建筑电气工程图设计照明配电系统图设计

二、照明配电系统图设计•系统图是表现电气工程的供电方式、电力输送、分配、控制和设备运行情况的图纸。从系统图中可以粗略地看出工程的概貌。系统图可以反映不同级别的电气信息，如变配电系统图、动力系统图、照明系统图和弱电系统图等。负荷计算•要使供配电系统在正常情况下可靠运行，就要求其中的各个元件（如电力变压器、开关设备、电缆等）必须选择合适，除了应满足工作电压和频率的要求外，还要满足正常发热的要求。这就要求对该系统中各个环节的电力负荷，根据基本的原始资料进行统计计算。•在进行建筑供配电设计时，基本的原始资料有各种用电设备的产品铭牌数据（如额定容量、额定电压）、建设规模、负荷密度等，这是设计的依据。但是，这些原始资料要变成供配电系统设计所需要的假想负荷——计算负荷，才能进行设计。•不能简单地用设备额定容量做为计算负荷，这是因为:所安装的设备并非都同时运行；运行着的设备的负荷性质不同；同类设备实际负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。•计算负荷是供电设计计算的基本依据。根据计算负荷选择电气设备和导线，并进行保护的整定计算等，是负荷计算的目的。•如果计算负荷确定过大，将使设备和导线选择偏大，导致有色金属的浪费和工程投资的增加；反之，如果确定过小，又将使设备和导线选择偏小，会使供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供配电系统的正常可靠运行。因此正确确定计算负荷具有重要的意义。•负荷计算的方法：•1）需要系数法；•2）二项式系数法；•3）计算负荷的估算方法：•①单位面积功率法（负荷密度法）•将建筑物的建筑面积A乘以建筑物的负荷密度Ks，即得到建筑物的计算负荷：•Pjs=KsA/1000•式中，Pjs—有功计算负荷，kW；A—建筑面积，m2；Ks—负荷密度，W/m2.•②单位指标法•公式：Pjs=KnN/1000•式中，Pjs—有功计算负荷，kW；Kn—单位指标，如W/床、W/人、W/户等。•负荷计算的原则：•1、在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。•2、用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线配电所的负荷计算。•3、用电设备台数较少，各台设备容量相差悬殊时宜采用二项式系数法，一般用于支干线和配电屏（箱）的负荷计算。需要系数法进行负荷计算•有功计算负荷：•式中，——计算容量（kW）；•——需要系数；•——设备容量；•无功计算负荷：•视在计算负荷：•计算电流：•式中，UN——用电设备的额定电压（单位为kV）•以上公式适用于计算三相用电设备。edjsPKPjsPdKeP)(cos/kVAPSjsjsvar)(ktgPQjsjscos33NedNjsjsUPKUSI•多个用电设备组同时工作，各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此计算总负荷时，应再计入一个同时系数（或叫同期系数，混合系数）KΣ。具体计算如下：多组用电设备计算负荷的确定•在建筑物里，除了广泛应用三相电气设备外，还有一些单相电气设备，如电灯、电炉、空调机等。•单相设备接在三相线路中，首先应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15％，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量的15％时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。单相用电设备组计算负荷的确定•由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择供配电系统中的设备和导线（包括电缆），使设备和导线在通过最大负荷电流时不致过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡（最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷10%时），就应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。住宅用电负荷需要系数选择表•说明:•①表中通用值系目前采用的住宅需用系数值，推荐值是为计算方便而提出，仅供参考。•②住宅的公用照明及公用电力负荷需要系数，一般可按0.8选取。•我国有关规程规定：高压供电的用电单位，最大负荷时的功率因数不得低于0.9；低压供电的用电单位，最大负荷时的功率因素不得低于0.85。否则，必须进行无功补偿。•380/220V三相平衡负荷的计算电流:••式中，UN=0.38kV。•例如，对计量箱AL负荷计算，查表取，)(cos/52.1cos658.0/cos3/APPUPIjsjsNjsjs85.0cos80.0dK)(25.11385.0658.0/2.798.0cos658.0/cos3/APKUPIdejsjs根据设计经验，低压动力线和10kV及以下的高压线，一般先按发热条件来选择截面，然后校验机械强度和电压损耗；低压照明线，由于照明对电压水平要求较高，所以一般先按电压损耗来选择截面，然后校验发热条件和机械强度；而35kV及以上的高压线，则可先按经济电流密度来选择经济截面，再校验发热条件、允许电压损耗和机械强度等。载流导体的选择计算按发热条件选择导线和电缆的截面：电流通过载流导体时，由于导体存在电阻，必然产生电能损耗，使导体发热。裸导线的温度升高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最终可发展到烧断线。绝缘导线和电缆的温度过高时，可使其绝缘加速老化甚至烧毁，或引发火灾事故。因此，导线的正常发热温度一般不得超过额定负荷时的最高允许值。（一）按发热条件选择相线截面按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即：导体的允许载流量，是在规定的环境温度条件下，导体能够连续承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以以下温度校正系数：按发热条件选择导体所用的计算电流，对电力变压器高压侧的导体，应取为变压器高压侧额定电流。而对并联电容器的引入线，计算电流应取为并联电容器组额定电流的1.35倍。（二）中性线、保护线和保护中性线截面的选择1.中性线（N线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量不应小于三相系统的最大不平衡负荷电流，同时应考虑谐波电流的影响。2.保护线（PE线）截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。3.保护中性线（PEN线）截面的选择保护中性线的截面应同时满足上述中性线和保护线选择的条件，即：并且，按GB50054-1995规定：采用单芯导线为PEN线时，铜芯截面不应小于10mm2，铝芯截面不应小于16mm2；采用多芯电缆的芯线为PEN线时，截面不应小于4mm2。phPENAA)1~5.0(电线电缆穿管管径及线槽、桥架横断面积填充率说明电线电缆穿管敷设时主要有低压流体输送用焊接钢管（SC）、普通碳素钢电线套管（MT）、套接扣压式薄壁钢导体（KBG）、套接紧定式钢管（JDG）、聚氯乙烯硬质电线管（PC）、聚氯乙烯半硬电线管（FPC）以及金属线槽（SR）、塑料线槽（PR）和电缆桥架（CT）。1、电线电缆穿管保护敷设根据《电气装置安装工程1kV及以下配电工程施工及验收规范》GB50258-1996：电线穿管保护时，其总截面积（包括外护层）按不大于保护管内孔面积的40%计算。根据地方标准：电线穿管保护时，管内容线面积为≤6mm2时，按不大于内孔截面积的33%计算；10～50mm2时，按不大于内孔截面积的27.5%计算；≥70mm2时，按不大于内孔截面积的22%计算。电线穿管保护时，长度在30m及以下，直线段管内径不小于电缆外径的1.5倍；一个弯曲时，管内径不小于电缆外径的2倍；二个弯曲时，管内径不小于电缆外径的2.5倍。2、电线电缆在线槽内敷设线槽内电线或电缆的总面积（包括外护层）不应超过线槽内截面的20%，载流导线不宜超过30根。控制、信号或其相类似的线路，电线或电缆的总截面积不应超过线槽内截面积的50%，电线或电缆根数不限。地面内安装金属线槽，线槽内电线或电缆的总截面积（包括外护层）不应超过线槽内截面的40%。3、电缆在桥架内敷设在电缆桥架上可以无间距敷设电缆，电缆在桥架内横截面的填充率：电力电缆不应大于40%；控制电缆不应大于50%。低压断路器低压断路器（Q）又称低压自动开关、自动空气开关或空气开关等，它既能带负荷接通和切断电路，又能在短路、过负荷和低电压（失压）时自动跳闸，保护电力线路和电气设备免受破坏，被广泛用于发电厂和变电所，以及配电线路的交、直流低压电气装置中，适用于正常情况下不频繁操作的电路。低压断路器种类很多。按用途分，有配电用、电动机用、照明用和漏电保护用等；按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器；按极数分，有单极、双极、三极和四极断路器。小型断路器可经拼装由几个单极的组合成多极的。配电用断路器按结构分，有装置式（塑料外壳式，MCCB）和框架式（万能式，ACB）。•按极数分：•1P：只有一根火线进入断路器，零线在公共端上；•1P+N：火线和零线同进入断路器，但零线是常闭的；•2P：火线和零线同进入断路器，二者都是常开，跳闸时同时断开；•3P或4P等。•1P＋N：用于单相电路，相线带保护，N线不带保护，仅隔离，发生短路时，由相线切断后，带动N线隔离，N线隔离时相线已断开，但时间间隔很短，宏观表现就是一起断开。•2P：用于单相回路时，N线也带保护，如果由于N线保护而动作，必须能同时切断相线。•一般单相回路最好用1P＋N，不宜用2P，若谐波较大或爆炸环境（1区）等因素，N线需要保护，选2P更合适。•国家规范规定，插座（需人操作）、卫生间回路（潮湿场所）等必须加装漏电保护，有的配电箱总开关用漏电保护，其它回路不用，但这样如果一处有故障会影响其它回路，故障也很难查找，所以，一般的做法是：总开关为2P（断电后使N线也能断开，与外电路完全隔离），插座和卫生间等回路各装漏电，照明回路装1P，因为照明回路漏电率相对于其它回路要小很多，考虑成本等综合因素，选择1P是完全可以的。•低压断路器选择的一般原则：•（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；•（2）额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；•（3）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；•（4）短路断流能力应不小于线路中最大的短路电流。在校验断流能力时，线路中最大的短路电流应是指IK(3)或Ish(3)(ish(3))。①对万能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02S以上时，即：≥或≥②对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，其分断时间在0.02S以下时，I∝≥I(3）一、低压断路器脱扣器的选择和整定1．过电流脱扣器的选择和整定（1）过电流脱扣器额定电流的选择过电流脱扣器的额定电流IN·OR应不小于线路的计算电流IC，即：IN·OR≥IC（2）过电流脱扣器动作电流的整定①瞬时过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器的动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPK，即：IOP(0)≥Krel·IPK式中，Krel为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW、ME型等，Krel=1.35；对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等，Krel=2~2.5。根据动作电流IOP(0)计算值和瞬时过电流脱扣器的技术数据，确定其动作电流整定值，它是指额定电流In的倍数，例如：过电流整定到额定电流的1.2、10倍，就写成Ir=1.2In、10In等。②短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流IOP(S)应躲过线路短时出现的尖峰电流IPK，即：IOP(S)≥Krel·IPK式中，Krel为可靠系数,取1.2。短延时脱