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高层住宅楼电气动力设计

　　摘要：本设计针对高层住宅供配电系统的现状和未来发展趋势，结合民用建筑电气设计规范，首先完成了高层住宅楼的电炊设计。其次根据住户数和户型情况进行了负荷计算，负荷计算时采用了需要系数法。然后根据计算结果和配电形式对电缆、断路器、隔离开关进行了选型，并根据安装规范对电缆、断路器、隔离开关进行了合理的安装，从而达到安全用电和节约能源的目的。又根据防雷等级完成了防雷接地系统。最后完成了高层住宅楼动力部分的施工图设计。
　　关键词：高层住宅，配电线路，防雷系统
　　ABSTRACT：ThedesigncalculatsthepowerloadwiththemethodofNeedcoefficientCalculatingwhilecombinedhigh-riseresidentialbuildingdistributionsystem’sstatusandfuturedevelopmenttrends,,thed,inaccordancewiththenumberandsizeofhouseholdstheloadiscarriedout,,cables,circuitbreakersandswitchesarechoosed,andinaccordancewiththeinstallation,cables,circuitbreakers,isolatingswitchsareinstalledreasonablely,,thedesignofworkingdrawingsonhigh-riseresidentialbuildingarecompleted.
　　Keywords:high-riseresidentialbuilding，distributionlines，lightningprotectionsystem
　　1.课题来源
　　本工程为高层塔式住宅楼，一～十八层为居住层，十九层为电梯间，二十层为水箱间及风机间。设有人防地下室及技术层。配电室、消防控制室位于技术层，泵房位于人防地下室。基础为箱型基础。本次设计之前，对该幢楼进行了详细的实地考察，并研究了该幢楼的所有电气设计图纸，结合所学理论知识，对配电线路进行了设计。
　　2.负荷计算
　　需要系数法
　　下列用电设备在进行负荷计算时不列入设备容量之内：
　　①备用生活水泵、备用电热水器、备用空调制冷设备及其他备用设备；
　　②消防水泵、专用消防电梯以及消防状态下才使用的送风机、排烟机等及在非正常状态下投入使用的用电设备；
　　③当夏季有吸收式制冷的空调系统，而冬季则利用锅炉取暖时，在后者容量小于前者情况下的锅炉设备。
　　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：
　　或
　　式中-----用电设备组的设备功率，kW；
　　-----需要系数；
　　，-----用电设备组的功率因数及功率角的正切[1]。
　　本工程供配电用需要系数法计算结果如表2-1、2-2所示。
　　表2-1本设计住户需要系数法负荷计算表
　　序号设备名称设备功率数量合计功率需要系数功率因数计算负荷
　　kWkWKxPjsQjsSjsIjs

　　1厨房
　　表2-2公共设备需要系数法负荷计算表
　　序号设备名称设备功率数量合计功率需要系数功率因数计算负荷
　　kWkWKxPjsQjsSjsIjs

　　1地下室排风排烟
　　2地下室送风排烟
　　3电梯
　　4消防电梯、排烟
　　5生活泵
　　6加压泵
　　总计
　　3.供配电系统的设计
　　各负荷等级的供电措施
　　①一级负荷：要求供电系统无论是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[2]。
　　本工程是二级负荷供电方式。
　　配电网络导线和电缆截面的选择
　　电流通过导线时，要产生电能损耗，使导线发热，若绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘损坏，甚至引起火灾。当裸导线的温度过高时，会使其接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，甚至可发展到断线。因此规定了不同材料和绝缘导线的允许载流量。在这个允许载流量范围内运行，导线的升温不会超过允许值。选择导线截面使通过相线的电流不超过导线正常运行时的允许载流量Ial，即
　　按允许载流量选择载面时要考虑到温度修正系数、电缆并列校正系数和土壤热阻系数。
　　①允许载流量与环境温度有关若实际环境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量乘上温度修正系数以求出实际的允许载流量。
　　式中，；且为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点的实际的环境温度。则：YJV型交联聚乙烯、绝缘聚氯乙烯护套的电力电缆的温度修正系数
　　BV型塑料绝缘导线的温度修正系数
　　②电缆多根并列时，起散热条件较单根敷设时差。故允许载流量降低，要用电缆并列校正系数进行校正。
　　③电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流量也应乘上土壤热阻系数校正[3]。
　　本设计线缆及开关电器的选择结果如表3-1所示。
　　表3-1线缆及开关电器的选择结果
　　序号支路名称计算电流电缆选择型号断路器选择保护电流数量
　　1厨房支路
　　2厨房总回路×1663A1
　　3地下室排风排烟机进线×1050A1
　　4地下室送风排烟机进线×1050A1
　　5电梯进线×9563A1
　　6消防电梯进线25NH-VV22-1kV-5×9563A1
　　7生活泵进线×1640A1
　　8加压泵进线×1640A1
　　9住户消防动力计量箱进线NHYJV22-4×7063A2
　　108表位住户计量箱进线×120200A5
　　11电梯、风机等电位联结线ZRYJV-1×161
　　12封闭箱
　　一、二等电位联结线ZRYJV-1×50
　　13桥架内PE铜排引出线NHYJV-4×10
　　考虑到电气设计要求的安全性、功能性、舒适性和可适应性。室内导线要选用铜芯塑料线。铜线不容易氧化和腐蚀，而且机械强度高，导电性能强，可减少因接触电阻过大电气线路接头发热起火和断线的危险，同样截面的铜线使用寿命也比铝线长，因此住宅供电中的绝缘导线应采用铜芯绝缘电线，穿管在墙内和地板内暗敷。导线截面的选择要考虑电源质量的影响，导线截面选择通常是按发热条件、机械强度、经济电流密度、电压损失等因素来考虑，往往忽视电源质量及谐波的影响，虽然城网改造已基本完成，但还是满足不了用电负荷，特别是在夏季和冬季，用电量大，线路电压偏低，导致线路负荷电流加大甚至超负荷使用，易出现跳闸及火灾事故。一旦微波炉、电脑等非线性电器投入使用，线路中就会产生谐波，谐波电流能引起线路过载，影响线路的安全，考虑到这些因素，进户线可以按计算电流在载流量表中把电线截面加大一级到两级，留有余地；插座回路按不同用途来确定导线截面。如：厨房回路因为其负荷特殊性需用4mm2铜芯导线。
　　本设计的线路敷设
　　①室外线路用镀锌钢管做保护管。
　　②配电干线电缆在强电井内桥架敷设，消防配线采用耐火型，其他为阻燃型。
　　③室内配线均选用BV-500V铜芯聚氯乙烯绝缘线穿PVC管暗敷设，水平管除图中注明FC外，其它均为现浇板中暗敷，配电箱间穿线管为钢管配线为BV-2×～BV-3×时，穿管PVC15；配线为BV-4×～BV-6×时，穿管PVC20；平面图中未注明导线截面均为。
　　4.本住宅楼防雷接地方式
　　本工程属二类防雷构筑物，需做防雷保护措施，该建筑物平屋顶有女儿墙，基础为箱型基础，具体做法如下：
　　平屋顶女儿墙上及水箱间平屋顶女儿墙上设置避雷带做接闪器，避雷线采用Φ12镀锌圆钢，支持卡子采用一25×4镀锌扁钢。
　　利用剪刀墙内结构钢筋做防雷引下线，没处引下线钢筋不少于2根，且Φ≥12mm，要求自下而上在连接处采用焊接，焊接长度不小于100mm，两根钢筋之间亦在适当处焊接，其顶部出屋顶柱须留200mm以上的钢筋头，便于避雷带与其焊接，焊接处须做好防腐、防锈处理。
　　利用箱型基础内的钢筋做防雷接地极，Z1～Z10每处用做避雷带引下线的主筋须与基础内的两根主筋焊接，结构完成后，必须通过测试点测试接地电阻。人工接地极采用垂直接地体，接地极采用Φ20镀锌圆钢，长，间距5m，采用40×4镀锌扁钢焊接，埋深。
　　自首层起，每三层利用剪刀墙水平筋和连梁主筋与引下线焊接成均压环，所以引下线，建筑物内的金属结构和金属物件等与均压环连接。
　　自距地30米高度起，每向上三层，在剪刀墙及连梁内敷设一条25×4毫米的扁钢与引下线焊成一环形水平避雷带，以防止侧向雷击，并将金属栏杆及金属门窗等较大的金属物件与防雷装置连接。
　　本工程电气系统采用TN-S制接地，为二类接地，并应互相绝缘。
　　保护接地，与防雷、弱电接地等联合接地，接地电阻不大于1欧姆，电井内设置PE铜排；
　　电源进线中性线重复接地，接地电阻不大于10欧姆。
　　参考文献
　　[1]韩桂文．高层建筑电气负荷计算分析[J]．山西：山西机械出版社，2001．
　　[2]魏谋清．高层建筑供配电设计[J]．宁德：福建建设科技出版社，2006．
　　[3]许克强．建筑电气设计技术[M]．广州：华南理工大学出版社，1994．
　　[4]苏邦礼．建筑物避雷与接地[M]．华南理工大学出版社，1988．高层住宅楼电气动力设计