某小学校教学楼各电气设计系统的设计

摘要

随着我国人民生活水平不断提高，对教育事业越来越重视，并且伴随财政对教育的逐步倾斜，出现了许多功能广泛、设施齐全的小学教学楼。本文以教学楼为设计对象，其中有教室、实验室、办公室、体育室、网络中心、舞蹈室、美术室、校长室等设施。

本论文主要阐述了某小学校教学楼各电气设计系统的设计依据、原则和方法，以及电气设备选择的依据。本论文共包括五部分内容，第一部分主要包括绪论；第二部分主要包括供配电系统；第三部分主要包括照明系统；第四部分主要包括接地系统。第五部分主要包括弱电系统。

强电部分主要包括负荷计算、电气设备选择、照明设计、照度计算等。弱电部分主要内容包括：网络系统、电话系统及系统布线设计。其中重点对本工程的配电部分和照明部分进行设计。配电根据《民用建筑手册》相关规定进行设计，本教学楼共四层，一层配有总配电箱，每层都有一个照明箱，总配电箱采用放射式给每层的照明箱进行配电；照明部分采用单位面积功率法算灯具个数；接地方式采用TN-C-S系统。

本次设计完成图纸共15幅，强电部分总共11幅，4幅照明平面图，5幅配电系统图，1幅图例，1幅设计说明；弱电部分有4幅电话与网络设计图，绘图采用AUTOCAD软件绘制。

本教学楼电气设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。

关键词：供配电照明接地方式

Abstract

With our people's living standards, more and more attention on education and financial education with the gradual slope, a number of features extensive facilities for primary school buildings. In this paper, classroom building for the design of objects, including classroom, laboratory, office, sports room, Internet center, dance room, art room, the principal's office and other facilities.

This paper expounds the teaching building of a primary school design electrical design of systems based on principles and methods and conclusions of design options. This thesis includes five parts, the first part, including the introduction; the second part, including the supply and distribution systems; third part, including lighting systems; fourth part includes grounding system. Part V includes weak system.

Strong electrical parts include load calculation, electrical equipment selection, lighting design, illumination calculation. Weak part of the main contents include: network systems, telephone systems and system cabling design. The focus of this project and lighting part of the distribution part of the design. Distribution under the "civil Manual" relevant provisions of the design, the teaching building has four storeys with the main distribution box floor, each floor has a light box, the main distribution box to each layer by radio-style lighting box for distribution; lighting power law part of the unit area counted the number of lamps; grounding with TN—C—S system.

The design is completed a total of 15 drawings, strong part of a total of 11 electric, four light floor plan, five distribution system map, a legend, a design statement; weak part of a four telephone and network design, drawing with AUTOCAD software rendering.

The teaching building electrical design for the graduation project, which aims to design practice through the integrated use the knowledge, theory with practice, exercise independent analysis and problem solving capacity building electrical design for the future and lay a solid foundation .

Keywords：power supply illumination Grounding

目录

绪论 (1)

0.1 设计目的 (1)

0.2 设计原则 (1)

0.3 设计内容 (2)

第1章供配电系统 (3)

1.1 负荷等级级供电要求 (3)

1.1.1 负荷等级分类及确定 (3)

1.1.2 各级负荷的供电要求 (3)

1.1.3 配电系统的原则 (4)

1.1.4 供电方案的确定 (4)

1.2 负荷计算 (5)

1.2.1 负荷计算的方法 (5)

1.2.2 本工程的负荷计算 (7)

1.3 配电方式 (14)

1.3.1 配电要求 (14)

1.3.2 回路分配 (14)

1.4 电气选择 (14)

1.4.1 低压断路器的选择 (14)

1.4.2 导线的选择 (18)

1.4.3 照明箱的选择 (20)

第2章照明系统 (22)

2.1 照明原则 (22)

2.2 照明参数选择 (22)

2.2.1 照明光源选择 (22)

2.2.2 照明眩光度 (24)

2.3 照度灯具选择 (25)

2.4 照度和照明方式选择 (25)

2.4.1 照度标准 (25)

2.4.2 照明方式选择 (26)

2.5 一般照明 (27)

2.5.1 办公室照明设计原则 (27)

2.5.2 教室照明设计原则 (27)

2.6 应急照明 (27)

2.7 照度计算 (29)

2.8 计算所需灯具数量 (34)

第3章接地系统 (35)

3.1 接地的一般原则 (35)

3.1.1 引下线的设计原则 (35)

3.1.2 接地装置的设计原则 (35)

3.1.3 接地电阻 (35)

3.1.4 接地方式 (36)

3.2 本工程的接地设计方案 (37)

第4章弱电系统 (38)

4.1 电话系统的设计 (38)

4.2 电铃和网络系统的设计 (40)

4.3 系统布线设计 (40)

总结 (41)

致谢 (42)

参考文献 (43)

附录1总配电系统图 (44)

附录2一层配电系统图 (45)

附录3二层配电系统图 (46)

绪论

现代民用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经济水平的不断提高，人们对小学有关供配电、照明、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、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。

在本工程的电气设计中，需要讲究设计的实用性、可操作性、稳定性、延续性、系统性和整体协调性。本次设计的电气系统包括：供配电系统，照明系统，接地系统，弱电系统。

0.1 设计目的

1.通过对电气设计，使学生对专业所学知识进行全面系统的复习和总结，进一步巩固所学的知识。

2.使学生学会使用相关资料和规格说明书，去查阅自己想要的参数，掌握设计的方法和设计思想。

3.使学生通过理论和实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力，综合运用所学知识，贯彻执行我国建筑电气行业有关方针政策，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。

0.2 设计原则

本次设计是对某小学校教学楼的电气设计，本工程概况：小学教学楼，面积1300㎡,共四层，每层各有教室、办公室、水房、厕所等设施，属三类民用建筑。设计需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。

0.3 设计内容

本论文主要根据建筑平面图及电气设计规范，计算各房间照度。选择及布置灯具、开关、插座。确定该建筑的照明配电系统，合理分配照明配电回路，进行负荷计算，选择低压开关设备。确定该楼的配电系统，合理布置该楼的电话、网络等弱电设备，选择交接箱，布置弱电线路。主要对供配电系统、照明系统、弱电系统、接地系统进行设计。

⑴第二章为供配电系统，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，同时也介绍了本工程的电气选择依据。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，根据计算电流选择出了断路器，导线的参数及型号。并依据文献[3]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计算，配电箱设计，设计出各个供电回路及相对应的配电箱。

⑵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。并依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，同时进行应急照明设计，按照供电半径不超过三十米的原则进行了照明平面设计。

⑶第四章为接地系统，主要说明接地要求、接地方式、接地电阻和接地装置，同时依据文献[4、5]进行本工程的接地设计，并得出合理的方案。

⑷第五章为弱电系统，它又可分三大部分，第一部分为电话系统的设计，主要说明系统组成、线路敷设、回路和交换机安置等内容。第二部分为电铃和网络系统的设计。主要设计电铃的安装要求、安装位置、安装方式等。网络系统由市光纤网引入校内局域网，并从校服务器端通过集线器和数据交换机分配给各个网络信息点，采用超五类双绞线进行数据传输，通过合理的设计最终确定信息点数为44点。第三部分为系统布线，简要阐述了系统布线的概念，设计目标以及本次设计的原则等，分别对系统的整体照明布线、电话布线、网络布线进行了说明。网络布线的设计是根据各个房间面积确定各工作区点数，同时要结合布线方便、节省导线的原则进行布线。电话布线采用塑料线槽暗装形式分布，与其他线路相互成独立回路，保证通讯信息的快速性和准确性。照明布线是在室内采用BV型塑料导线布线，布线方式采用沿墙敷设和沿棚敷设。根据实际需要进行合理布置，并且要符合安装、维修方便、节约导线的原则。

第 1 章供配电系统

1.1 负荷等级及供电要求

1.1.1负荷等级分类及确定

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上、经济上造成的损失或影响程度划分为三级

1.一级负荷

一级负荷为中断供电将造成人身伤亡的负荷；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失的负荷，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性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位正常工作的负荷。

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的负荷，如主要设备损坏、大量产品报废、连续性生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷，如交通枢纽、通信枢纽等重要负荷；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公共场所秩序混乱的负荷。

3.三级负荷

三级负荷为不属于一级和二级的负荷。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。

4.本工程的负荷说明

根据有关规定和接合实际来看，由于本工程为小学的教学楼，属于三类建筑物。所以除了应急照明和疏散照明为二级负荷，其余均为三级负荷。

1.1.2 各级负荷的供电要求

1.一级负荷的供电要求

一级负荷应由两个独立电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。

一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。如一级负荷

容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用蓄电池组作为备用电源。

2.二级负荷的供电要求

二级负荷供电原则上要求尽量做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。

二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

3.三级负荷的供电要求

三级负荷对供电无特殊要求，一般由单回电力线路供电。

4.本工程供电方案

根据上一节的负荷分类和本节的负荷供电要求可以确定本工程的供电方案如下：在本教学楼中，二级负荷应采用两路电源供电。正常情况下（不断电时），使用某一相220V交流电对应急照明和疏散照明进行供电；正常情况下，直流供电处于断开状态，并对其进行充电,在断电的紧急情况下，使用蓄电池对二级负荷回路进行直流供电。三级负荷对供电电源没有特殊要求，对于本工程的一般照明系统采用三相四线制电源引入，通过配电箱对每一回路采用单回路供电。

1.1.3 配电系统的原则

配电系统应根据工程规模、设备布置、负荷容量及性质等综合考虑确定。

配电系统的基本要求：

⑴供电可靠和保证电压质量；

⑵系统接线简单并具有一定的灵活性；

⑶操作安全、检修方便；

⑷节省有色金属消耗、减少电能损耗；

1.1.4 供电方案的确定

1.供电要求

配电线路、配电室和配电箱应设置在负荷中心，以最大限度地减小导线截面和长度，降低电能损耗。同一用电设备性质相同或接近，应有同一线路供电；不

同性质的用电设备应有不同支路的线路供电。

在供电线路中，如果安装有冲击负荷大的用电设备，应有单独支路供电。对于容量较大的用电设备（10千瓦以上），应有单独支路供电。在三相供电线路中，单相用电设备应均匀地分配到三相线路，应尽可能做到三相平衡。由单相负荷分配不均匀所引起的中性线电流，不得超过额定电流的25﹪；每一相的电流在满载时不得超过额定电流值。在配电系统中的配电柜、箱应留有适当的备用回路。选择导线截面也应适当留有余量。

2.教学楼的供电

三路380/220V 电缆由学校配电室引进教学楼一楼配电箱，一楼配电箱采用 低压放射式给每层照明箱供电。每层照明箱采用单相供电方式为每层的各个回路进行220V 供电。

1.2 负荷计算

1.2.1 负荷计算方法

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。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：估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算法等。

1. 估算法

估计法实为指示法。在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估计法计算比较方便。

①单位产品耗电量法

若已知某车间或企业的年产量m 和每一产品的单位耗电量a ，则企业全年电能a W 为

am W a = （1-1） 有功计算负荷为 max

T W P a c = （1-2） 上述表达式中，m ax T 为年最大负荷利用小时数；a 和m ax T 参见相关设计手册。

②负荷密度法