建筑配电与照明课程设计
题 目： 教室照明与配电
院 系： 四川航天职业技术学院
专业班级： G13建筑电气自动化
学生学号： 201312121003
学生姓名： 胡森
指导教师： 李彬
摘要
随着国家对教育事业的关注和加大投入，各地教学楼的教室建设也随之增加，相应的对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出更大的挑战。教室的照明设计是电器设计的基本内容之一，其设计的质量好坏，直接关系到人们工作、学习和生活质量的高低。照明设计的目的就是根据环境的要求，正确的选择光源和灯具，确定合理的照明形式和布灯方案，在节约能源和建设资金的允许下，获得一个良好、舒适愉快的工作、学习和生活环境。因此做好供配电工作对于保证正 常学习、工作、生活将有十分重要的意义。 本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。学校的电气工程及其自动化专业偏强电，通过这次对教室供电系统的设计来全面的复习和巩固书本上所学到的知识，加强理论与实际相结合的能力，。 关键词：变压器 电气主接线 电气设备 继电保护 配电 负荷计算
........................................................
第一章 课程设计目的与要求......................................... 4
1.1课程设计的目的.............................................. 4
1.2课程设计的要求.............................................. 4
第二章 照明光照的设计............................................ 4
2.1照明方式和种类的确定........................................ 4
一般照明.................................................... 4
2.2照度的标准和计算............................................ 7
（1）照度的标准............................................. 7
（2） 照度的计算............................................ 7
（1）应用利用系数法计算平均照度的基本公式................... 7
（2) 、利用系数U............................................ 8
（3） 室内空间的划分如图3-1所示。.......................... 8
第三章 电光源的选择和灯具的布置.................................. 10
3.1在节电和满足显色性要求的前提下:............................ 10
3.2 灯具的布置................................................. 11
3.3 灯具的控制................................................. 11
第四章 负荷的计算和电气设备及管线选择............................ 13
4.1 负荷的计算................................................. 13
(1)一级负荷。突然停电将造成人身伤亡或重大设备损坏，且难以修复者，或在经济上造成重大损失者。如炼铁高炉的泥炮机、开口机、热风炉助燃风机、鼓风机站、水泵站；炼钢转炉吹氧管升降机构、烟罩升降机构、炉体倾动机构；大型连续轧钢机；铝电解装置；焦炉推焦车、消火车、拦焦车、煤气加压站和氧气站等的电力负荷。............. 13
4.2 电气设备及其管线的选择................................. 14
第五章 绘制图纸................................................. 16
参考文献....................................................... 18
（3） 魏金成 建筑电气 重庆大学出版社.2001.6...................... 18
第一章 课程设计目的与要求
1.1课程设计的目的
本次课程设计需要正确的选择供电电压、和配电方式、来保证照明的质量和设备的使用寿命。选择正确的导线型号、选择合理、方便的控制方式、便于系统的管理、维护和节能。力求做到技术先进 、经济合理、安全可靠。培养学生独立思考、收集资料的能力.培养分析和和总结的能力。
1.2课程设计的要求
（1）确定供配电总体要求
（2）照度的计算
（3）电光源的选择
（4）灯具位置布置
（5）负荷计算
（6）电气设备及管线选择
（7）绘制图纸
第二章 照明光照的设计
2.1照明方式和种类的确定
照明方式是指照明设备按其安装部位或光的分布而构成的基本制式。就安装部位而言，有一般照明(包括分区一般照明)、局部照明和混合照明。
一般照明
不考虑局部的特殊需要，为照亮整个室内而采用的照明方式。一般照明由对称排列在顶棚上的若干照明灯具组成，室内可获得较好的亮度分布和照度均匀度，所采用的光源功率较大，而且有较高的照明效率。这种照明方式耗电大，布灯形式较呆板。一般照明方式适用于无固定工作区或工作区分布密度较大的房间，以及照度要求不高但又不会导致出现不能适应的眩光和不利光向的场所，如办公室、教室等。均匀布灯的一般照明，其灯具距离与高度的比值不宜超过所选用灯具的最大允许值，并且边缘灯具与墙的距离不宜大于灯间距离的1/2，可参考有关的照明标准设置。为提高特定工作区照度，常采用分区一般照明。根据室内工作区布置的情况，将照明灯具集中或分区集中设置在工作区的上方，以保证工作区的照度，并将非工作区的照度适当降低为工作区的1/3至1/5。分区一般照明不仅可以改善照明质量，获得较好的光环境，而且节约能源。分区一般照明适用于某一部分或几部分需要有较高照度的室内工作区，并且工作区是相对稳定的。如旅馆大门厅中的总服务台、客房，图书馆中的书库等。
局部照明
为满足室内某些部位的特殊需要，在一定范围内设置照明灯具的照明方式。通常将照明灯具装设在靠近工作面的上方。局部照明方式在局部范围内以较小的光源功率获得较高的照度，同时也易于调整和改变光的方向。局部照明方式常用于下述场合，例如局部需要有较高照度的，由于遮挡而使一般照明照射不到某些范围的，需要减小工作区内反射眩光的，为加强某方向光照以增强建筑物质感的。但在长时间持续工作的工作面上仅有局部照明容易引起视觉疲劳。
混合照明
由一般照明和局部照明组成的照明方式。混合照明是在一定的工作区内由一般照明和局部照明的配合起作用，保证应有的视觉工作条件。良好的混合照明方式可以做到:增加工作区的照度，减少工作面上的阴影和光斑，在垂直面和倾斜面上获得较高的照度，减少照明设施总功率，节约能源。混合照明方式的缺点是视野内亮度分布不匀。为了减少光环境中的不舒适程度，混合照明照度中的一般照明的照度应占该等级混合照明总照度的5~10%,且不宜低于20勒克斯。
照明种类
按灯具的散光方式分类：
直接照明．90%照射 （直接式）
间按照明，90%反射 （柔和式）
漫射照明，50%照射，半透明体 （漫射式）
灯具的布局方式分类：
一般照明．光线布局均匀，常用在公共集体场所。
局部照明．光线集中照明，常用于特定环境场所。
混合照明．前两者的合为一体。
2.2照度的标准和计算
（1）照度的标准
作业面或参考平面上的维持平均照度称为照度标准，规定表面上的平均照度不得低于此数值。它是在照明装置必须进行维护的时刻，在规定表面上的平均照度，这是为确保工作时视觉安全和视觉功效所需要的照度。
（2）照度的计算
照明计算是照明设计的重要内容之一。照明计算的常用方法有利用系数法、单位容量法、灯具概算曲线法等。
（一）利用系数法
平均照度的计算通常应用利用系数法，该方法考虑了由光源直接投射到工作面上的光通量和经过室内表面相互反射后再投射到工作面上的光通量。利用系数法适用于灯具均匀布置、墙和天棚反射系数较高、空间无大型设备遮挡的室内一般照明，但也适用于灯具均匀布置的室外照明，该方法计算比较准确。
（1）应用利用系数法计算平均照度的基本公式
式中
——工作面上的平均照度，
；
——光源的光通量，
；
N——光源数量；
U——利用系数；
A——工作面积；
K——灯具的维护系数。
=100
（2)、利用系数U
利用系数是投射到工作面上的光通量与自然光源发射出的光通量之比，可由式（2-）计算
(2-2)
式中——光源的光通量，；
——自然光源发射，最后投射到工作面上光通量，。
（3）室内空间的划分如图3-1所示。
室内空间比 
顶棚空间比 
地板空间比 
以上式中l——室长，m;
B——室宽，m;
——顶棚空间高，m;
——室空间高，m；
当房间不是正四边形时，因为，墙面积
地面积=lb
则式（3-3）可改写为
（4）有效空间反射比和墙面平均反射比
为使计算简化，将顶棚空间视为位于灯具平面上，且具有有效反射比
的假想平面。同样，将地板空间视为位于工作平面上，且具有有效反射比
的假想平面，光在假想平面上的反射效果同实际效果一样，有效空间反射比由式（计算
）
上二式中
——有效空间反射比；
——空间开口平面面积，㎡；
——空间表面面积，㎡；
——空间表面平均反射比；
——第
个表面反射比；
——第个表面面积，㎡；
N——表面个数。
若已知空间表面（地板、顶棚或墙面）反射比（、
或
）及空间比，及可从事先算好的表上求出空间有效反射比。
为简化计算，把墙面看成一个均匀的漫射表面，将窗子或墙上的装设品等综合考虑，求出墙面平均反射比来体现整个墙面的反射条件。墙面平均反射比由计算
式中
、——墙的总面积（包括窗面积），㎡和墙面反射比；
、
——玻璃窗或装饰物的面积，㎡和玻璃窗式装饰物的反射比。
根据式，灯数可按式计算
N=16 教室的节能灯为16个
第三章 电光源的选择和灯具的布置
3.1在节电和满足显色性要求的前提下:
选择电光源一般应遵循以下原则：
（1）一般室内照明，宜用荧光灯代替白炽灯，最好选用三基色荧光灯。
（2）处理有色物品的场所，应满足显色性要求，宜采用显色性好的光源或三基色荧光灯。
（3）灯具悬挂较低的工作场所，宜采用荧光灯。
（4）安装高度在10米以上的室内光源，宜采用金属卤化物灯。为了产生必要的照度和具有较好的显色性，也可考虑高压钠灯、金属卤化物灯和荧光灯混合使用。
（5）一般厂房和露天工作场所的一般照明，宜采用高功率荧光灯取代高压钠灯或金属卤化物灯。除特殊情况外，不宜采用管形卤钨灯和大功率白炽灯。
（6）生产场所应尽量不用自镇流式高压汞灯和大功率白炽灯，只在开闭频繁、面积小、要求照度不高的地点，才考虑采用普通白炽灯。
（7）1-15℃的低温场所，宜采用与快速启动电子镇流器配套的荧光灯。
（8）企业厂区和居民小区的道路照明，宜采用高功率荧光灯取代高压钠灯或高压汞灯。
3.2 灯具的布置
灯具的布置分为均匀布置和选择布置两种方式，其中，均匀布置可以获得均匀的照明效果，比较适合于公共场所室内外照明灯具的布置。合理的照度水平，并具有一定的均匀度；适当的亮度分、必要的显色性和入射方向；、限制炫光作用和阴影的产生；、美观协调。
3.3 灯具的控制
众所周知，学生视力下降，近视率上升，是诸多因素综合作用的结果。但是，除原发性因素外，用眼过度疲劳则是引发近视的主要因素了。在正常用眼状态下，照明条件合理与否，直接影响用眼的疲劳程度。由于近视现象是一种渐变的过程，很难从某一短时间的统计得出确切的结果。但是，从对已出现近视现象的学生观察、统计，他们以每年—100度的速度加深，己是普遍公式了。
现在教室中，用于课桌面照明的灯，大多为单、双管普通支架式荧光灯具，它们垂直于黑板安装，由于灯管裸露，这对后排学生还是有很强的直接眩光。 建议普通教室尽可能采用带格栅的支架灯作为主照明，或者在现有的教室中，靠近黑板的前二~三排支架灯，更换成带有格栅的支架灯，这样可以明显地改善后排学生视觉效果。学校的电化教室，以及需要使用投影机、幻灯机、电视机的教室，则需要采用深色窗帘，阻档阳光射入室内，以创造较低照度的环境，教室中所显示图像与背景反差合适，才能得到视力舒适状态。有条件的学校，应安装可调光的荧光灯灯具。这种灯具内部装有可调光电子式镇流器和配套的控制装置，亮度可调范围一般10%~100%(连续调光)，或15%、35%、100%(三段调光)。这样，授课教师可以根据教学需要，用手持遥控的方式控制灯光的亮度。实际案例证明，这种教室的照明效果领人满意，这也是目前国际上正在逐步推广的照明方式。
合理的照明控制方式实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。其控制方式主要有：
（1）静态控制————开关控制
（2）动态控制————调光控制
第四章 负荷的计算和电气设备及管线选择
4.1 负荷的计算
电力负荷分级及供电要求 冶金工厂电力负荷按用电设备对供电可靠性的不同要求，可划分为三个等级：
(1)一级负荷。突然停电将造成人身伤亡或重大设备损坏，且难以修复者，或在经济上造成重大损失者。如炼铁高炉的泥炮机、开口机、热风炉助燃风机、鼓风机站、水泵站；炼钢转炉吹氧管升降机构、烟罩升降机构、炉体倾动机构；大型连续轧钢机；铝电解装置；焦炉推焦车、消火车、拦焦车、煤气加压站和氧气站等的电力负荷。
(2)二级负荷。突然停电将产生大量废品、引起大量减产、企业内运输停顿等，在经济上造成较大损失者。如高炉上料系统、转炉上料系统、电炉电极升降机构、倾动机构、电磁搅拌机、连铸机、轧钢机和金属制品生产系统等的电力负荷。
(3)三级负荷。所有不属于一级和二级的电力负荷。如机械修理设施、电气修理设施等的电力负荷。
同类工作制的单组用电设备按下式计算
不同工作制的多组用电设备的计算公式为：
单位负荷 
4.2 电气设备及其管线的选择
教室的电气设备主要有风扇 电灯 饮水机 电视 电脑 空调 白板 投影仪 。
装饰电气工程配线一律穿管敷设。所用塑料管（硬质塑料管、半硬质塑料管）、塑料线槽及附件，应采用氧指数为27以上的难燃型制品，并有消防主管部门测试合格报告。明配管排列整齐，固定点的距离均匀；管卡与终端、转弯终点、电气器具或接线盒边缘的距离为150—500mm； 在电线管路较长或有弯时，必须加装接线盒或分线盒，其位置便于穿线。钢管的连接必须符合下列要求：丝扣连接，管端套丝长度不小于管接头的1/2；在管接头两端焊跨接接地线。套管连接宜用于暗配管，套管长度为连接管外径的1.5—3.0倍；连接管的对口处在套管的中心；套口牢固、严密、防腐。薄壁钢管的连接必须用丝扣连接。管子敷设应符合以下规定：连接紧密，管口光滑，护口齐全；配管及其支架平直牢固，明配管横平竖直，排列整齐、美观；管子弯曲处无明显皱褶；金属管子及其金属附件的油漆防腐完整；管内无毛刺、铁屑等杂物；暗配管保护层大于15mm。盒(箱)设置正确，牢固可靠，管子进入盒(箱)处顺直，在盒(箱)内露出的长度应<5 mm；用锁紧螺母固定的管口，管子露出锁紧螺母的螺纹为2—4扣。配管与设备连接处由相应软管引入，用软管接头或套管粘接法连接，管卡固定，连接牢固，出线口光滑无毛刺；因连接设备而在中间断开的金属管路应设跨接接地线。暗配管路的敷设路线合理、畅通、弯曲少。进入落地式配电箱的电线管路排列整齐，管口应高出基础面≥50 mm。配管线路最短，管线连接电气性能良好，线路进入电气设备和器具的管口位置正确，弯曲处无皱褶，管子接头合理。电线保护管弯曲半径、明配管安装允许偏差和检验方案，应符合有关规定。配线：管（槽）等布线应采用绝缘电线和电缆。在同一根管或线槽内有几个回路时，所有绝缘电线和电缆都具有与最高标称电压回路绝缘相同的绝缘等级。导线间和导线对地间的绝缘电阻值必须大于0.5MΩ。配线工程穿管敷设使用的导线，其最小线芯截面为铜线1.5mm2，铝线2.5mm2，铜芯软线1.0mm2，电讯电视等电缆芯线线径的最小截面符合国标规定。导线的连接要点：导线连接的接头处，干线不受来自支线的横向拉力。截面为10mm2，及以下的单股铜芯线、截面为2.5mm2及以下的多股铜芯线的线芯应先拧紧，搪锡后再连接。多股铝芯线和截面超过2.5mm2的多股铜芯线的终端，须焊接压接端子后再与电气器具的端子连接；压接连接铜芯导线的连接管、接线端子、压模的规格与线芯截面相符。同一主回路中严禁铜、铝线混接。1.3.5管（槽）内穿线连接要点：穿管(槽)的交流线路必须将同一回路的所有相线和中性线敷设在同线管(槽)内。同一路径无防干扰要求的线路可敷设于同一线槽内；同类照明及同一设备照明花灯的几个回路可穿同一管内。穿管布线，管内导线的总数不多于8根，导线的总截面积（包括外护层）不超过管子截面的40%；线槽布线，槽内载流导线的总截面积（包括外护层）不超过线槽内截面的20%。遇潮湿场所时，不是同一相的导线严禁穿同一管（槽）内敷设。照明与动力（包括插座等）线路分开穿管（槽）敷设。
第五章 绘制图纸
参考文献
（1）李梅芳 建筑供电与照明工程.电子工业出版社2010.4
（2）韩凤 建筑电气设计手册.中国建筑工业出版1991.1
（3）魏金成 建筑电气 重庆大学出版社.2001.6