常振亞畢業(yè)設計

蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）摘 要此次工程設計為明珠住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設計。此次畢業(yè)設計內(nèi)容包括：強電與弱電的設計，細化為照明設計、配電系統(tǒng)設計、設備的選擇、導線電纜的選擇、等電位聯(lián)接安裝、防雷接地系統(tǒng)的設計以及有線電視系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計。本設計在進行照度計算時采用的是利用系數(shù)法，負荷計算時采用的是需要系數(shù)法。照明和插座回路分開供電。住宅小區(qū)防雷設計時根據(jù)國標規(guī)范確定為三類防雷建筑，接地保護型式為TN-C-S系統(tǒng)。其次，對照明的設計是靈活變通的，可以根據(jù)不同的戶型和要求來設計出不同風格的照明，通過準確的照度計算和負荷計算，合理的選材和布線，可以使整個設計最大程度上達到合理和可靠，為人們的生活帶來方便與舒適。設計符合國家標準及設計規(guī)范，設計電氣系統(tǒng)既安全可靠，又經(jīng)濟合理，在本文中，對配電設備和防雷接地裝置做了相應說明，更好地為工程設計提高參考。關鍵詞：住宅；照明；等電位聯(lián)接；弱電；防雷接地- I -AbstractThis design is about the electrical system for the Pearl residential district. The graduation design content including: strong electricity and weak electricity design, refinement for the choice of lighting design, distribution system design, equipment selection, wire and cable, and other potential connection installation, lightning protection grounding system design and design of CATV system and communication network system.In the design of the illumination calculation use the coefficient method, the need of the load use the coefficient method. Separate power supply for lighting and socket circuits. Lightning protection design for residential area according to GB standard for three lightning protection buildings and the grounding protection type is TN-C-S system. Secondly, the lighting design is flexible, can according to the different style and requirements to design different styles of lighting, through accurate illumination calculation and load calculation, reasonable material and wiring can make the design maximum reach reasonable and reliable, bring convenience and comfort to peoples life.The design accords with national standards and design codes, the electrical system is reliable and economical, the construction effect is pretty well. In this paper, the distribution equipment and lightning protection grounding device to a corresponding description.Key Words: Residential, Lighting, Equipotential connection, Weak electricity, Lightning protection and grounding目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 工程背景11.2 設計范圍11.3 設計依據(jù)11.4 設計結果11.5 設計主要工作12 照明設計22.1 照明平面圖設計22.1.1 照明種類22.1.2 照度確定22.1.3 照度計算32.2 開關與插座63 負荷計算74 等電位聯(lián)結與防雷接地104.1 防雷接地104.1.1 建筑物防直擊雷措施104.1.2 引下線104.1.3 接地裝置104.2 等電位聯(lián)結105 配電系統(tǒng)125.1 回路設置125.2 配電箱主要參數(shù)136 弱電設計146.1 有線電視系統(tǒng)146.2 電話寬帶系統(tǒng)156.2.1 有線電視系統(tǒng)156.2.2 寬帶系統(tǒng)15結 論16致 謝17參考文獻18- III -蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文）1 緒論1.1 工程背景此次工程設計為明珠住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)設計。明珠小區(qū)內(nèi)建筑為高六層的獨立住宅建筑，樁基礎以及所有樓板均為現(xiàn)澆板，電源由小區(qū)電力外網(wǎng)電纜引入，一層設有商鋪并且包含閣樓與地下室。1.2 設計范圍此次工程設計內(nèi)容包括進戶線電力電纜與干線支線的型號選擇、合理美觀布置線路、照度計算、負荷計算、插座及相關防雷接地設計還有等電位聯(lián)結系統(tǒng)設計。1.3 設計依據(jù)根據(jù)明珠小區(qū)的建筑概況和相關工程設計資料，結合市政主管部門對于該工程初步設計的審批意見以及現(xiàn)行的我國主要的設計標準和法規(guī)，其他未盡事宜均按照國家現(xiàn)行有關規(guī)范以及業(yè)主提供的有關文件執(zhí)行。1.4 設計結果完成明珠小區(qū)住宅樓的照度計算與負荷計算并用Auto CAD繪制等電位聯(lián)結平面圖等共17張圖，在安全實用的基礎上為工程的設計與施工提供參考。1.5 設計主要工作在掌握Auto CAD和天正電氣軟件的應用和開發(fā)的基礎上，進行明珠住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)設計，細化為弱電部分的有線電視系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計。(1) 熟悉明珠小區(qū)土建、結構等專業(yè)技術特點；(2) 大量查閱參考文獻，熟悉民用建筑的電氣設計標準和規(guī)范要求；(3) 完成明珠小區(qū)強電和弱電系統(tǒng)設計，包括照度計算、負荷計算、線路敷設、確定有線電視及通信網(wǎng)絡的設計；(4) 完成計算書以及設計施工圖；(5) 按照論文撰寫格式撰寫畢業(yè)論文。2 照明設計照明工程主要包括相關照度計算，光源的選擇，燈具的型號選擇及布置、開關的型號選擇及布置等。2.1 照明平面圖設計2.1.1 照明種類隨著社會的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ?、商業(yè)貿(mào)易既要舒適的照明環(huán)境又需要滿足人類對于美的追求，對于光源的選擇，應在滿足需求的前提下，盡量以節(jié)能綠色為主，減少白熾燈的使用數(shù)量，多選用新型高效節(jié)能燈具。不同的場合需要不同的燈光，因此按照明的作用可以把照明分為以下六類，如圖2.1所示。圖2.1 照明種類的劃分2.1.2 照度確定照度標準值是在工作面上不能低于這個數(shù)值的維持平均照度，根據(jù)建筑照明設計標準可以給照度標準分級。在民用建筑電氣設計規(guī)范中規(guī)定各房間照度設計標準值要求如表2.1所示。表2.1 住宅小區(qū)照度標準值參考表房間或場所參考平面及高度照度標準值/lx顯色指數(shù)Ra餐廳0.75餐桌面15080洗手間0.75水平面10080樓梯間地面7560臥室一般活動0.75餐桌面7580臥室閱讀0.75水平面15080客廳一般活動0.75餐桌面10080客廳閱讀0.75水平面30080廚房一般活動0.75水平面10080廚房操作臺臺面15080控制室一般控制室0.75水平面30080控制室主控制室0.75水平面500802.1.3 照度計算本工程設計中，采用利用系數(shù)法進行房間的照度計算。在利用系數(shù)法中，只需知道利用系數(shù)的值，照度就可以通過以下公式得出：(2.1)其中，是在工作臺上的平均照度值/lx，是每個燈具光源的光通量/lm，是燈具數(shù)量，是維護系數(shù)，是利用系數(shù)，是工作面面積。當計算所需燈具數(shù)時，也可以由變形公式得出:(2.2)以5樓每個戶型的房間為例，具體每個房間的照度計算如下：(1) 洗手間：由已知，房間長1.76m，房間寬1.70m，照度標準值為100lx，選擇光通量為720lm的LED球泡/射燈，利用系數(shù)取0.65，維護系數(shù)為0.8。房間面積為：()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在洗手間使用1個燈具即可。(2) 廚房：由已知，房間長2.86m，房間寬1.80m，照度標準值為150lx，選擇光通量為720lm的LED球泡/射燈，利用系數(shù)取0.67，維護系數(shù)為0.8。()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在廚房使用1個燈具，燈具共在其中內(nèi)置光源為2個即可。(3) 臥室：由已知，房間長3.56m，房間寬3.10m，照度標準值為150lx，選擇光通量為1350lm的TL5高校環(huán)保型飛利浦HE燈，利用系數(shù)取0.41，維護系數(shù)為0.8。房間面積為：()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在臥室使用1個燈具共在其中內(nèi)置4個光源即可。(4) 客廳：由已知，房間長5.16m，房間寬4.00m，照度標準值為300lx，選擇光通量為3610lm的H型和單U型緊湊型熒光燈，利用系數(shù)取0.48，維護系數(shù)為0.8。房間面積為：()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在客廳使用2個燈具共在其中內(nèi)置5個光源即可。(5) 露臺：由已知，露臺長3.60m，房間寬1.50m，照度標準值為50lx，選擇光通量為1800lm的環(huán)型和U型YU40RR熒光燈，利用系數(shù)取0.31，維護系數(shù)為0.8。()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在露臺使用1個燈具即可。(6) 樓梯道：由已知，房間長5.16m，房間寬2.30m，照度標準值為75lx，選擇光通量為1800lm的H型和單U型緊湊型熒光燈，利用系數(shù)取0.38，維護系數(shù)為0.8。()由式2.2需要燈具數(shù)為：即在樓梯道使用1個燈具共在其中內(nèi)置2個光源即可。具體照度計算表見下表2.2。表2.2 照度計算表序號房間名字面積光源數(shù)量光通量1m利用系數(shù)維護系數(shù)1洗手間2.9917200.650.82廚房5.1527200.670.83臥室11.04413500.410.84客廳20.64536100.480.85露臺5.4118000.310.86樓梯道11.87218000.380.82.2 開關與插座根據(jù)國標規(guī)范，在廚房和洗手間因處于有水的環(huán)境，所以均選用防水型開關。照明導線選用截面積為的銅導線，本設計選擇的開關詳細如表2.3所示。表2.3 開關選擇表名稱型號高度安裝場所單聯(lián)暗開關W1F1K/1距地1.5m詳見照明平面圖附錄雙聯(lián)單控暗開關W1F2K/1距地1.5m三聯(lián)單控暗開關W1F3K/1距地1.5m根據(jù)國標規(guī)范，會客廳、臥室、廚房和洗手間宜選用10A的電源插座。對于空調(diào)、電熱水器等大功率家用電器，一般選用單相三孔10A或16A的專用電源插座。在客廳等住宅的活動中心處，應擺設至少5個插座。本設計選擇的插座詳細如表2.4所示。表2.4 插座選擇表名稱型號高度安裝場所單相五孔暗插座(帶保護門)W1F2US/P距地0.5m(廚房1.5m)餐廳，臥室，客廳，廚房單相五孔暗插座(防濺型)W1F2S/P距地1.8m洗手間單相三孔暗插座(防濺型)W1FIS/P距地1.8m廚房，洗手間單相三孔暗插座(帶保護門)W1FIS/P距地0.5m客廳空調(diào)單相三孔暗插座(帶保護門)W1FIS/P距地1.8m臥室空調(diào)3 負荷計算本住宅小區(qū)為包含閣樓的六層建筑，為三級負荷，在本設計中采用需要系數(shù)法對住宅用電負荷進行負荷計算。其中需要系數(shù)的確定和天氣等因素有關。需要系數(shù)法公式為：(3.1)其中，是有功計算負荷，是需要系數(shù)，是單個設備的容量。(3.2)其中，是無功計算負荷，是功率因數(shù)的正切值。(3.3)其中，是視在計算負荷。(3.4)其中，是用電設備額定電壓，是計算電流。根據(jù)國標規(guī)范，住宅的公共照明負荷需要系數(shù)，一般可以按照0.8選取，在計算住宅用電負荷時選擇需要系數(shù)的值可根據(jù)表3.1確定。表3.1 需要系數(shù)選擇表單相配電時所連接的戶數(shù)三相配電時所連接的戶數(shù)需要系數(shù)通用值推薦值39114120.950.956180.750.808240.660.70查閱資料可得住宅小區(qū)家用電器等各種設備的設備容量，由以上負荷計算公式，可以求得設備總容量以及有功計算負荷等如表3.2所示。表3.2 1棟6層負荷計算表設備名稱設備容量Pe(kW)需要系數(shù)Kx電壓kVcosP(kW)S(kVA)I(A)房間插座回路0.80.90.220.90.720.802.09空調(diào)插座回路2.40.80.220.81.922.4010.10廚房插座回路2.50.50.220.81.251.565.17洗手間1插座1.80.50.220.80.91.132.95洗手間2插座1.50.50.220.80.750.942.46房間照明回路0.60.90.220.90.540.603.32根據(jù)以上公式以及需要系數(shù)的確定表可以求得明珠住宅小區(qū)1棟a區(qū)用電設備的總容量為44kW， 1棟b區(qū)用電設備的總容量為42kW，同理，2棟與3棟的a區(qū)均為44kW，b區(qū)為42kW。因此，電氣總容量為：(kW)由式3.1得有功計算負荷為：(kW)由式3.2得無功計算負荷為：(kvar)由式3.3得視在計算負荷為：(kVA)由式3.4得計算電流為：(A)根據(jù)設所得的計算電流，各個回路及其導線的截面選擇表如圖3.3所示，表中詳細給出導線截面的選擇、導線型號以及敷設方式等。表3.3 導線截面選擇表回路導線名稱計算電流(A)截面選擇條件導線型號斷路器型號敷設方式保護穿管照明插座3.32BV-22.5S262-C16-10A/1PWCPVC廚房插座5.17BV-34S262-C20-16A/2PWCPVC電源插座24.55BV-34S262-C20-16A/2PWCPVC空調(diào)插座10.10BV-34S262-C20-16A/1PWCPVC公共照明1.32BV-31.5S262-C16-16A/2PWCPVC分支導線24.24BV-310S262-C63-40A/2PWCPVC干線導線59.26YJV-325+216S262-C250-100A/3PWCSC饋線導線213.32YJV23-3150+270VigiNS-400-300A/4PFCSC表3.3中，符號WC敷設方式為沿墻敷設，F(xiàn)C的敷設方式為沿地板敷設。保護穿管方式PVC為穿阻燃塑料管，SC為穿焊接鋼管。4 等電位聯(lián)結與防雷接地明珠小區(qū)屬于住宅小區(qū)，由國標規(guī)范確定本工程防雷等級為三級防雷，通過接閃器、接地裝置、引下線完成。4.1 防雷接地4.1.1 建筑物防直擊雷措施接閃器沿屋脊及屋面四周裝設避雷帶以防直擊雷。根據(jù)國家標準，避雷帶采用鍍鋅圓鋼沿屋面明敷設，凡是突出屋面的非金屬管道都應該裝設避雷帶就近與防雷裝置相連，金屬物體不需要裝設接閃器，但應與屋面防雷裝置相連。4.1.2 引下線把外墻柱內(nèi)大于14mm的四根主筋做可靠焊接作為引下線，四根主筋的上部與避雷帶相連焊接，根據(jù)國標規(guī)范，當建筑物上的防雷設施采用多根引下線時，宜在各引下線距地面1.5m或者1.8m處設置斷接卡，目的是為了便于測量引下線的接地電阻，供檢查時使用。4.1.3 接地裝置利用樁基礎做綜合接地體，接地電阻阻值小于1，施工實測后，若不達測計要求，應補打接地極以滿足設計的要求值，建筑物中包含的各種金屬管道需要在管道進出口處就近與接地裝置連接，建筑物防雷設施安裝有詳細的要求與說明。4.2 等電位聯(lián)結等電位聯(lián)結就是為了達到消除電位差從而保證人類生活用電安全的目的。按照國標規(guī)范中低壓配電設計規(guī)范規(guī)定，在采用接地故障保護時，在建筑物內(nèi)應作總等電位聯(lián)結。對于洗手間，廚房等存在水的環(huán)境當中，應在房間內(nèi)部作局部等電位聯(lián)結?？偟入娢宦?lián)結在地下室電纜進線配電引出箱處設置MEB箱和MEB線。MEB線采用的鍍鋅扁鋼，安裝方式為在墻內(nèi)暗敷。洗手間局部等電位LEB線采用導線為銅線，預留PVC穿管直徑為在地內(nèi)或者墻內(nèi)敷設。本工程設計采用TN-C-S接地系統(tǒng)，在系統(tǒng)的前端為TN-C系統(tǒng)，其中工作零線N與保護線PE是統(tǒng)一的，在系統(tǒng)的后端為TN-S系統(tǒng)，其中工作零線N和保護線PE是分開的，在小區(qū)住宅供電系統(tǒng)中采用這種接地系統(tǒng)，更加安全可靠。TN-C-S接地系統(tǒng)如圖4.1所示。圖4.1 TN-C-S系統(tǒng)TN-C-S接地系統(tǒng)的專用保護線PE線與零線N線被嚴格分開，達到更安全的效果。本工程采用的是總等位聯(lián)結，組成綜合接地系統(tǒng)，有淋浴室的洗手間也必須做局部等電位聯(lián)結，詳細參考02D501-2等電位聯(lián)結。樓梯的金屬欄桿扶手與本層的樓板鋼筋可靠焊接。對于線路的過電壓保護，明珠住宅小區(qū)電氣設計在電源進線配電箱內(nèi)裝設第一級浪涌保護器，用戶配電箱內(nèi)設裝第二級浪涌保護器。5 配電系統(tǒng)由JGJ242住宅建筑電氣設計規(guī)范要求，當每套住宅用電負荷不超過12kW時，應采用單相電源進戶。住宅小區(qū)干線進線圖如下圖5.1所示。圖5.1 住宅干線進線5.1 回路設置(1) 對于照明回路，每套住宅應該至少有一個回路，當住宅戶型為三居室以上，照明燈具的安裝容量大于2kW時，照明回路應該設置為兩個；當戶型為三居室及以下時，宜采用一個回路，在本設計中，戶型為兩居室或三居室，照明電源采用一個回路。(2) 對于插座回路的布置，如無特殊功能要求，設置回路時，每一個回路的插座數(shù)量不超過十個，而且每套住宅要有不少于一個的空調(diào)插座回路，當臥室、客廳等的房間面積小于二十平方米時，應預留分體式空調(diào)電源插座，每一個回路的分體式空調(diào)的插座不宜超過2個；當大于二十平方米時，則不宜超過1個；當房間面積大于三十平方米時，應預留的空調(diào)插座回路為柜式空調(diào)。(3) 對于廚房、衛(wèi)生間的插座，應各自設置不少于一個的插座回路，其中，衛(wèi)生間的插座與照明可使用同一回路。當衛(wèi)生間和廚房內(nèi)沒有大功率用電設備時，它們的照明和插座可以使用有剩余電流保護器的回路來供電。5.2 配電箱主要參數(shù)明珠小區(qū)電氣設計用到的照明配電箱的技術參數(shù)如下：(1) 額定工作電壓：380/220V；(2) 額定工作頻率：50Hz；(3) 額定工作電流：63A；(4) 額定絕緣電壓：660V；(5) 外殼防護等級：IP30。配電箱包括一個總斷路器和6個分斷路器，根據(jù)斷路器的絕緣距離和設計尺寸，對總斷路器和分斷路器進行排版，從而得到配電箱的尺寸。在本設計中，配電箱的尺寸為580mm750mm200mm?？偱潆娤浒惭b在地下室儲藏室的側墻上，距離地面1.4m安裝，土建時在相應位置預留孔位，便于安裝。6 弱電設計本工程設計中，弱電設計細化為有線電視系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計。6.1 有線電視系統(tǒng)任何一個有線電視系統(tǒng)都如圖6.1所示組成。前端系統(tǒng)作用是對系統(tǒng)提供信號源，然后干線系統(tǒng)把前端輸出的信號傳送給用戶分配系統(tǒng)，最后由用戶分配系統(tǒng)把傳來的信號分配給系統(tǒng)內(nèi)所有用戶。圖6.1 有線電視系統(tǒng)的組成明珠小區(qū)共有三十六戶住房，其中分為三個單元，每個單元包含十二戶。弱電進戶預留管采用鍍鋅鋼管埋地敷設，H=0.8m，電話、寬帶干線預留管采用鍍鋅鋼管，電視干線及分支線預留管均采用PVC塑料管，沿棚，沿墻或沿地暗敷設。系統(tǒng)采用750MHz鄰頻傳輸，要求用戶電平滿足64 4dB，圖像清晰度不低于四級，放大器箱安裝在弱電箱內(nèi)，各分支配電箱均安裝在各層豎井內(nèi)。干線電纜選用SC50-FC，支線電纜沿墻及樓板暗敷設?？紤]到實際家庭住戶的需求，每戶在主臥室和客廳均設置一個電視插座。用戶電視插座需要暗裝，根據(jù)國家標準及規(guī)范，底邊距地0.3m。6.2 電話寬帶系統(tǒng)按照每戶2個接口考慮，在客廳與主臥室均設置寬帶接口。市政電話電纜先由室外引入總接線箱，再由總接線箱通過豎井引至各層接線箱。各層接線箱分線給住戶配電箱，再由住戶配電箱跳線給戶內(nèi)的每個插座。6.2.1 有線電視系統(tǒng)有線電視系統(tǒng)是一個圖像傳輸系統(tǒng)，原理是利用同軸電纜或者光纖進行寬頻傳輸。一般通信電纜型號選擇見表6.1所示。表6.1 通信電纜型號表類型導體絕緣層內(nèi)護層外護層H(室內(nèi)電話線)G(鐵線芯)F(復合物)B(棉紗編織)0(相應外護層)HB(通信線)L(鋁線芯)SB(纖維)F(復合物)1(一級防腐)HR(電話軟線)T(銅)X(橡皮)H(橡套)2(二級防腐)HP(配線電纜)Y(聚乙烯)HF(非燃性橡套)HO(同軸