建筑电气设计说明正文

1 前 言

1.1建筑电气概述

随着社会进步和技术发展，建筑电气技术也有了质的飞跃，建筑电气技术已经成为现代建筑的重要内容之一。就概念而言，建筑电气包含的内容十分广泛，只要涉及建筑内的电气系统，都可以包含在建筑电气的技术范围内，它既包含了传统的强电内容，也包含了建筑设备自动化、建筑消防与安防、电缆电视等弱电内容。

目前，科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、有线电视等系统的要求越来越高，这就使得建筑电气设计的理论体系和实践经验日趋成熟，并开始走向高品质、多功能领域。但在建筑电气设计实践中，仍有一些问题值得进一步探讨，促使其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。 1.2工程概况 (1)工程名称：

某电业局综合楼 (2)工程简述：

本工程为框架结构，建筑结构的类别为二类高层建筑。地下1层，地上13层(其中13层为机房层)，建筑总高度为48.9米，面积约为1.75万平方米。其中，在地下一层设高低压配电室、泵房及各类机房；一层设消防控制中心，电视监控控制中心；顶层为电梯机房、水箱间；其余房间为各种办公室和会议室等。另外，在每楼层各有一强电间和弱电间。该建筑物共有电梯2部，其中1部兼做消防电梯。 1.3设计内容 (1)低压配电系统 (2)照明系统 (3)防雷接地系统

(4)火灾自动报警系统 (5)电视监控系统

2 照明及动力系统

电气照明设计的基本要求是适用、经济、美观。

照明设计的目的一方面是给周围的各种对象以适宜的光分布，人们通过视觉能够正确识别欲知的对象和确切了解自身所处场所的环境状况；另一方面则要创造满足生理和心理要求的室内空间环境，使人从精神上感到满意。

本系统主要包括普通照明、应急照明和动力及插座的设计三大部分。 2.1照明方式确定

照明方式是指照明灯具按其布局方式或使用功能而构成的基本形式，根据现行规范，照明方式可分为一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明四种。 2.1.1一般照明

为照亮整个场所而设置的均匀照明称为一般照明。为了使整个照明场所获得均匀明亮的水平照度，工程实践中往往采用照明灯具在整个照明场所基本均匀布置的照明方式。工作场所、公室、体育馆、教室、会议厅、营业大厅等场所都广泛采用一般照明方式。 2.1.2分区一般照明

对某一特定区域如进行工作的地点，设计成不同的照度来照亮该区域的一般照明称为分区一般照明。工程实践中，若同一场所内有不同照度要求的时候，应采用分区一般照明。 2.1.3局部照明

特定视觉工作用的，照亮某个局部而设置的照明称为局部照明。局部照明仅限于照亮一个有限的工作区，通常采用从一个最适宜的方向装设家小功率的台灯、射灯或反射型灯泡，其优点是灵活方便、节电、易于调整和改变光的方向。

注意：工作场所内不应只装设局部照明而无一般照明。 2.1.4混合照明

由一般照明和局部照明共同组成的照明称为混合照明。混合照明实在一般照明的基础上，在需要提供特殊照明的局部采用局部照明。其优点是利用局部照明增加工作区的照度，

可以有效地减少工作面的阴影和光斑，减少照明设施的总功率。

本工程是十三层的电业局综合楼采用一般照明方式，对于特殊场所，如会议室等可采用混合照明的形式。 2.2 照明种类确定

根据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定将照明种类分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、障碍照明五种。 2.2.1正常照明

在正常情况下使用的室内外照明称为正常照明。正常照明可以满足基本的视觉功能要求，是应用最多的照明种类。工作场所均应设置正常照明，正常照明可以单独使用，也可以与应急照明和值班照明同时使用，但控制线路必须分开。 2.2.2应急照明

因正常照明的电源失效而启用的照明称为应急照明。应急照明与人身安全和建筑物、设备安全密切相关。当电源中断，特别是建筑物内发生火灾，或其他灾害而电源中断时，应急照明对人员疏散、保证人身安全，生产或运行中进行必要的操作或处理，防止再生事故的发生，都占有特殊地位。应急照明分为疏散照明、安全照明和备用照明三类。

疏散照明作为应急照明的一部分，用于确保疏散通道被有效的辨认和使用的照明，疏散照明又分为出口标志、疏散指示标志和疏散照明；安全照明用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明；备用照明用于确保正常活动继续进行的照明。

应急照明的设置应根据建筑物的设置层数规模大小，及其复杂程度综合考虑建筑物内聚集人员的多少及这些人员对该建筑物的熟悉程度等因素确定。一般情况下，需要确保人员安全的出口和通道应设置疏散照明；需要确保处于潜在危险之中的人员安全的场所应设置安全照明；需要确保正常工作或活动继续进行的场所应设置备用照明。 2.2.3其他照明

非工作时间为值班所设置的照明，称为值班照明；根据警戒防范范围的需要，用于警戒而安装的照明为警卫照明；在可能危及航空安全的建筑物或构建物上安装的标志灯为障

碍照明。

根据此建筑具体情况，各个办公场所、公共场所均设置正常照明，走廊、楼梯及重要场所（如消防控制室、变配电室等）在装设正常照明的情况下，亦装有应急照明。 2.3光源的选择

电光源泛指各种通电后能发光的器件。通常电光源可分为固体发光光源和气体放电光源两大类。固体发光光源主要包括白炽灯、卤钨灯、场致发光灯、半导体灯；气体放电光源包括荧光灯、低压钠灯、高压钠灯、高压汞灯和金属卤钨灯等。

选择照明光源是应符合国家相关标准的有关规定，在满足显色性、启动时间等要求条件下，根据光源的光通量、灯具的效率及镇流器等，结合其寿命和价格再进行综合技术经济分析比较后确定。根据本建筑物的特点，选择细管径直管型荧光灯作为主要照明光源，这也符合了《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的相关规定。

根据房间功能和用途的不同，选择不同的照明光源。表2.1中列举了本工程中所用光源的型号及主要参数。

表2.1 光源型号及主要参数

2.4正常照明计算 2.4.1照度计算

照度计算是照明工程设计过程中必不可少的环节，同样也是最为重要的环节之一。在室内一般照明系统中，大多数场所都要求工作面上具有较均匀的照度，此时往往是以工作面上的平均照度值为指标来评价照明的质量，因而照度标准中规定的不同场所参考面上的照度推荐值大多是指平均照度。虽然平均照度不能准确地表示出某一点的照度或被照面的照度分布，但在工程实践中都具有重要的实际意义。

工作面上的平均照度实际上就是落在工作平面单位面积上的光通量，计算一般照明平

均照度的方法主要是利用系数法。

用利用系数法可以再已经知道房间特性和灯具数量的情况下，计算工作面上的平均照度；也可以在已经房间特性和照明要求的情况下，计算达到照明要求所需要的灯具数量。计算公式为：

EavN

NUK

（2-1） A

EavA

UK （2-2）

式中 Eav——工作面上的平均照度，lx; ——每个灯具中光源的总光通量，lm; N——光源数量；

U——利用系数，利用各灯具利用系数表查询确定； A——工作面面积，m2；

K——维护系数，其值如表2.2所示。

表2.2 维护系数

由于利用系数法既考虑了由灯具直接投射到工作面上的光通量，又考虑到了室内各表面之间照通量的多次反射影响，因此，在符合适用条件中的场合下，该方法能够得到比较准确的计算结果。但是此方法比较复杂，计算量比较大，因此在实际做工程的过程中，多采用功率密度法进行照度的计算。本工程的照度计算就采用功率密度法，计算出照明器的个数后采用利用系数法进行验证。

功率密度法计算光源数的公式为：

N

LPD*AP （2-3）

其中LPD——照明功率密度，W/m2； A——房间或者场所的面积，m2； P——每个光源的功率，W。

下面重点研究一下上式中出现的LPD即照明功率密度LPD标准值。该参数作为建筑照明节能评价标准。这就要求我们在照明设计的过程中，将节能作为实施绿色照明过程中一个非常重要的环节。照明节能所准寻得原则是必须在保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能的做到节约照明用电。主要涉及到照明器材的选用、照度标准和照明方式的选择，以及保证照明质量等内容。

《建筑照明设计标准》（GB-50034-2004）规定了棋类建筑的常见房间或场所的LPD最大限值，并作为强制性条文发布。LPD限值是规定一个房间会场所的照明功率密度最大允许值，设计中实际计算的LPD值不应超过标准规定值。

LPD值的计算公式为：

PLPD

A （2-4）

其中LPD——照明功率密度值，W/m2；

P——每个光源的输入功率（包括灯具中光源的总额定功率和光源配套镇流器或

变压器的总功耗），W；

P——房间或场所达到规定的照度标准值时所需光源的总输入功率，W；

A——房间或场所的面积，m2。

注意，现行国家照明设计标准规定了两种功率密度值，即现行值和目标值。现行值是根据对国内各类建筑的照明能耗现状调研结果，我国建筑物照明设计标注以及光源和灯具等照明产品的现有水平，在参考过你外有关照明节能标准的基础上，经过综合分析研究后制订的。而目标值则是预测到几年后随着照明科学技术的进步、光源的灯具等照明产品性能水平的提高，照明能耗会有一定长度的下降而制订的。目标值比现行值降低约为10%至20%。

在实际的工程设计中，我们要求房间的LPD值必须小于该房间所要求LPD的现行值，并尽量接近于LPD的目标值。

表2.3列举了本工程中所涉及各场所的照度要求及其功率密度。

表2.3 各场所照度要求及功率密度

2.4.2照度计算举例

由于本工程楼层较高房间繁多，故在此只对典型房间进行照度计算，其余房间照度计算的方法类似，在此不做一一赘述。

现以二层面积为7.8m*7.2m的普通办公室为例进行计算：

该房间面积A=7.8*7.2=56.12m2，层高3.60米。照明灯具选用2*36W嵌入式双管格栅荧光灯，安装高度为3.0m。

该房间选取0.75水平面作为参考平面，要求其平均照度约为300lx，功率密度LPD(现行值)=11W/m2,LPD（目标值）=9W/m2，这里取LPD=9W/m2 。

（1）灯具个数的计算：

N

LPD*AP 9*56.12 2*36

=7.01(只)

考虑到布置灯具的美观和方便，选取灯具的个数为6只。

（2）用利用系数法校验该房间的平均照度 10求空间系数：

已 知：地板空间高度： hfc=0.75m

顶棚空间高度： hcc=0.60m 室空间高度 ： hrc=2.25m 房间长度 ： L=7.8m 房间宽度 ： W=7.2m 空间比RCR的： RCR=

5hrc(LW)

LW

=

5*2.25*(7.87.2)

7.8*7.2

=3.01

20求利用系数：

由于房间的装饰以白色为主，反射效果较好，可以近似地确认：

有效空间反射比：ρcc=70% 有效地板反射比：ρfc=20% 墙面平均反射比：ρwc=50%

确定利用系数：

查表：《电气照明技术》（第二版）附录1-2表得：

当RCR=4，ρcc=70%，ρwc=5%时 U=0.46 当RCR=3，ρcc=70%，ρwc=5%时 U=0.53

则利用直线内插法求利用系数：

当RCR=3.01，ρcc=70%，ρwc=5%时 U=0.52

30利用系数法验证：

查表2.1可知，T8型直管荧光灯的光通量为3350lm，该房间选用的是双管荧光灯，

则总光通量为：2×3350lm

验证所选用的灯具的个数是否能达到该房间所要求的照度水平，计算公式如公式2-1所示。

NUK

A

2*3350*6*0.52*0.80



52.16Eav

=316.28lx>300lx

故选用的灯具的个数符合要求。 2.4.3各层光源数量统计

其它各层各房间的灯具数量的计算如2.4.2，灯具数量及布置方式详见各层电照平面图。

2.5应急照明计算 2.5.1应急照明照度值

应急照明照度的高低，除视觉条件外，还同一个国家的经济水平、能源条件相关。规定主要疏散通道的照度不应低于0.5lx，安全照明和备用照明的照度不应低于一般照明的5%和10%。 2.5.2应急照明的设置

本工程中的应急照明是与正常照明配合使用的。每个应急照明灯均采用双电源供

电，经过灯具的导线的数量为四根，其中有两根火线，一根中性线和一根接地线。两根火线来自不同的电源，所选用的导线必须是耐火型或者阻燃型。应急照明灯平时作为普通照明使用，当发生火灾或者其他特殊状况下，切断普通照明的供电电源。在配电箱内的双电源转换器将供电电源转换为应急照明电源。与此同时，接触器强制启动，点亮应急照明灯具。

2.5.3疏散照明的设置

疏散照明应根据建筑物的层数、规模大小、复杂程度、建筑物内铁路和活动的人员多少、建筑物的功能、生产或使用特点等因素确定。

疏散照明按功能分为两个类别：一是指示出口的疏散标志灯；二是疏散通道上的方向指示灯。下面分别说明其布置和安装要求。

（1）指示出口的疏散标志灯布置与安装

10布置在通向室外的出口和应急出口；多层建筑内各楼层通向疏散楼梯间或防烟楼梯间前室的门上；大面积厅、堂、馆通向室外或疏散通道的出口处。

20出口标志应安装在出口门内侧，通常安装在门上方，距地高度为2.0-2.5m为宜。可以明装也可暗装。

（2）疏散通道上的方向指示登的布置与安装

10在建筑物内疏散走道上或公共厅堂内任何位置的人员，都能看到疏散标志，以指示疏散方向，直至到达出口；

20指向标志的布置和安装:指向标志布置在疏散走廊中，安装距离不超过20m，距地0.5m处。

2.6照明平面图绘制要求

根据《建筑照明设计标准》GB 50034-2004照明配电及控制部分规定：

（1）每个照明单相分支回路的电流不宜超过16A，所接光源数不宜超过25个；每个插座的计算容量为100W并且每个插座回路的插座个数不应大于10个；连接建筑组合灯具时，回路电流不宜超过25A,光源数不宜超过60个；连接高强度气体放电灯的但相分支回路的电流不应超过30A。

（2）照明配电箱宜设置在靠近照明负荷中心，便于操作维护的位置。 （3）供电半径应满足要求，一般不超过30米。 （4）插座不宜和照明灯接在同一分支回路。

（5）供电气体放电灯的配电线路宜在线路或灯具内设置电容补偿，功率因数不应低于0.9。

（6）每个照明开关所控光源数不宜太多，每个房间灯的开关数不宜少于两个（只设置一只光源除外）。

（7）房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜按下列方式分组控制：所控灯列与侧窗平行，生产场所按车间、工段或工序分组，电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。

2.7照明负荷计算

负荷计算是合理选择配电系统的设备、元件和材料的基础。如果负荷计算过小，依此选择设备和载流部分有过热危险，轻者使线路或配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。反之负荷计算过大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电主系统安全经济运行的必要手段。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）中提出，在初步设计和施工图设计阶段，照明负荷宜采用需要系数法计算。采用需要系数法进行照明负荷计算时，应首先统计出各分支线路的照明设备的总安装容量，然后求出各照明分支线路的计算负荷，最后求照明干线、低压总干线、进户线的计算负荷。 2.7.1照明分支线路设备容量计算

（1）对于热辐射含光源的白炽灯等，照明分支线的设备容量等于个灯管的额定功率Pn之和，即

Pe=Pni （2-5）

in

(2)对于气体放电灯，设备容量等于灯管的额定功率Pn与镇流器、触发器等附件的功率损耗之和，则

Pe=(1)Pni （2-6）

in

式中——镇流器等电器附件的功率损耗系数。荧光灯所用镇流器的功率损耗系数如表2.4所示。

表2.4 镇流器功率损耗系数表

（3）对民用建筑内的插座，当不能明确接入的设备时，每组插座按100W计算。 2.7.2照明分支线路负荷计算

照明分支线路的计算负荷等于接于线路上照明设备的总容量Pe，即

Pjs=Pe （2-7）

式中 Pjs——分支线路的计算负荷，kW;

Pe——分支线路中照明设备的总容量，kW。 2.7.3照明干线负荷计算

照明负荷一般都属于单相用电设备，设计时，首先应当考虑尽量将他们均匀分接到三相线路上，当计算范围内的单项设备容量之和小于三相时总设备容量的15%时，按三相平衡负荷确定干线的计算负荷，即

Pjs=KnPe （2-8）

式中Kn ——需要系数

当照明负荷为不均匀分布时，照明干线的计算负荷应按三相中负荷最大的一相进行计算，即求出照明干线的等效三相负荷，即

Pjs=3KnPem (2-9）

式中 Pem——指最大一相的装灯容量，kW；

Kn ——需要系数

因为本工程是某电业局综合楼项目，主要的场所为办公室，所以这里Kn取0.7-0.8。 2.7.4计算电流

（1）一种光源的单相照明线路的计算电流为

Ijs=Pjs/Upcos （2-10）

式中 Ijs——单相照明线路的计算电流，A;

Up——照明线路额定相电压，V;

s——光源的功率因数; co

Pjs——单相照明线路的计算负荷，W。 （2）一种光源的三相照明线路的计算电流为 Ijs

pjs3　Ucos

φ

（2-11）

式中 Ijs——三相照明线路的计算电流，A;

Ul——照明线路额定相电压，V;

cos——光源的功率因数;

Pjs——三相照明线路的计算负荷，W。 2.7.5照明负荷计算

下面以二层为例子，具体阐述照明负荷计算的过程。 （1）照明分支线路的计算。

选用11.2m*7.2m的普通办公室。

该房间共有6只嵌入式双管格栅荧光灯，照明回路的编号为WL3； 房间的照明设备容量为Pe=0.576kW 计算容量为Pjs=Pe=0.576kW 计算电流为Ijs=2.45A （2）回路导线及断路器型号的选择

查《电气照明技术》（第二版）附录3-11得

BV型电线穿硬塑料管敷设的载流量（A）如表2.4所示。

表2.5 BV型电线穿硬塑料管敷设的载流量（A）

为了安全照明线路所用的导线截面积应尽量大一些，故该回路导线截面积为2.5 mm2 导线敷设方式具体表示如下：

BV-3*2.5-CT-(PC15-CC,WC)

其中CT——桥架；

PC——塑料管； CC——沿屋顶敷设； WC——沿墙面敷设

选用断路器的型号为S251S-C16，其额定电流为16A。 校验导线：

校验机械强度：穿金属敷设的铜芯导线最小截面为Amin=1.0mm2，满足机械强度要求。

校验断路器：

低压断路器选择应满足断路器壳架等级额定电流（指塑课或框架中所能装的最大过电流脱扣器的额定电流）和断路器的额定电流（过电流脱扣器的额定电流）应大于或等于线路的计算电流。该产品符合要求。其余各回路，验证方法与此类似。

该楼层各回路负荷、导线截面及断路器型号如下表2.5所示。

表2.6 楼层照明负荷统计表

（3）动力插座回路的计算

在本次设计中，将普通动力插座和普通照明回路共用同一配电箱，空调插座则另设单独配电箱。下面对该层动力插座作简单介绍和计算。

选择编号为WX1的插座回路作详细计算。设单个普通插座的计算容量为0.1KW，该回路拥有插座的个数为10个，则：

该房间的动力插座回路设备容量为Pe=1.00KW 计算容量为Pjs=Pe=1.00KW 计算电流为Ijs=5.68A

根据表2.4的数据，选择插座回路导线的截面积为4 mm2 导线敷设方式具体表示如下：

BV-3*4-CT-(PC20-CC,WC)

其中CT——桥架；

PC——塑料管； CC——沿屋顶敷设； WC——沿墙面敷设。

与照明回路所选用的断路器相比，插座回路应选用带漏电保护器的断路器，所选用的断路器的型号为S252S-C20，动作电流为30mA。当发生意外时，该断路器同时断开相线和中性线，具有很好的保护作用。

该房间各个插座回路的符合统计如表2.6所示。

表2.7 楼层动力插座负荷统计表

（4）照明干线的计算

该楼层的总负荷为：Pe=10.02kW

计算负荷：Pjs=8.89kW（功率因数取0.8） 计算电流： Ijs=16.88A

楼层配电箱2AL1选用的断路器型号为：S253S-C50,

导线截面及敷设方式为：YJV-5*16-CT。

经校验，该导线的型号和断路器的型号满足要求。 （5）应急照明线路符合的计算

本工程中，应急照明最大的特点就是与普通照明相结合，设置双控开关，一般状态下，作普通照明使用，当特殊情况下，应急照明箱内的电源转换器和接触器发生动作，将其切

换到应急照明状态。

下面以一层应急照明配电箱1ALE1为例，进行负荷的计算。 同样选取某一应急照明回路，这里取编号为WE1的回路。 该回路的设备容量Pe=0.29kW 计算容量Pjs=0.29kW 计算电流Ijs=1.11A

根据计算电流的大小，选择导线的截面积为2.5 mm2

这里需要特别说明的是，该回路的导线根数为4根，其中有两条是来自不同供电电源的相线。同时，为了配合消防用，选用阻燃型BV电线，且穿钢管敷设。

导线敷设方式具体标注如下：

ZR-BV-4*2.5-SC15-CC,WC

在选用型号为S251S-C16的断路器作为普通照明回路用外，在另一路电源线上安装HSC-12型接触器，此接触器具有强起的功能。

该应急照明配电箱负荷统计情况如表2.7.

表2.8 应急照明负荷统计表

（6）其余各楼层照明配电箱的计算同上，详见各照明系统图、应急照明系统图。 2.8楼层动力的计算

本工程中，楼层内主要的动力设备为空调。根据房间大小的不同，选择不同规格的空

调。单相空调设备容量为1.2kW，而大批量的空调则采用三相空调，其设备容量为3kW。

2.8.1单线动力负荷的计算

以动力配电箱2AP1为例，进行计算的举例。 （1）配电支路负荷的计算。

选择编号为WK1的空调回路，该回路中共有两台单相空调，则 设备容量Pe=2.4kW 计算容量Pjs=1.8kW 计算电流Ijs=8.18A

根据计算电流的大小，选择导线的截面积4mm2，导线的具体型号及敷设方式如下： BV-3*4-CT-(PC20-WC,FC)

该回路所选用的断路器的型号为S252S-C20，其额定电流为20A。另外需要指出的是该断路器带有漏电保护装置的，其动作电流为30mA。 该配电箱各个支路的负荷统计如表2.8所示。

表2.9 配电箱2AP1负荷统计表

（2）配电干线负荷的计算

该动力配电箱的设备容量Pe=14.40kW 计算容量Pjs=10.80kW 计算电流Ijs=16.41A

根据干线电流的大小，干线所选用的断路器的型号为S253S-C50； 电力电缆的型号为YJV-5*16-CT。 经校验，该断路器的型号及电力电缆的型号满足要求。

（3）其他配电线的负荷计算参照2.8.1。计算后的各个动力配电箱的负荷计算，导线选择及断路器的选择详见各楼层动力系统图。 2.8.2三相动力负荷的计算

在各楼层中，三相动力设备主要为三相空调，下面以配电箱1AP2为例，进行负荷

的计算。

（1）配电支路负荷计算。

选择编号为WPK1的三相空调回路。则 设备容量Pe=3.00kW 计算容量Pjs=2.25kW 计算电流Ijs=3.42A

所以选择的导线截面积为6mm2，导线的型号及敷设方式如下： BV-5*6-CT-(PC25-WC,FC)

选用断路器的型号为S252S-C32，额定电流为32A。该断路器带有漏电保护，动作电流为30mA。

配电箱各个回路负荷情况如表2.9所示。

表2.10 配电箱1AP2各回路负荷计算统计表

(2)配电干线负荷计算。

该三相动力配电箱的设备容量为Pe=9.00kW 计算容量为Pjs=6.75kW 计算电流为Ijs=10.26A

所以选取导线的截面积为10mm2，具体标注为BV-5*10-CT-(PC32-WC,FC);断路器的型号为S252S-C50。

经校验，导线和断路器满足要求。

2.9小结

在本系统中，主要是对各楼层照明及动力进行计算，根据计算结果选择导线的截面积及其敷设方式，选择断路器的型号。照度计算中，运用功率密度法算出所需要的灯具的数量，再用利用系数法进行校验。动力计算主要是对空调回路而言的。

3低压配电系统

3.1低压配电概述

本工程属于二类高层建筑，消防设备及重要用电设备按二类负荷要求供电，其余用电设备按三类负荷供电。

本工程正常电源由城市电网引来两路10kV独立电源，至配电室。两路10kV电源独立供电，互为备用。当一路电源故障时，另一路电源不受影响，且能在规定时间内能负担全部二级负荷的供电。

本工程在底层设置一座变电站，设有10kV中置式高压开关柜，干式变压器和低压固定式接线配抽出开关配电柜、低压电容补偿柜、电能计量柜等，设量两台（630kVA）环氧树脂浇注低躁音干式变压器，在低压侧设置成套静电容器自动补偿装置，以集中补偿形式使高压侧功率因数提到0.95。 3.2负荷计算

负荷计算一般采用需要系数法。 计算电流:

Ijs

kxPe383cos

（3-1）

式中 Pe为各层配电箱容量。

用电设备组计算负荷：

PjsknPe （3-2）

QjsPtg （3-3）

SjsPjsQjs （3-4）

2

2

配电干线计算负荷

P30ktP （3-5） Q30ktQ （3-6）

S30P30Q30 （3-7）

2

2

I30

S303

（3-8）

式中 Kt——同时系数；

Kn——需要系数；

QC——用电设备组无功功率，kVAR； P——电设备组有功功率，kW； S——视在功率，kVA。

由于本工程同时采用两个变压器对建筑物供电，故尽量使变压器所带的负荷均衡。所以对该建筑的各个回路进行分配，选取其中一低压配电干线作计算说明。

这里选用编号为FWL2的照明回路进行计算。该回路所带的负荷为一二三层正常照明负荷，即对照明配电箱1AL1、2AL1和3AL1供电。首先对每个支路进行负荷统计和计算。

表3.1记录着三个楼层配电箱的负荷。

表3.1 FWL1回路各个配电箱负荷统计表

对于该回路，取需要系数Kd=0.9 则此低压配电干线上

设备容量Pe=13.33+1.02+13.12=36.47kW

计算功率P30=Kd*Pe=32.83kW

无功功率Q30=3.5+6.77+3.45=13.72kVAR 视在功率S30=35.39kVA 功率因素Cosφ=P30/S30=0.93 计算电流I30=54.08A

其余配电干线的计算方法和干线FWL1的计算方法类似，只不过是所选用的需要系数不同而已。另外，对于该建筑物内的重要负荷，如应急照明负荷、消防泵房负荷、消防电梯及普通客梯负荷等，应采用双回路供电。在统计低压干线负荷时只计算主要供电回路，

对于配用供电回路不予考虑。

各配电干线负荷统计如表3.2所示。

表3.2 配电干线负荷统计

3.3低压配电及电缆选择

低压供配电线路至重要设备配电方式采用放射式，以提高供电可靠性，至一般设备配电方式采用放射与树干混合方式配电。应急照明及消防主干线采用ZR-YJV-1kV型阻燃交联电缆，沿电缆桥架敷设；所有消防及重要设备供电均设置双电源末端自动切换设备，选用质量可靠的切换开关，以保证供电的可靠性。

根据各个干线的电流的大小，选择相对应的导线截面。考虑到未来用电负荷可能增加，同时保证用电安全，本工程中所选用的导线的型号偏大。

表3.3为YJV电力电缆允许载流量查询表

表3.3 YJV型电力电缆载流量（A）

对于编号为FWL2的配电干线而言，其计算电流I=54.08A，根据表3.3可知，在考虑安全雨量的情况下，选用的导线截面积为35mm。由于采用三相五线制供电，选用中性线的截面积不应小于相线截面积的一半，所以本回路选用的中性线的截面积为16。

该回路导线型号和敷设方式具体标注如下：

YJV-(35*3+16*2)-CT

注：由地下室配电室向上至各楼层强电间的电力电缆走纵线桥架。 各低压配电干线电缆具体型号及其敷设方式详见低压配电系统图。 3.4保护电器的选择 3.4.1低压断路器的选择

低压断路器又叫低压自动空气开关，出具有一般开关通断电路的功能外，同时还具有反应系统的故障状态，判断是否需要分断电路，并执行分断动作的功能，是一种既能开合

负荷电流，又能分断短路电流的开关电器。

低压断路器按其结构形式可分为框架式、塑壳式和小型模块式。

万能式又称框架式，一般具有热脱扣器、瞬时动作和带短延时动作的电磁脱扣器，分别作为长延时、短延时和瞬时脱扣器用，可实现选择性动作。万能式的断路器的容量较大（1000～4000A），主要用于低压配电柜中，作为干线的电源控制开关及保护；塑壳式断路器一般具有热脱扣器和电磁脱扣器，分别作为长延时和瞬时动作的脱扣器用，用于系统配电干线，或配电支干线的保护，长延时脱扣器动作值与瞬时脱扣器动作值成固定倍数关系，但长延时脱扣器可成级数调整；模数化小型断路器一般只具有热脱扣器和电磁脱扣器，一般只用于系统末级配电回路的控制和保护，小型断路器瞬时脱扣器动作值与长延时脱扣器动作值成固定的倍数关系，且其值不可调。

进线柜、联络柜以及各配电干线中使用的断路器为塑壳式断路器，各楼层照明配电箱、动力配电箱中采用的是模数化小型断路器。

就上述配电干线FWL2而言，选用的断路器的型号为T3N250TMAR100FFC3P,其壳架电流为250A，额定电流为100A。其主要特点是采用脱扣器的类型为TMA，即热脱扣器可调、磁脱扣器亦可调。

本系统设计中选择的断路器型号、规格详见低压配电系统图。 3.4.2电流互感器的选择

电流互感器是一种变换电流的互感器，其二次侧额定电流一般为5A，电流互感器通过采用不同的变比来实现大电流的测量。电流互感器在三线电路中，有四种常见的接线方案：

（1）一相式接线 电流线圈通过的电流，反应一次电路相应相的电流。这种接线通常用于负荷平衡的三相电路，如在低压动力线路中，供测量电流或接过负荷保护装置之用。

（2）两相V形接线 这种接线也称为两相不完全星形接线。在继电保护装置中，这种接线称为两相两继电器接线。在中性点不接地的三相三线制电路中，广泛用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。

（3）两相电流差接线 这种接线适于中性点不接地的三相三线制电路的过电流继电保护。

（4）三相星形接线 广泛应用在负荷一般不平衡三相四线制系统中，也用在负荷不平衡的三相三线制系统中，用作三相电流、电能测量及过电流继电保护。

电流互感器类型很多，有单匝和多匝式；按准确等级分：测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级。选择电流互感器时候应遵循一次侧额定电流比正常工作电流大三分之一左右，且满足准确度等级的要求。

在设计中，按照各配电干线计算电流的1.5倍为标准选择电流互感器。就干线FWL2而言，计算电流为I30=54.08A，则I=81.12A，选用的电流互感器型号为LNS2 100/5A。

各个干线所选用的电流互感器型号及规格见低压配电系统图。 3.5 变压器选型 3.5.1变压器负荷计算

（1）T1变压器所带负荷计算。

T1变压器所带主要负荷，合计设备总负荷284.82kW包括各楼层动力设备，主要为地下室一至六层各层总配电箱。包括普通照明及插座动力，应急照明，生活水泵，消防泵房动力，另外预留若干备用负荷。

负荷分布见低压配电系统图（一）。

需用系数Kd取0.75，补偿前功率因数取0.80，则有cosφ=0.80，可知，tanφ=0.75 则有功功率：P30=Kd·Pe=0.75×284.82=213.62kW 无功功率：Q30=tanφ·Pjs=0.75×213.62=160.22kVAR 补偿前的视在功率：

S30=P30Q30=267.03kVA

若功率因数由0.80补偿到0.95，则tanφ=0.33 则需要补偿的无功功率：

Qc=P30（tanφ1-tanφ2） =213.62*（0.75-0.33） =89.73kVAR

故补偿后的视在功率：

S30=P30(Q30Qc)2=225kVA

22

2

另加上20%的余量。则变压器的容量S=S30×1.2=270kVA，

由于计算所得，需要补偿的无功功率QC=89.73kvar，则变压器的低压侧选择一个成套的电容自动补偿柜，容量为100kvar，自动补偿。

（2）T2变压器所带负荷计算。

T2变压器所带的主要负荷，设备总负荷：Pe=236.04KW.其中包括电梯动力，主要为七层至机房层各层总配电箱，包括七层至机房层动力、照明及插座、应急照明，客梯电源和消防电梯电源等，另外，预留部分备用负荷。

负荷分布见低压配电系统图（二）。

需要系数取0.75。补偿前功率因数为0.80，补偿后将达到0.95，则tanφ1=0.75， tanφ2=0.33，则：有功计算负荷：P30=0.8×Pe=0.75×236.04=177.03kW

无功功率：Q30=tanφ1×P30=0.75×177.03=132.78kVAR， 则补偿前视在功率：

S30=P30Q30=221.30KVA

若功率因数补偿到0.95。 则需要补偿的无功功率：

QC=P30（tanφ1-tanφ2）

=177.03×（0.75-0.33） =74.36KVARr，

故：补偿后的视在功率：

S30=P30(Q30Qc)2 =187kVA

同样需要考虑20%的余量，则变压器的容量：S=1.2Sjs=1.2×187=225kVA

由于计算所得，需要补偿的无功功率QC=74.36kVAR，则变压器的低压侧选择一个成套的电容自动补偿柜，容量为100kVAR，自动补偿。 3.5.2变压器型号的确定

在低压配电系统时设计，考虑到在某些特殊状况下，可能有一台变压器无法正常工作。这时就要求另外一台变压器需能承受整个建筑物除去消防负荷的所有设备用电。

设除去消防负荷后的设备容量为P（P为照明负荷，动力负荷与电梯负荷之和），

22

2

则P=436.76kW，Q=327.57kVAR,Qc=164.09kVAR。则

S=P2(QQc)2=466.35kVA

所以选用的变压器的容量应该大于0.7S=0.7*466.35kVA=326.46kVA。

为了安全起见，选用容量为630kVA的变压器。两台变压器的具体型号如表3.5和表3.6所示。

表3.4 T1变压器

表3.5 T2 变压器

3.6小结

本系统是对建筑物的低压配电进行设计，主要包括变压器的选择、无功补偿的计算和

无功补偿柜的选型、各个低压配电柜的计算及配电柜的选择、低压回路的划分和各个低压

配电干线计算及断路器电流互感器等设备的选择。该部分在整个电气设计中占据十分重要的地位，是建筑物能正常用电的基础。

4 防雷接地系统

4.1建筑物防雷分类

根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010规定建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，安防类要求分为三类：

第一类防雷建筑物指凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量鲍照物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者；具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物；具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大的破坏和人身伤亡者。

第二类防雷建筑物指国家级重点文物保护的建筑物；国家级的会堂、办公建筑物、大型展馆和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房的特别重要的建筑物；国家级计算机中心、国际通讯枢纽等，对国民经济有重要意义，且装有大量电子设备的建筑物；制造、使用或储藏爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不会造成巨大破坏和人身伤亡者；具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物；工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐；预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

第三类防雷建筑物指 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆； 预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物；预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物；预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物；根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。 4.1.1建筑物年预计雷击次数

建筑物年预计累计次数应该按下列公式确定:

N=K*Ng*Ae (4-1) 式中N——建筑物年预计雷击次数（次/年）

K——校正系数。（一般情况下取1，位于狂野的建筑物取2，金属屋顶的砖木建筑

物取1.7）

Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（米/平方千米·年）

Ae——与建筑物接收雷击次数的等效面积（平方千米）

4.1.2雷击大地的年平均密度

累计大地的年平均密度应按下列公式确定：

Ng=0.024Td （4-2） 式中Td——年平均雷暴日，根据当地气象台资料确定（天/年）。可以参照《工业与民用

配电设计手册》附录

4.1.3建筑物等效面积

建筑物的等效面积Ae，应为其实际面积向外扩大的面积，计算方法有有以下规定：

（1）当建筑物的高度H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算。

D=H(200H) （4-3）

Ae=[LW+2(L+W)*D+3.14*H(200-H)]* 10 （4-4）

式中 D——建筑物每边的扩大宽度（m）

L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高（m）

（2）当建筑物的高度H不小于100m时，其每边的扩大宽度应该按建筑物的高度H计算；而建筑物的等效面积应按下列公式计算。

610 Ae=[LW+2(L+W) +3.14*2H]* （4-5） 61.3

4.1.4该建筑的防雷等级的确定

Ae的计算：建筑物高度：H=48.9m

建筑物长度： L=63.250m

建筑物宽度： W=19.950m D=H(200H)=87.73m

6Ae=[LW+2(L+W)*D+3.14*H(200-H)]* 10=0.04（平方千米）

Ng的计算:

查资料得该地区年雷暴次数Td=25.3（天/年）

1.3Td Ng= 0.024=1.6

N的计算：

N=K*Ng*Ae=0.064（次/年） （K=1）

故此建筑物应该属于第三类防雷建筑。

4.2 防雷设计

本工程属于三类防雷民用建筑，防雷按三类防雷建筑进行设计，应采取防直击雷、防侧击和防雷电波侵入的措施。

4.2.1屋面防直击雷措施

对于此类建筑物防直击雷电的措施做了以下主要规定：

（1）接闪器宜采用避雷带(网)、避雷针或由其混合组成，所有避雷针应采用避雷带或等效的环形导体相互连接。

（2）避雷带应装设在屋角、屋脊、女儿墙及屋檐等建筑物易受雷击部位，并应在整个屋面上装设不大于20m×20m或24m×16m的网格。

（3）防直击雷装置的引下线应优先利用钢筋混凝土中的钢筋，但应符合JGJ16-2008民用建筑电气设计规范第11.7.7条的要求。

（4）防直击雷装置的引下线的数量和间距应符合以下要求：为防雷装置专设引下线时，其引下线数量不应少于两根，间距不应大于25m，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω,；当利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为防雷装置引下线时，其引下线数量可不受限制，间距不应大于25m，建筑物外廓易受雷击的几个角上的柱筋宜被利用。

在本工程中，采用的接闪器是由避雷带与避雷网组成。避雷网和避雷带采用镀锌扁钢，扁钢的厚度为直径为8mm。沿屋面四周女儿墙设置环状直径为10mm的镀锌圆钢避雷带，屋面上设置不大于20m×20m避雷网格。屋面上的所有金属构件（如金属管道、、金属爬梯等）均与避雷带可靠连接。避雷带支持卡子水平间距0.80m。

避雷引下线利用钢筋混凝土柱子中的相邻两根外侧主筋（其直径大于16mm）。引下

线的间距不大于18m。每处引下线处，室外地坪以上0.5m处预留避雷测试连接板。

利用大楼基础桩基及承台内主钢筋作为接地极，每处接地电阻不大于1欧姆，均以实测为准。

4.2.2防侧击雷措施

当建筑物高度超过60m时，应采取下列防侧击措施 ：

（1）建筑物内钢构架和钢筋混凝土中的钢筋及金属管道等的连接措施，应符合JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范第11.3.3条的规定；

（2）应将60m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连。

本建筑物的高度为48.9m，故这里不做防侧击保护。

4.2.3防雷电波侵入的措施

对于防止雷电波侵入，应做到以下几点防护措施。

（1）对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、金属导管等与电气设备接地相连。架空线转换为电缆时，电缆长度不宜小于15m，并应在转换处装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，可不另设接地装置。

（2）对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器，并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地网上。当多回路进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设避雷器或其他形式的浪涌保护器，但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地网上。

（3）进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地网上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属接到防雷电感应的接地体上，但长金属物连接处可不跨接。

4.3浪涌保护

4.3.1产品特点

选用CPM-R系列熔断组合型电源SPD，该系列集熔断器和浪涌保护器为一体，化繁

为简，更胜一筹。

（1）残压更低：避免单独加装熔断器是，熔断器本身及连接线的盘绕产生很大的残压，残压有效减低率打50%以上；

（2）响应更快：纳秒级响应速度，最大响应时间低于25ns，整体特性全面提升；

（3）N位置优点：无论哪一级线路泻放雷电流均使路径最短，残压进一步降低。

4.3.2使用方法

CPM-R系列为模块产品，安装于个配电箱内，35mm标准导轨安装，电源线压接与接线孔内，而且多模块的CPM-R只需要做一次接地连接。

4.3.3设备选型

（1）总配电选用CPM-R100T，埋地进线时选用CPM-R80T，作为电源系统的第一级保护。

（2）楼层配电箱选用CPM-R40T，作为电源系统的第二级保护。雷击风险较高的楼层配电箱也可以考虑选用CPM-R100T。

根据此建筑物的特点，做两级防护完全能达到对安全的要求。

4.4接地及保安措施

（1）本工程采用TN-S系统，防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、机房、消防控制室等的接地共用统一接地系统，要求综合接地电阻（电气接地和防雷接地）不宜大于1欧姆，当实测不满足要求时，再增设人工接地装置。

(2) 电气竖井内电缆桥架及其支架全长不应少于两处与接地干线连接。强电与弱电竖井内的接地线其下端和各层楼板处均应与接地网就近可靠连接。

( 3) 消防水管应可靠接地。

(4) 凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。

(5) 接地联接线采用40*4镀锌扁钢在桩基和回填土内敷设，形成均压网。采用40*4镀锌扁钢接地连接线与桩基内各地桩焊接，并与总均压网焊接。

(6) 本设计采用柱内两根主筋通长焊接作为引下线。所有接地线、防雷引下线均为焊

接。

4.5小结

本系统做的是防雷与接地保护，通过计算确定该建筑物是三类防雷建筑。根据相关手册或规范的规定，采取有效措施对该建筑物进行防雷与接地保护，主要是做防直击雷的保护和防止雷电波侵入的保护。另外重点介绍了一下浪涌保护，包括设备的特点及选型、使用方法及注意事项。

5 消防系统

5.1保护对象分级

火灾自动报警系统的对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级。

本工程消防控制室设在一层，内设火灾自动报警控制主机、消防联动控制柜、火灾事故广播通信柜、备用电源及消防直拨电话等，火灾自动报警系统采用二总线制，区域报警系统，采用感烟、感温探测器，走廊设消火栓起泵按钮，手动报警按钮。

5.2火灾探测器选择

5.2.1火灾探测器的选择

根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2008规定以下场所须设置火灾探测器：敞开或封闭或楼梯间应单独划分探测区域，并每隔2～3层设置一个火灾探测器；前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）和走道应分别单独划分探测区域，特别是前室与电梯竖井、疏散楼梯间及走道相通，发生火灾时的烟气更容易聚集或流过，是人员疏散和消防扑救的必经之地，故应装设火灾探测器；电缆竖井配合竖井的防火分隔要求，每隔2～3层或每层安装一个；电梯机房应装设火灾探测器，其一电梯是重要的垂直交通工具；其二电梯机房有发生火灾的危险性；其三电梯竖井存在必要的开孔；其四在发生火灾时，电梯竖井往往成为火势蔓延的通道，容易威胁电梯机房的设施。为此，电梯机房设置火灾探测器是必要的，电梯竖井之顶部也宜设置火灾探测器；高级办公室、会议室、陈列室、展览室、商场营业厅，走廊等

火灾探测器的选择要求：对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所或部位，应选择感烟探测器；对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火焰辐射的场所或部位，可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合；对火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所或部位，应选择火焰探测器；对火灾形成特征不可预料的部位或场所，可根据模拟试验的结果选择探测器；对使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸汽的场所或部位，应选择可燃气体探测器。

下列场所宜选择点型感烟探测器，

（1）饭店、旅馆、教学楼、办公室的厅堂、卧室、办公室等；

（2）电子计算机房、通讯机房、电影或电视放映室等；

（3）楼梯、走道、电梯机房等；

（4）书库、档案库等；

符合下列条件之一的场所宜选择感温探测器：

（1）相对湿度经常大于95%；

（2）无烟火灾；

（3）有大量粉尘；

（4）其他不宜安装感烟探测器 厅堂和公共场所。

选择结果：

本工程采用二总线制智能型火灾报警联动系统。系统通过编码底座将各类报警设备及联动模块并接于二总线上，报警或故障信号通过二总线输送至报警控制器，并在消防控制室设一台区域报警控制器，在本建筑内，各场所均设置感烟探测器。

5.2.2感烟探测器数量确定

探测区域内的每个房间至少只设置一只火灾探测器，感烟探测器、感温探测器的安装间距，应根据探测器的保护面积A及保护半径R确定，并符合《火灾自动报警设计规范》。火灾探测器的保护范围如表5.1所示。

表5.1 火灾探测器保护范围查询表

一个探测区域内所需设置的探测器的数量，不应小于下式的计算值：

NS （5-1） KA

式中N——探测器数量，只；

S——探测器区域面积，m²;

A——探测器保护面积，m²;

K——修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8，一级保护对象宜取0.8～0.9，二级保护对象宜取0.9～1.0。

举例说明：办公室尺寸长L=7.8m，宽W=7.2m

探测区保护面积A=80 mm2

探测器区域面积S=7.8*7.2=56.16mm2

修正系数 K=1.0

S KA

56.16 = 1.0*80 N

=0.7，取1只即可。

5.3带电话插口的手动火灾报警按钮的选择

报警区域内每个防火分区，应至少设置一只手动火灾报警按钮，手动火灾报警按钮应设置在明显和便于操作的部位。安装在墙上距地（楼）面高度1.5m处，且应有明显的标志。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮的步行距离，不应大于30米。

针对各楼层的前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，应作为设置手动火灾报警按钮的首选部位。此外，对一般电梯前室也应设置手动火灾报警按钮。

在公共活动场所（包括大厅、过厅、餐厅、多功能厅等）及主要通道等处，人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共活动场所的主要出入口设置手动火灾报警按钮。

本工程中，在各楼层均设置4个带电话插口的火灾报警器，分别装在走廊两侧。其中，楼梯口、电梯口各装设一个。

5.4消防广播

民用建筑内扬声器应该设置在走道和大厅等公共场所。每个扬声器的额定功率不应小于3W，其数量应能保证从一个防火分区内的任何位置到最近一个扬声器的距离不大于25m。走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。在环境噪声大于60dB的场所设置的扬声器，在其播放范围内，最远点的播放声压级应高于背景噪音15dB。当火灾应急广播和公共广播合用时，应能在消防控制室，将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态。建筑物内应设置火灾应急广播和备用扩音机，其容量不应小于火灾时须同时广播范围内火灾应急广播扬声器最大容量总和的1.5倍。

在公共卫生间的场所也应设置火灾应急广播扬声器；前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且有防火门分隔及人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器。一般电梯前室也应设置火灾应急广播扬声器。疏散楼梯间也是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器，以利于火灾应急播放疏散指令。

火灾应急广播分路配线应符合下列规定：

（1） 应按疏散楼层或报警区域划分分路配线。各输出分路，应设有输出显示信号和保护控制装置等。

（2） 当任一分路有故障时，不应影响其他分路的正常广播。

(3) 火灾应急广播线路，不应和其他线路（包括火警信号、联动控制等线路）同管或同线槽敷设。

(4) 火灾应急广播用扬声器不得加开关，如加开关或设有音量调节器时，则应采用三线式配线强制火灾应急广播开放。

5.5消防电话

消防专用电话分机应位于与消防联动控制有关且经常有人值班的机房（包括消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯机房及其他）、灭火控制系统操作装置处或控制室、消防值班室、保卫办公用房等部位。

消防电梯和普通电梯之轿厢内都应设专用电话，要求电梯机房与电梯轿厢、电梯机房与消防控制室、电梯轿厢与消防控制室等三者组成可靠的对讲通信电话系统。

本次设计在地下层及电梯层（顶层）各个重要机房均设置消防电话，每层安设的带电话插孔的消防手动按钮，在紧急情况下亦可以当做消防电话使用。此外，消防控制中心设119专线电话。

5.6消防联动控制

5.6.1正常状态

正常情况下，消防控制中心能监测水流指示器、消防栓、喷淋压力开关等运行状态。

5.6.2确认火灾

当发出火灾报警信号后，消防控制设备接收各设备反馈信号。通过以下几种方式确认火灾.

（1）同一防火分区的感烟探测器报警且本防火分区的水流指示器动作确认火灾。

（2）任一手动报警按钮动作确认火灾。

（3）任一水流指示器动作且压力开关动作确认火灾。

5.6.3消防联动

消防控制室在确认火灾后应执行以下动作：

（1）切断火灾层及相邻上下层的非消防电源，并接通火灾应急照明灯和疏散标志灯。

（2）发出控制信号，强制电梯全部停于首层，消防电梯在一层待命,并接收其返馈信号。

（3）启动消防泵、喷淋泵。

（4）水流指示器动作后，向消防控制室发出报警信号。

（5）将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态，其控制程序应符合以下要求：首层发生火灾，应先接通本层、二层及地下层；二层及以上的楼层发生火灾，应先接通着火层及相邻的上下层；地下室发生火灾，应先接通地下各层及首层、二层。

5.7消防电源

火灾自动报警系统应设有主电源和直流备用电源。火灾自动报警系统的主电源应采用消防专用电源，直流备用电源，宜采用火灾报警控制器的专用蓄电池，或集中设置的蓄电

池。当直流备用电源为集中设置的蓄电池时，火灾报警控制器应采用单独的供电回路；并应保证在消防系统处于最大负荷状态下不影响报警控制器的正常工作。消防联动控制设备的直流电源电压应采用24V。

消防水泵、消防电梯的两个供电回路，应在最末一级配电箱处自动切换。消防设备的控制回路不得采用变频调节器作为控制装置。除消防水泵、消防电梯等设消防设备外，各消防用电设备，应由消防电源中的双电源或双回路电源供电。由末级配电箱配出引至相应设备，宜采用放射式供电。对于作用相同、性质相同且容量较小的消防设备可视为一组设备，并采用一个分支回路供电。 5.8导线选择及敷设

本工程火灾自动报警及联动系统和监控系统的传输线路均采用耐火型铜芯塑料导线穿焊接钢管在不燃烧的结构层内敷设，且保护层厚度不小于30mm。若穿管在吊顶内暗敷设，则金属管外涂防火漆处理。

楼层火灾显示盘线： ZR-(BVR-2*2.5+RVVP2*1.0)-SC15-CC,WC DC-24V电源线： ZR-BVR-2*2.5-SC15-CC,WC 报警联动二总线： ZR-RVS-2*21.0-SC15-CC,WC 消防广播线： ZR-BVR-2*1.5-SC15-CC,WC 消防电话线： RVVP-2*1.0-SC15-CC,WC 另外，消防线路的室内敷设，应满足下列要求：

（1）火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。

（2）消防控制、通信和警报线路采用暗敷设时，宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护，并应敷设在不燃烧体的结构层内，且保护层厚度不宜小于30mm。

（3）采用经阻燃处理的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在电缆竖井或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。

（4）火灾自动报警系统用的电缆竖井，宜与电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置。如受条件限制必须合用时，两种电缆应分别布置在竖井的两侧。

（5）从接线盒、线槽等处引到探测器底座盒、控制设备盒、扬声器箱的线路均应加金属软管保护。

（6）火灾自动报警系统的传输网络不应与其他系统的传输网络合用 5.9消防设备选型

消防设备的型号，详见消防电气设计说明。具体布置情况见火灾报警平面图及系统图。

表5.2统计出各楼层主要消防设备的数量。

表5.2 各楼层主要消防设备统计表

5.10小结

现代建筑中，消防是必不可少的一个环节，同时又是要求程度十分高的一个环节，

需经过相关部门的审核才可以投入到使用中去。尤其对于高层建筑而言，我们更应该投入精力去完成。本工程中设计的是火灾自动报警和消防联动控制系统。当发生火灾时，要求消防控制中心能收到并发火灾信号，与此同时，切换电源至应急状态下，其他消防设备配合联动，最大限度保护人民生命和财产安全。

6 电视监控系统

6.1系统概述

视频监控系统一般由摄像部分、传输部分、控制部分、显示记录等部分组成。在位于一层的消防控制室内放置矩阵主机、硬盘录像机、监视墙、控制台等配套设备 6.1.1摄像部分

摄像部分是数字式闭路电视监控系统的前沿部分。摄像部分主要包括摄像机、镜头、云台、支架，它是整个系统的眼睛，将监控区域的图像转变成标准视频图像信号输出。摄像机有固定式、非固定式。非固定式是指摄像机自带云台，云台可以使摄像机的监视区域加大，使监控点可以和其他系统联动。

本此设计中，在楼层的主要疏散通道上安置枪式彩色摄像机，随时监控人员的走向和公共部位的情况，以便及时、准确的处理相差突发事项。另外在其他重要场所或者需要控制摄像机的场所安放带云台的彩色摄像机。需要注意的是云台控制的摄像机配置与矩阵监控主机同一厂家的解码器，以保证设备良好的兼容性。 6.1.2传输部分

传输部分是系统的信号通道，主要传输的内容是图像信号。在保证图像传输保证不产生明显的噪声、失真、原始图像信号的清晰度和灰度等级明显下降的状况。 6.1.3控制部分

控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。控制中心的主要功能有：视频图像信号的放大与分配、校正与补偿、切换和记录、摄像机云台和镜头的控制等。

本工程中，控制中心主要由矩阵监控主机系统和数字硬盘录像系统配合实现控制功能。矩阵监控主机是目前技术成熟、性能可靠的闭路电视监控系统中心设备，它连接多路摄像机输入信号并进行切换显示。采用了艾斯卡普IS2052系列中的大型矩阵监控主机（视频矩阵系统），该系统具备扩展和矩阵级联的功能，有配置灵活的多种功能模块可选。

6.1.4显示、录像部分

显示部分位于控制中心，一般由多台监视器组成。它的作用是将传送过来的图像一一显示出来。 6.2设备选型与设置

摄像机是对防护目标进行探测，并将光信号转变为可以传输的电信号的光电器件，是取得现场第一信息的关键环节，也是反映视频安防监控系统性能指标的主要设备之一。因此，摄像机的选择是至关重要的，重点强调摄像机对基本功能的有效性和环境的适应性、协调性的要求。

（1）摄像机产生的图像信号经过传输、控制设备等在监视器上显示，无论是其清晰度或信噪比都将下降，而视频安防监控系统的图像质量最终体现在图像显示上。所以摄像机的性能指标要充分考虑到传输、控制过程的损失。

（2）摄像机的灵敏度也就是说该摄像机能得到可用图像的最低照度。防护目标光信号先通过光学镜头聚焦到摄像机靶面上，光学镜头的通光量和最大相对孔径有关。到达摄像机靶面的图像光线照度远小于实际环境光线照度。因此，为了保证摄像机靶面实际接收到的照度，环境照度大约要不低于摄像机靶面处最低照度的50倍。

（3）当使用彩色摄像机，而环境照度达不到要求时，可以附加照明装置，要求光源照明均匀，其光线不能直射摄像机镜头，否则产生晕光，无法得到明晰的图像信号。 （4）当监视目标的环境照度不是一个较为稳定的情况，如户外的光照变化很大，而且光线方向也在变化，若用固定光圈摄像机，则图像信号将随着光线的变化而变化，无法清晰稳定地观察监视目标。自动电子快门可以根据光线强弱来自动调整光圈，背景光处理能将晕光部分滤掉，这样就能得到质量高的图像。

（5）为了清楚地显示被监控目标特别是人物面貌，一般顺光观察(相对于摄像机视线方向与光源光线的投射方向一致)。逆光不易得到清晰图像，在图像中易产生晕光现象(特别是采用自动光圈镜头而使背景偏暗)。

（6）前端摄像机安装部位可能在各种环境下，各处的温度湿度相差很大。如在室外安装，摄像机将经受春夏秋冬各个季节，白天晚上温差也大，白天阳光照射，冬天结冰，雨天淋雨等，而摄像机的工作条件适应范围窄，为适应这些气候条件，须将摄像机安装在防

护罩中，防护罩内可根据各种气候的变化进行自动调整。防护罩对摄像机起到保护作用，可以防尘，户外防护罩起到使摄像机在各种外界气候条件下正常工作的作用。 6.3电视监控系统设计 6.3.1视频传输系统 （1）视频信号传输

本设计采用同轴电缆传输视频基带信号，由于电缆对外界的静电场和电磁 有屏蔽作用，可减少串扰，传输损失也较小。

本监控系统视频信号采用视频电缆选用SYV-75-5型同轴电缆。 （2）控制信号传输

对于CCTV，常用的控制方式有直接控制、编码控制、同轴视控。目前直接控制由于线缆过多，很少采用。编码控制是将全部控制命令数字化(调制)后再传输，到控制设备后再解调，还原成直接控制量，可节约线缆。这种方式传输距离长，目前工程中采用较多。同轴视控就是控制信号与视频信号共用一条同轴电缆，利用频率分割或视频信号消隐期传输控制信号的方式传输，但价格较贵。

本监控系统控制信号采用两芯屏蔽绞线的通讯编码的间接控制传输方式。控制电缆选用RVS-2*1.0型电缆。 6.3.2 视频控制系统

在智能建筑中，闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此其控制台的操作一般都采用了计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。

控制系统的切换方式主要有2种：分别是单步切换方式和顺序切换方式。 6.3.3 视频显示和记录系统

显示与记录设备安装在控制室内，主要有监视器、硬盘录像机和矩阵切换器等一些视频处理设备。

(1) 图像监视器

本设计采用彩色平板电视机组成的的电视墙作为图像监视器。

(2) 硬盘录像机

数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数字化图像记录设备，它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档，可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。数字硬盘录像系统是集计算机网络化、多媒体智能化与监控电视为一体，以数字化的方式和全新的理念构造出的新一代监控图像硬盘录像系统。系统在实现本地数字图像监控管理的同时，又能实现监控图像画面的远程传送，加强了整体安全管理。而且整个系统维护简便，易于安装。同时，还可将所有的图像录制于其内置的硬盘驱动器中，以备回放、查找和转换，并可将图像备份至外置硬盘中。所有记录可供长时间保存，重复利用率极高。

(3) 视频矩阵切换器

在闭路电视监视系统中，为了用少量的监视器看多个摄像机，就需要用视频切换器按一定的时序把摄像机的视频信号分配给特定的监视器，这就是通常所说的视频矩阵。切换的方式可以按设定的时间间隔对一组摄像机信号逐个循环切换到某一台监视器的输入端上，也可以在接到某点报警信号后，长时间监视该区域的情况，即只显示一台摄像机信号。 6.4电视监控系统统计及计算 6.4.1摄像机数量统计表

表6.1 电视监控系统摄像机数量统计表

6.4.2画面处理器和硬盘容量的选择 （1）画面处理器的选型

由上述表格可以知道，在同一时间可以最多传回来的画面数量为74个，数量还是非常庞大的。在理论上讲，最好的方法就是将这74个画面同时显示在监控器上，但这样是十

分浪费资源的，大大加大了成本。因此在设计的过程中安装了视频矩阵切换器和画面处理器（或视频分配器）。为了有较好的显示效果，本工程中采用彩色4画面处理器，即经过该设备的处理，将在一台电视机上同时显示4个图像。现安装8台平板电视组成电视监控墙，这样同时显示画面的数量为4*8=32个。在经过矩阵切换器的作用，完全能对整个建筑物实施监控。

（2）硬盘容量的计算

在视频监控系统中，目前主流的视频压缩方式为MPEG与H.264,为了节约网络宽带和存储容量，将其设定为可变码流。通常情况下，可以根据经验值来计算网络带宽与视频存储容量。同时为了确保磁盘有足够容量，一般状况下附加20%的冗余。假设本系统中视频图像的传输码流为1024KB/S，则

每个秒的录像存储容量X1=数据流率*（1+20%）/（1024*8）=0.15M/S 每小时的录像存储容量X2=X1*3600S=540M 每天每摄像机的存储容量X3=X2*录像时间（H）

=540*24 =12960M =12.66G =0.012T

该系统中共有74台摄像机，则每天的存储容量X4=X3*摄像机数量 =0.012*74 =0.888T

我们假设该视频录像保存的时间为90天，所以共需要的存储空间为0.888*90=79.92T。在本工程中选择的硬盘容量为100T。 6.5小结

在当今社会，安防越来越受到人们的重视，视频监控系统作为安防的重要组成部分，

它不仅能提供有力的证据，而且可以预见某些危害的发生，将其控制在萌芽之中。电视监控系统主要由各种视频监控设备以及监控控制中心组成，监控设备主要指的是各种类型的摄像机，他们将记录每时每刻发生的事件。监控控制中心是整个系统的核心，对监控设备进行控制，同时处理接收到的画面。

7 结 论

本次毕业设计完成了对某电业局某综合楼强弱电系统的设计，涉及了该建筑物低压配电系统、照明系统、防雷接地系统、火灾自动报警系统和电视监控系统。

本次毕业设计遵循建筑电气设计的一般规律和原则，着重于建筑电气的安全可靠性研究，特别是对高层建筑的供配电部分。建筑电气设计的基础和依据就是对建筑物负荷的计算和估测。计算的准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。

在本次设计的五大系统，紧密相连，相互影响。照明系统中，主要是对照明和插座进行设计，包括光源、插座等设备的选型，照度的计算与校验，照明配电的选择及计算。低压配电系统主要是对整个建筑物供电，涉及到配电干线的分配和配电系统的设计，各个干线的计算及设备选型，变压器的选择。防雷接地系统从防雷安全角度出发，采用多种防雷措施，如安置避雷网等，避免雷电对该建筑物的破坏。火灾自动报警系统是重点要求并且重点设计的系统，设计的思路就是如何实现火灾的预警、自动报警及各个消防设备间的联动控制。电视监控系统则是通过安装各种摄像机的方法对整个建筑物实施监控，这里面包括摄像机的选择、摄像机的控制等。

参考文献

[1] JGJ 16-2008，民用建筑电气设计规范[S].

[2] 华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术[M].上海：同济大学出版社,2002. [3] GB 50054-95,低压配电设计规范[S].

[4] GB50166-2007，火灾自动报警系统施工及验收规范[S]. [5] GB 50052-2009,供配电系统设计规范[S]. [6] GB 50057-2010，建筑物防雷设计规范[S]. [7] GB 50116-2008,火灾自动报警系统设计规范[S].

[8] 谢秀颖.电气照明技术（第二版）[M].北京：中国电力出版社,2008. [9] GB 50045-95（2005年版）,高层民用建筑设计防火规范[S]. [10] GB 50016-2006,建筑设计防火规范[S].

[11] 孙景艺.电气消防[M].第二版.北京：中国建筑工业出版，2006. [12] 龚延风.建筑消防技术[M].北京：中国科学出版社,2002. [13] GB/T 50314-2006,智能建筑设计标准[S].

[14] GB 50395-2007，视频安防监控系统工程设计规范[S].

[15]《建筑电气设计手册》编写组. 建筑电气设计手册[M].北京：中国建筑工业出版，1991. [16] GB 50034-2004，建筑照明设计标准[S].

[17] 陈一才.高层建筑电气设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,1999. [18] 建筑单位委托设计任务书（毕业设计任务书）

[19] Wei Zhang, Michael S Branicky, and Stephen M Phillips. Stability of network control systems[J]. IEEE

Control Systems Magazine,2001.

[20] Jonas berge. Fieldbuses for process control:engineering operation, and maintenance[M].ISA Press,2002. [21] Bimal K Bose. Modern power electronics and ac drive [M].2004.