《名流花園社區(qū)幼兒園供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)》6800字

名流花園社區(qū)幼兒園供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u23383名流花園社區(qū)幼兒園供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 190081緒論 1166201.1建筑概況 114911.2設(shè)計(jì)依據(jù) 189551.3設(shè)計(jì)范圍 2300442供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2308112.1負(fù)荷計(jì)算 2230172.2供電電源確定 5109572.3配電系統(tǒng)接地型式確定 6306982.4配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6122673照明設(shè)計(jì) 9227744建筑物防雷設(shè)計(jì) 12210634.1防直擊雷設(shè)計(jì) 12170784.2防雷電波入侵設(shè)計(jì) 15323695結(jié)論 171緒論1.1建筑概況此次南川區(qū)名流花園社區(qū)幼兒園為一所教學(xué)式幼兒園，面積為1185.24平方米，共3層樓，建設(shè)高標(biāo)為11.7米，合理使用期限為50年，抗震建筑設(shè)防烈度為6度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)，防火等級達(dá)到二級。幼兒園一樓主要有門廳，晨檢室，醫(yī)務(wù)室，衛(wèi)生間，兒童活動室，教室，以及樓梯間。幼兒園二樓和三樓結(jié)果基本相同，分為前廳、教師辦公室、活動室、衛(wèi)生間、樓梯間等。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.由建筑方提供的設(shè)計(jì)委托書及先關(guān)的地形圖，主要了解建筑物結(jié)構(gòu)；2.根據(jù)設(shè)計(jì)院相關(guān)專業(yè)提供的設(shè)計(jì)資料，確定本次設(shè)計(jì)所需的內(nèi)容；3.相關(guān)建委發(fā)的初步設(shè)計(jì)審查的批復(fù)；4.國家及地方有關(guān)法令和法規(guī)；5.有關(guān)電氣設(shè)計(jì)國家規(guī)范；設(shè)計(jì)軟件：AUTOCAD2014+天正電氣CAD。1.3設(shè)計(jì)范圍此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括總配電箱配電方式，各樓層配電箱配電方式，電纜電線的選擇，照明方式設(shè)計(jì)，各房間燈具的選型，照明控制方法，插座排布及選型，防雷接地以及雷電入侵。2供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷計(jì)算目的及意義按照供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的有關(guān)要求，電網(wǎng)負(fù)荷主要有三個等級。一級負(fù)荷：由于一級負(fù)荷斷電規(guī)定較為嚴(yán)格，因此對于會導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，甚至人身傷害，并且影響重要供電用戶正常供電的，都被劃為一級負(fù)荷。那些不可以斷電的負(fù)荷或斷電后會爆炸、有害氣體的泄露、火災(zāi)等一些嚴(yán)重情況的負(fù)荷，都為重要的負(fù)荷。二級負(fù)荷：二級負(fù)荷對停電者將會帶來巨大的損失，或停電很長一段時間。三級負(fù)荷：第三種是普通負(fù)荷，不會造成一、二次負(fù)荷過度嚴(yán)重的損耗。本項(xiàng)目為三樓設(shè)計(jì)，整體用電負(fù)荷較小。主要負(fù)荷范圍有照明、插座、空調(diào)、消防應(yīng)急。這里，照明、插座、空調(diào)等的供電負(fù)荷量都是三級負(fù)荷，而消防應(yīng)急照明的負(fù)荷為二級。整個幼兒園只需設(shè)置一個總配電箱，每層在設(shè)置一個獨(dú)立配電箱，電源干線又分為照明回路動力和消防回路，因此負(fù)荷統(tǒng)計(jì)時可以直接按幼兒園用電指標(biāo)估算。在供配電網(wǎng)中，通常使用需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、單位指標(biāo)法等計(jì)算負(fù)荷。在此基礎(chǔ)上，本次設(shè)計(jì)中引入了單位指標(biāo)法和需要系數(shù)法。2.1.2單位指標(biāo)法負(fù)荷計(jì)算單位指標(biāo)計(jì)算法是最簡單的負(fù)荷計(jì)算方法，在建筑電氣設(shè)計(jì)中，對于前期設(shè)計(jì)階段都要采用單位指標(biāo)法計(jì)算各設(shè)備的負(fù)荷。南川區(qū)名流花園社區(qū)幼兒園中除應(yīng)急照明外所有用電都主要為三級負(fù)荷，設(shè)備的三相輸出電壓都為380/220V。本棟幼兒園供電主要由附近配電公司引來，總供電只有一個，全部位于一樓樓梯間中；每樓分別配有一個小型配電柜，提供照明，插座，空調(diào)等正常工作電源。其中插座回路設(shè)漏電保護(hù)開關(guān)；空調(diào)系統(tǒng)是單獨(dú)的回路。采用單位指標(biāo)法，結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算。kW(1)式（1）中Pc為有功功率（kW）；P’N為單位用電指數(shù)（W/戶）；N為單位數(shù)量（戶）。幼兒園屬于教育建筑，根據(jù)國家建筑標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，普通中小學(xué)的用電指標(biāo)為12-30W/m2,參考其他教育建筑設(shè)計(jì)，并考慮有其他功能型設(shè)備，將該幼兒園的用電大致估算為25W/m2,因此該建筑的總用電量為29631.0W，約為30kW。根據(jù)上述公式可計(jì)算出本次工程相關(guān)負(fù)荷，其中消防負(fù)荷預(yù)留3kW。表1幼兒園負(fù)荷計(jì)算樓層教室及辦公室數(shù)（個）單位用電指標(biāo)(W)額定功率(kW)需要系數(shù)(Kd)功率因數(shù)(cosΦ)有功功率(kW)無功功率(kvar)1樓負(fù)荷4209————2樓負(fù)荷4209————3樓負(fù)荷4209————2.1.3需要系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算在負(fù)荷計(jì)算中，需要系數(shù)法也是一種應(yīng)用非常廣泛的負(fù)荷計(jì)算的方法。當(dāng)我們使用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時，通常需要將同一種類型的設(shè)備進(jìn)行分組，求出它的最大容量。當(dāng)我們需要求解的設(shè)備容量較大時，可以考慮通過需要系數(shù)法求出負(fù)荷，計(jì)算出的結(jié)果比較準(zhǔn)確。因此在本次幼兒園設(shè)計(jì)中，采用了需要系數(shù)法測算總負(fù)荷，查閱需要系數(shù)及自然因素功率表可得二級負(fù)荷照明的需要系數(shù)為0.7，三級負(fù)荷照明的需要系數(shù)為0.75。kW(2)A(3)式（2）中Pj為計(jì)算后的容量（kW）；Kd為需要系數(shù)；Pe為額定容量（kW）。式（3）中Ij是電流（A）；Pj是總功率（kW）；UN是電壓（V）；cos是功率因數(shù)。2.1.4負(fù)荷計(jì)算結(jié)果南川區(qū)名流花園社區(qū)幼兒園電氣設(shè)計(jì)的供電負(fù)荷范圍包括了各樓層的供電負(fù)荷范圍，每層都有一個配電柜，包含應(yīng)急照明、走廊照明、衛(wèi)生間照明、一般照明、一般插座、柜機(jī)空調(diào)插座及后備電源。利用單位指標(biāo)法和需要系數(shù)法對其進(jìn)行了求解，得到的結(jié)果如表3所示。表2需要系數(shù)法計(jì)算總負(fù)荷負(fù)荷類型額定功率(kW)需要系數(shù)(Kd)功率因數(shù)(cosΦ)有功功率(kW)無功功率(kvar)計(jì)算電流（kA）消防應(yīng)急負(fù)荷30.70.852.550.994.84總負(fù)荷270.750.821.616.241.022.2供電電源確定查閱相關(guān)建筑電氣設(shè)計(jì)手冊，可知用電裝置容量為10kW及以下單相設(shè)備電壓等級為0.22kV,100kW或更低、受電變壓器的總?cè)萘繛?0kVA或更低時，其電壓水平為0.38kV。一般照明負(fù)載和空調(diào)動力負(fù)載，一般是三級負(fù)荷，其中照明負(fù)載與空調(diào)動力負(fù)載必須分別采用同一根電源線；消防應(yīng)急照明裝置為二級負(fù)荷而且功能特殊，因此要考慮設(shè)置獨(dú)立電源供應(yīng)急照明使用或采用自帶蓄電池的應(yīng)急照明燈具，以保證在突然斷電的情況下應(yīng)急照明裝置仍能正常使用。南川區(qū)名流花園小區(qū)幼兒園的耗電總量為30kW，但是由于是一棟三層樓的小樓，為了保證電力供應(yīng)的安全性，必須選用0.38kV的電壓等級。照明負(fù)荷電源為建筑10kV變電所低壓配電柜引來一路YJV-4×120+1×70電纜作為本建筑照明總電源。每一層配電箱均為獨(dú)立的負(fù)載，所有普通照明、插座均采用同一條供線，獨(dú)立的柜式空調(diào)，應(yīng)急照明均采用獨(dú)立的電源，每一個應(yīng)急照明均配備蓄電池。（1）教學(xué)樓總電源供電：從ALZ引三路YJV-(5×10)-SC40-WC電纜進(jìn)一層,二層及三層的配電箱，以供每層樓正常用電。詳情見圖2所示。（2）各層樓電源供電：幼兒園各樓層設(shè)有活動室，辦公室，衛(wèi)生間，晨檢室，走廊。由于是兒童活動的主要場所，對安全用電要求更高，所以照明線路采用ZR-(3×2.5)PC16-CT.W<C>C電線；插座采用ZR-(3×4)PC20-CT.W<C>C電線；空調(diào)為單獨(dú)的回路，采用ZR-(3×6)PC25-CT.W<C>C電線；應(yīng)急照明采用ZR-(4×2.5)PC20-CT.W<C>C電線且應(yīng)急照明燈要自帶蓄電池。詳細(xì)配電圖見圖3所示。2.3配電系統(tǒng)接地型式確定在建筑物的電氣設(shè)計(jì)中，通常使用TN-C、TN-S、TN-C-S三種連接的接地方式。TN-C系統(tǒng)是三相四線系統(tǒng)，接地線N和保護(hù)電線PE都是同一根線；而TN-S和TN-C-S是三相五線系統(tǒng)，不同的是TN-S系統(tǒng)的PE線路是獨(dú)立的，而TN-C-S系統(tǒng)的前端為TN-C系統(tǒng)，后端則為TN-S系統(tǒng)。他們對于應(yīng)用場所也是逐次增加的，安全要求越高，對接地型式要求越高。在中國現(xiàn)在一般使用的都是TN=S系統(tǒng)，但因?yàn)橛變簣@對電方面的安全性要求比較高，綜合考慮本次設(shè)計(jì)采用TN-S接地系統(tǒng)。2.4配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在高低壓配電系統(tǒng)中，通常使用樹干式、放射式、鏈?zhǔn)降?。本次設(shè)計(jì)采用了樹干式、放射式與鏈?zhǔn)降扔袡C(jī)結(jié)合的形式。主要配電形式:由總配電箱中引出的三根電纜分別配向各層次建筑物的配電箱，而選擇的則是放射式供電方式。各個層次配電箱向各負(fù)載供電：應(yīng)急照明、空調(diào)等分別為獨(dú)立的配電回路；普通照明和電源插座各采用一個電源回路；采用的是樹干式供電方式。每個房間的照明，插座通過串并聯(lián)聯(lián)接，采用的是鏈?zhǔn)焦╇姺绞健?.4.1配電豎向干線系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)針對幼兒園電氣設(shè)計(jì)，從配電中心引來一路YJV-1KV-(5×16)SC50-FC電纜作為整個幼兒園正常工作的總電源。從配電中心引出到ALZ總配電箱，從ALZ總配電箱中引出三路YJV-(5×10)SC40-WC電纜分別送到每層樓的配電箱，作每層樓的總電源。因?yàn)橛變簣@三層樓的配電是一樣的，用電量也相同，所以采用的都是同一種型號的電纜。具體配電方式見圖1所示。圖1配電系統(tǒng)圖2.4.2各級配電箱系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)從總配電箱ALZ引出三路電纜分別進(jìn)入每層的配電箱。具體配電圖見圖2所示。從每層的配電箱AL1中引出14路電路，分別用于每個教室的照明、插座、空調(diào)；衛(wèi)生間的照明；應(yīng)急照明等。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算得出每層額定功率為10KW，實(shí)際有功功率為9KW，計(jì)算電流為16.88A。因?yàn)樵撚變簣@每層都是相同的，所以二，三樓同一樓的配電方式。具體配電圖見圖3所示。圖2總配電圖圖3各層配電圖2.4.3導(dǎo)線及斷路器的選型一、導(dǎo)線的選型為了確保建筑物供配電的暢通，導(dǎo)線光纜是至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。線纜的常用規(guī)格有BV（塑銅線：銅芯聚氯乙烯絕緣布電線）、YJV（0.6/1kV交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜）等；本次南川區(qū)名流花園社區(qū)幼兒園選用的是YJV0.6/1kV電纜和BV-4*2.5導(dǎo)線，并且所有線路選用阻燃電線電纜。線纜的穿管敷設(shè)方法也有許多，本次設(shè)計(jì)中主要采用的都是穿塑料硬管（PC）以及橋架（CT）。了解相關(guān)的電線電纜敷設(shè)方式，并結(jié)合實(shí)際情況，在本次設(shè)計(jì)中主要采用暗敷在墻內(nèi)（WC）的敷設(shè)方式。依據(jù)公式（3）計(jì)算出本次設(shè)計(jì)所需電纜規(guī)格：已知P=30kW，U=0.38kV,cosφ=0.85，可計(jì)算出電流大小為53.62A。根據(jù)電線電纜平方數(shù)與電流對照表，選擇80A/16mm2規(guī)格。斷路器的選型斷路器又稱為空氣開關(guān)，控制電路的開通與關(guān)斷，在電路出現(xiàn)異常時能及時斷開電路起一個保護(hù)線路的作用。斷路器選取六大原則:(1))斷路器的額定電壓應(yīng)該比額定的線電壓高。(2)脫扣器的額定電流不能小于線路或電動機(jī)的額定電流。(3)分?jǐn)嗄芰?yīng)滿足要求。(4)斷路器的瞬間工作整定值應(yīng)該比電機(jī)的啟動電流高2~2.5倍。(5)斷路器的瞬間工作整定值應(yīng)該符合Ia或l.3Iset。(6)電動機(jī)用斷路器根據(jù)實(shí)際情況選擇電磁型或熱磁型脫扣器。本設(shè)計(jì)中的配電柜中使用的都是塑殼式斷路器，各級線路中使用的都是帶漏電保護(hù)器的微型斷路器。3照明設(shè)計(jì)3.1燈具選型3.1.1光源類型目前所使用的燈光主要有電子輻射、氣體放電、電致發(fā)光等。其中，主要燈光種類有白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、輝光燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈等氣體放電燈光；此外，光源還包括紫外線、紅外和不發(fā)光的可見光。3.1.2燈具類型燈具主要起一個照明的作用，日常生活中的燈具多且復(fù)雜。主要有戶外燈具：道路燈、交通指揮燈、太陽能路燈照明、汽車探照燈等；室內(nèi)燈具：臺燈、壁燈、吸頂燈、吊燈等；照明源：白熾燈、節(jié)能燈、LED系列等；舞臺燈具：追光燈、聚光燈、電腦燈等；車用燈：前燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈、警燈等；電筒等一些其他燈具。在設(shè)計(jì)時，要結(jié)合實(shí)際的燈具使用情況，選用適當(dāng)?shù)恼彰髟O(shè)備。3.1.3燈具主要性能指標(biāo)色溫：色溫是指在絕對零度（一273攝氏度）升溫后，絕對黑體的色彩。絕對黑體在經(jīng)升溫后，從黑色到紅色，從黃色到白色，再到藍(lán)色。即當(dāng)升溫到一定程度的溫度時，由絕對黑體所形成的光所具有的光譜的顏色構(gòu)成。顯色性：被光源所表現(xiàn)出來顏色的能力稱為顯色性。合適的照度：即每一單位范圍內(nèi)的可見光的光通量。燈具的配光曲線：照明系統(tǒng)在空間中每一個方向上的亮度分布。眩光：眩光(Dazzle)污染是指視線中由于不適應(yīng)亮度的分配，或者在時間與空間上有巨大的反差，以致產(chǎn)生視覺效果上不舒適和影響物象可視度的光學(xué)特殊條件，眩光會導(dǎo)致視覺疲勞。頻閃：是一種表示黑暗有規(guī)則或不規(guī)則的明暗交替的變化。燈具效率/功率因素：燈具效率是在一定情況下測量照明的光通量和照明中各種燈光的總光通量之和。功率因數(shù)也是一種用來衡量供電設(shè)備的有效性的重要因子。由于功率因數(shù)較低，表明在使用該電路進(jìn)行交流磁場轉(zhuǎn)換時，將會產(chǎn)生很大的無功損耗，從而使得設(shè)備設(shè)備工作效率下降，線路能量損耗加大。燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性：包括藍(lán)光污染、紫外線、紅外線等照射、EMI電磁輻射等。EMI電磁輻射：是指電磁波與電子元器件發(fā)生相互作用后所形成的一種干擾現(xiàn)象。燈具結(jié)構(gòu)3.1.4燈具的選擇綜上所述并結(jié)合實(shí)際使用，本次設(shè)計(jì)采用的是雙管熒光燈、防水防塵吸頂燈及感應(yīng)燈。表3燈具參照表房間名稱光源照明方式活動室及辦公室雙管熒光燈一般照明衛(wèi)生間防水吸頂燈一般照明走廊防塵吸頂燈一般照明樓梯間聲控感應(yīng)燈一般照明3.2照度計(jì)算根據(jù)照明需求和其它已知的條件（燈具類型和布置、房間各個面的反光狀況和污染狀況），確定燈具的數(shù)目和功率，并確定燈具的布置。在確定了光源類型、布置和光源的能力后，利用照度計(jì)算對實(shí)際環(huán)境中的光照品質(zhì)進(jìn)行量化評估。3.2.1平均照度計(jì)算原理平均照度計(jì)算法是將整個需要照明的范圍作為目標(biāo)，用被照面的光通量除以被照面的面積，計(jì)算得出被照面的照度平均數(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種采用系數(shù)法的平均照度法，并對其進(jìn)行了簡單的計(jì)算。照度計(jì)算公式：(4)(5)E：所需要的平均照度(lx)；N：所需的燈具數(shù)目(個)；u：光照器利用系數(shù)；A：房間建筑面積(m2)；中：光源的總光通量(lm)；M：維護(hù)系數(shù)。照明裝置在給室內(nèi)的使用系數(shù)是指照明在工作面上的全部光線和照明裝置中的燈光的總能量的比率。該系數(shù)包括反射光、相互反射光以及從照明設(shè)備發(fā)出的直接光。其數(shù)值與房間的形狀、高度、墻壁的反射、燈光強(qiáng)度的分配有關(guān)。教室照明要求照度為300lx，功率密度為12W/m2，確定場所照度和功率密度之后，根據(jù)燈具中的色溫、顯色指數(shù)等參數(shù)來選擇。3.2.2照度計(jì)算結(jié)果通過使用天正電氣的照度計(jì)算，框選出需要布置燈具的房間尺寸，選擇所需的光源、燈具、照度要求、維護(hù)系數(shù)等及可得出照度結(jié)果。表4照度計(jì)算表計(jì)算場作照度要求值（lx）功率密度要求值（W/m2）燈具型號燈具數(shù)量實(shí)際照度（lx）實(shí)際功率密度（W/m2）是否符合要求活動室30012TLD36W/299277.377.08是衛(wèi)生間753TC2097/236169.682.1是走廊30012TC2097/2366285.667.83是樓梯間503TLD18W/29247.621.59是3.3照明控制照明控制需要根據(jù)其燈具的使用性能，使用的安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮。本次幼兒園設(shè)計(jì)中，考慮到使用人群多為女性和兒童，照明控制的高度要高于兒童，教室采用開關(guān)式，一個開關(guān)控制多盞燈；樓道及走廊采用延時聲控式開關(guān)，降低能耗，節(jié)約電源；應(yīng)急照明應(yīng)自帶蓄電池，能有效保證在任何情況下都能正常使用。照明設(shè)計(jì)如圖5所示。圖4照明設(shè)計(jì)4建筑物防雷設(shè)計(jì)4.1防直擊雷設(shè)計(jì)直擊雷的影響非常大，在建筑物電氣設(shè)計(jì)中主要通過確定其等效面積，年平均雷雨日，校正系數(shù)來計(jì)算出該工程的年平均雷擊次數(shù)。確定防雷等級以便能設(shè)計(jì)出較好的防雷方法，提高建筑物的安全性。計(jì)算公式如下：(6)公式（6）中，Ta是由地方天文臺或數(shù)據(jù)站所提供的年平均雷雨日；Ae是按《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定計(jì)算的等效區(qū)（km2),K是修正因子。通過天正電氣的防雷計(jì)算得出本項(xiàng)目的年雷擊次數(shù)為0.0409次/年。具體數(shù)據(jù)如圖5所示。圖5防雷等級計(jì)算4.1.1防雷等級確定雷電會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電流，對人體和建筑物都會產(chǎn)生一定的影響。由于大樓里有很多電氣設(shè)備，所以很容易被雷電擊中。建筑防雷分為三個等級：一級防雷、二級防雷、三級防雷。幼兒園是人員密集場地，因此通過天正電氣防雷設(shè)計(jì)計(jì)算出本次設(shè)計(jì)的幼兒園年雷擊次數(shù)為0.0409次/年，防雷類別未達(dá)到第三類防雷等級。結(jié)合實(shí)際情況并根據(jù)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中為達(dá)到第三類防雷時按第三類防雷設(shè)計(jì)確定本設(shè)計(jì)中的幼兒園為三級防雷建筑物。三級防雷接地，一般都是在樓層最頂樓裝設(shè)接閃網(wǎng)、接閃帶以及接閃桿。4.1.2避雷帶防止直擊雷電的一般方法，是在建筑物屋頂上放置避雷網(wǎng)（帶子）或避雷針及其混合使用的接閃器，這樣，受保護(hù)的建筑物和從房屋外部突出的物體，均可以得到有效的保護(hù)。避雷帶的大小不得超過20米*20米，也不能超過24米*16米。接閃器接地引出導(dǎo)線的接地電阻Rsh在1歐姆以下。避雷帶設(shè)計(jì)如圖6所示。圖6頂層防雷設(shè)計(jì)4.1.3引下線本工程主要是利用建筑物鋼筋混凝土柱內(nèi)的兩根?16的主筋，將引下線的上端與接閃器焊接在一起，下端與底梁的主鋼筋焊接形成整個引下線。注意內(nèi)外兩根引下線的距離要控制在25m以內(nèi)，外引下線