接地装置

⑴垂直埋没的接地体

⑵水平接地体和联接条

⑶对伸长形接地体，在计算冲击接地电阻时，接地体的有效长度应按下 ⑷为了降低跨步电压，防直击雷的接地装置距建筑物入口及人行道不应小于3米。当小于3米时应采取下列措施之一：

①水平接地体局部埋深不小于1米。

②水平接地体局部包以绝缘物（例如50～80毫米厚的沥青层）。

③采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80毫米厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2米。

3.接地系统概述

在供配电系统中，用电的可靠性极其重要。供配电系统中合理的接地系统是决定供电系统安全可靠的重要因素，对于功能的实现往往依赖用电设备安全运行的智能建筑来说，用电可靠性尤为重要。智能建筑中安装大量不同类型的智能设备，因而选择一个合适的设备接地系统类型对于供配电系统的安全可靠具有重要意义。

电器设备的金属外壳可能因绝缘损坏而带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电器设备外壳与大地作金属联接称为保护接地。保护接地的形式有以下两种：

设备的外露可导电部分经各自的PE线（保护线）分别直接接地，我国过去称之为保护接地；设备的外露可导部分经过公共的PE线或PEN线（三相四线制系统中的中性线与保护线共用一根导线）接地，我国过去称之为保护接零。

供电系统的电器设备接地方式 ⑴TN－C系统

TN－C系统被称之为三相四线系统，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，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可靠运行。因此TN－C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。

⑵TN－C－S系统

TN－C－S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN－C系统，第二部分是

L1L2L3PENPE电力系统外露可导电部分接地外露可导电部分L1L2L3NPEPE电力系统接地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5-1 TN-C系统 图5-2 TN-S系统

L1L2L3PENPEN电力系统接地外露可导电部分

图5-3 TN-C-S系统

⑶TN－S系统

TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统。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。

这三种接线方式中，TN-S、TN-S系统适合在智能大厦中，其中尤以TN-S系统更适合智能大厦。供电回路中，应急照明及事故照明要与用电回路分开。

三. 防雷设计

本工程防类等级为三级，避雷采用避雷带暗埋敷设的方式主要防直击雷。屋顶用-40×4镀锌扁钢作避雷带，利用柱内对角两根主筋通长焊接做防雷引下线。凡高出屋面的金属构件及金属物体应就近与避雷带焊接，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接

四. 接地设计

本建筑利用建筑物基础地梁钢筋网作接地装置，重复接地与防雷接地共用接地装置。利用基础中的钢筋作为接地体，周边沿基础梁通长焊接成环路，中间沿柱网通长焊接成网格，接地钢筋网与柱内两根防雷引下线主筋焊接。建筑物内做等电位连接，采用TN-C-S系统保护接地方式。

在建筑物四角处外侧柱上距地1.8m处预埋P-1板作为测试点用于测试接地电阻。接地电阻值不大于1欧姆, 基础完工后, 应实测接地电阻值,当接地电阻 满足不了要求时，在距离建筑物3M以外打人工接地体以满足接地要求。进出建筑物的各种管道及电气设备的各种接地保护，电缆的金属外皮，保护钢管等应在进出处与总等电位箱连接，与中性线绝缘，竖直敷设的金属管道及金属物体的顶端和底端应于接地装置可靠连接。

位联结：各层结构梁，板，柱及剪力墙主筋可靠焊接，所有金属门窗，栏杆等，引入，引出建筑物的金属管道均与防雷接地系统焊接。淋浴间，卫生间内给

排水金属管道，采暖管道散热器及所有金属构件均作局部等电位联结。电保护：所有用电电气设备的外漏可导电部分与装置外可导电部分作接地保护。相三孔插座的接地端均与保护接地线PE线可靠连接，并装设漏电开关保护，漏电动作电流为30mA。系统作等电位连接，在一楼的楼道内安装一总等电位端子箱，把所有进户线（如有线电视等）及建筑物的金属构件与总等电位连接端子箱连接。在卫生间内应设局部等电位端子箱，设在洗手盆侧墙上，底边距地0.5m，所有铁件、金属管线等应与等电位端子箱连接。总等电位端子箱与基础接地系统用40×4镀锌扁钢良好焊接；总等电位端子箱与总等电位端子箱之间用40×4镀锌扁钢良好焊接；局部等电位端子箱与基础接地系统用40×4镀锌扁钢良好焊接

第六章 消防系统设计

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