小区强电及弱电系统设计

某住宅小区强电及弱电系统设计

第一章概述

1.1序言

随着国民经济的飞速发展,人民生活水平的提高,出现了智能建筑。智能建筑符合了人们对居住的环境、信息的获取、娱乐、教育等方面的要求，所以在21实际得以飞速的发展。近几年来房地产业的飞速发展，人们越来越重视住宅的环境舒适化、安全化建设,所以应运而生了智能建筑，而现代化的楼宇电气技术是智能建筑的保障。

此次，我做的毕业设计课题是某住宅小区电气设计，就是一个智能住宅系统，是一个十层的经济适用住宅。

1.2 工程概述

本次设计为民用高层智能建筑，具体项目为某住宅小区项目。建筑楼高为10层，都为用户居住区。本次设计对整栋楼进行电气施工设计。设计的内容大体上分为两大部分：强电设计、弱电设计。每个设计的步骤是根据设计的原则、条件，考虑现实中的要求，进行计算的出相应的技术指标，然后选择产品。

强电设计分为：照明设计、插座设计、低压供配电设计、防雷接地系统和动力设计。照明设计是室内照明和楼道照明，为三级负荷；主要的内容主要是选择合适的灯具使房间能够达到所要求的照度要求，设计中采用单位容量法进行照度计算。插座设计是根据其功能选择合适的插座，然后进行插座的容量计算，并放在其最方便使用的位置上，确定每路可带的插座数目。低压供电设计是强电设计的一个重要部分。主要是确定其供电方式在计算出用户所需负荷，其中包括用户每条线路的负荷、每户单相负荷、每户总的负荷及整座大楼居住区的总体负荷。防雷接地的设计是按照建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，确定建筑物防雷与接地的等级；是三级防雷，接地采用的是TN-C-S形式，在一楼的楼道内设有总等电位箱，每层的卫生间设有局部等电位箱。动力部分是电梯的动力设计。

弱电设计包括三个弱电系统，即有线电视系统、电话通讯系统、宽带网络系统。有

线电视系统的设计要根据使用户端得到清晰的图像所需电平，计算出进户端电平，计算之前要先设计好系统采用的分配方式，选择合适的分配器、分支器，并查表得出其分配器、分支器的各种技术参数。有线电视信号引自市有线电视网，干线用SYKV-75-9、配线支线SYKV-75-5藕芯同轴电缆。电话信号引自市电话网，用HYA-30（230.5） SC25型电话线。宽带网络采用超五类4对双绞线。弱电系统采用用户智能箱系统的方式。

第二章 配电系统设计

2.1配电的设计要求及负荷分级

2.1.1设计要求

供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供

配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

2.1.2

负荷分级及供电要求

电力负荷是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：

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负荷。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[1]。

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。

2.1.3各负荷等级的供电措施

1、一级负荷：要求供电系统无论时正常运行还是发生了故障时，都应保证其连续供电。因此对一级负荷，应有两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电的时间，采用双电源互相自动地或手动地切换线路，如果一级负荷不大，则可采用蓄电池、自备发电机等设备，或者从临近的单位取得第二独立电源。这里所说的两个“独立电源”是指其中任何一个电源发生故障或停电检修是，都不致影响另一个电源继续供电。

2、二级负荷：应有双回路供电。当采用双回路由困难时，则允许采用一路10kV及专用架空线供电。

3、三级负荷：无特殊的供电要求，属于一级和二级的负荷。

本工程是三级负荷供电方式。

2.2低压配电系统线路的选择

2.2.1 低压线路接线方式

低压配电线路采用放射式、树干式、环式及链式四种接线法。

放射式系统：特点配电线故障互不影响,供电可靠性较高,适用于一级负荷配电。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。此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。以免影响其他用户正常用电。接线图见下图2-1 环形系统环形线路运行时都是开环的放射式线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。接线方式见下图2-2[1]

树干式系统：特点树干式配电系统总长度小,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。一般很少采用树干式配电，往往采用放射式与树干式混合使用。接线图见下图2-3 链式系统：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以下。接线方式见下图2-4

图2-1低压放射式线路图2-2低压环形线路

（a）低压母线放射式配电的树干式（b）低压“变压器-干线”的树干式

图2-3低压树干式线路

M1 M2 M3 M4 （a）连接配电箱 (b)连接电动机

图2-4低压链式线路

本工程采用的是树干式低压配电线路。

2.2.2导线和电缆的选择

选择的原则：

配电网络导线和电缆的选择，一般按照下列原则进行：

1、按使用环境和敷设方法选择导线和电缆的类型。

2、按机械强度选择导线的最小允许截面。

3、按允许载流量选择导线和电缆的截面。

4、按电压损失校验导线和电缆的截面。

按上述条件选择的导线和电缆具有几种截面时，应取其中较大的一种。

类型的选择：

1、裸导线 TJ铜绞线 LJ 铝绞线

LGJ 钢心铝绞线 TMY 矩形硬铜母线

LMY 矩形硬铝母线

2、绝缘电线 B布线用 X橡皮绝缘 V 塑料绝缘

L 铝芯 R 软电线铜心不表示

3、电力电缆按照主绝缘材料的不同分为纸绝缘（Z）电缆，

塑料绝缘电缆（V）电缆和橡皮绝缘（X）电缆

截面的选取：

对建筑供配电中的低电压380/220V进出电线和电缆的截面选择，是按长期允许载流（或称发热条件或称温升条件）来选择的。每箱电缆（或每相电线）的横截面积，必

须满足下述条件：I

al ≥I

30

=I

c

；I

30

是流过每相电线（或电缆）的计算电流，即对该负载

计算得出的计算负荷电流I

c = I

30

对于照明回路：中性线N的截面与各相电线截面选择为相同或近,如表2.1 对于PE线截面的选择：

PE线最小截面（mm2）

表2-1 相线PE线的选取

相线截面S PE线截面

S≤16 S

16

S>35 S/2

2.3低压配电系统电气设备的选择

2.3.1 基本要求

低压配电设计所选用的电器，应符合国家现行的有关标准，并应符合下列要求。

1、电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；

2、电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；

3、电器的额定频率应与所在口路的频率相适应；

4、电器应适应所在场所的环境条件；

5、电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。

2.3.3 漏电保护

漏电保护器按工作原理分为电压动作型和电流动作型，但通用的为电流动作型。电流型漏电保护器主要由主开关，零序电流传感器、放大鉴幅电子电路，和脱扣装置等组成。零序电流传感器可安装在电压器中性点与接地极之间，组成全系统保护，也可装在干线或分支线上，组成干线或分支支路保护。

漏电保护原理是基于事故状态下，相电流的矢量不等于零，出现一个零序电流，当零序电流达到整定值，便使脱扣器动作，切除故障电流达到保护目的。可将漏电保护器装设于民用建筑中防止接地故障造成的伤害。

电磁式漏电保护器是较为经常使用的一种保护器其工作原理是零序电流互感器将测到的漏电电流与预定的基准值比较，如大于预定值，则零序电流互感器有输出，借助于脱扣线圈使脱扣器动作，切断电源电路,通常有两种保护方式：

1、全网总保护

发生漏电时，故障电流I经大地通过电压器接地极返回变压器中性点。使零序电流传感器一次侧有激磁电流通过，在环型铁心中产生磁通，该磁通在二次线圈上产生对应于一次电流大小的电压信号。电压信号经处理，放大，鉴幅，当达到规定值时使脱扣线圈跳闸，从而断开主开关切断故障。

2、支干线保护

在正常情况下，主回路各项电流之和等于零，因此零序电流互感器次级线圈没有信号输出，但当有漏电或发生触电时，三项电流的向量和不等于零，零序电流互感器的次级线圈就有信号输出，并使漏电保护器的脱扣线圈动作，断开主开关，迅速切断电源。

通常“配电箱的每回路都装设了保护器，进线处在装保护器就增加了保护的级数，是不必要的。其实只需装设具有隔离和开关功能的隔离电气，最好就是隔离开关[5])针对于此，在我后面的理想新城电气设计里有所应用。

2.4负荷计算的方法

2.4.1负荷计算的内容

（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务级电压供电网络、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。

求平均负荷。用来计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。

（3）需用系数法，是将用电设备容量Pe乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种方法。这种方法由于简单易行，为设计人员普遍接授。事实上只有当设备台数足够多，总密量足够在，无特大型用电设备，需用系数值才能趋向一个稳定的数值。因此，需用系数法普遍用于方案估算，初步设计和工厂大型车间变电所的施工设计。

需要系数法的计算公式如下：

用电设备组的有功，无功和视在计算负荷：

P c =K

d

P

e

(kW) (2-1)

Q c =P

c

tgф(kVar) (2-2)

S c =√P

c

2+Q

c

2(kVA) (2-3)

S c = P

c

/cosф(kVA) (2-4)

I

c

=Sc/√3Un (2-5)

配电干线或变电所的有功,无功和视在计算负荷: P c=K∑P∑(K di P ei) (kW) (2-6)

Q c = K

∑Q

∑(K

di

P

ei

tgф) (kVar) (2-7)

S c =√P

c

2+ Q

c

2 (kVA) (2-8)

I c =S

c

/√3Un (2-9)

式中 P

c

------用电设备组的设备功率，kW;

K

c

------需要系数；

tgф，cosф-----用电设备组的功率因数及功率角正切；

K ∑P K

∑Q

----有功，无功同时系数，取 0.9

2.5本工程的负荷计算和导线选择

本次设计采用需用系数法

表2-2 住宅用电负荷需要系数K X

[1]

按单项配电计算时所连

接的基本户数

按三项配电计算时所连接的基本户数

需用系数 通用值 推荐值 3 9 1 1 4 12 0.95 0.95 6 18 0.75 0.8 8 24 0.66 0.70 18 30 0.58 0.65 21

63

0.43

0.50

BV 导线穿管暗敷设持续载流量表（A ）（35°C ）

表2-3 BV 导线穿管暗敷设持续载流量表[1]

截面（m ㎡） 二根单芯 三根单芯 四根单芯 35°C 管径 35°C 管径 35°C 管径 1.0 10 15 9 15 8 15 1.5 13 15 12 15 11 15 2.5 20 15 18 15 16 20 4 26 20 24 20 21 20 6 35 20 31 20 27 25 10 48 25 42 25 38 32 16 62 32 56 32 49 32 25 82

32

73

40

64

40

负荷计算 （1）母线的选择 ①主母线1

设备负荷：ΣPe=PeL1+PeL2+PeL3

=72+96+72 =240Kw

有功计算负荷：Pc=Kd ΣPe

=0.583 240

=139.2Kw

有功计算电流：Ijs=Pca Σ/√33 UCOS ф

=139.2/1.73230.3830.9 =235A

母线为VV 22-0.6/1KV 1(43150) 2SC100型号。 ②主母线

2

设备负荷：ΣPe=PeL1+PeL2+PeL3

=96+72+96 =264Kw

有功计算负荷：Pc=Kd ΣPe

=0.583264 =153.1Kw

有功计算电流：Ijs= Pca Σ/√33 UCOS ф

=153.1/1.73230.3830.9 =259A

母线为VV 22-0.6/1KV 1(43150) 2SC100型号。 （2）配电柜里设备选择 ①配电柜P1

第一个回路①：ΣPe=72KW

Ijs=Kd ΣPe /√3UCOS Φ =1372/1.73230.3830.9 =121A

选设备和导线

断路器：SIWOG1-200A/3P

导线：BV-450/750V 4370+1335 SC70 第二个回路②：ΣPe=96KW