建筑电气工程识图基本知识

电气工程识图与施工工艺(第二版)主 编 赵宏家副主编 侯志伟 魏 明 倪秋鸿 出 版 社 目 录 1 建筑电气工程识图基本知识 1.1 交流电的基本知识 1.2 建筑电气工程识图基本知识 1.3 低压配电系统的接地及安全 复习思考题1 2 室内配线工程 2.1 室内配线工程概述 2.2 建筑电气工程安装常用材料 2.3 配管配线 2.4 线槽配线 2.5 封闭（插接）式母线槽配线 2.6 钢索配线 2.7 电气竖井内配线 复习思考题2 3 照明与动力工程 3.1 照明与动力平面图的文字标注 3.2 某办公科研楼照明工程图 3.3 某住宅照明平面图 3.4 动力工程电气平面图 复习思考题3 4 变配电工程 4.1 变配电工程概述 4.2 变配电系统的主接线 4.3 变配电工程图读图练习 复习思考题4 5 建筑防雷接地工程 5.1 建筑物防雷 5.2 防雷与接地装置安装 5.3 建筑防雷接地工程图阅读 复习思考题5 6 火灾报警与消防联动 6.1 火灾自动报警分级与探测器种类 6.2 火灾探测器的选择与布置 6.3 火灾报警与消防联动工程实例 复习思考题6 7 通信、安防及综合布线系统 7.1 电话通信系统 7.2 共用天线电视系统 7.3 广播音响系统 7.4 安全防范系统 7.5 有线电视与广播音响系统工程实例 7.6 综合布线系统 7.7 建筑弱电工程读图练习 复习思考题7 附录 附录表1 GB/T 4728电气简图用图形符号摘录 附录表2 项目种类的字母代码表与常用基本文字符号 附录表3 导线允许载流量表 参考文献1 建筑电气工程识图基本知识 建筑电气工程的主要功能是输送和分配电能、应用电能和传递信息，为人们提供舒适、便利、安全的建筑环境。电能的应用主要是交流电（工频强电），信息传递主要是高频弱电或直流电。本章主要介绍交流电的基本知识、建筑电气工程图的特点和低压配电系统的接地及安全。1.1 交流电的基本知识 由于三相交流电在生产、输送和应用等方面有很多优点，因此交流电力系统都是采用三相三线制供电，三相四线制配电或三相五线制（增加一条接地保护线）配电。所谓三相四线制就是3条相线（火线）1条零线的供电体制。3条相线具有频率相同、幅值相等、相位互差120的正弦交流电压，称为三相对称电压。而单相交流电就是三相交流电路中的一相，因此三相交流电路可视为3个特殊的单相电路组合。1.1.1 单相交流电 1）交流电的概念图1.1 正弦交变电流 2）正弦交流电的特征量（1）周期与频率（2）相位和初相位（3）同频率正弦量的相位差 3）正弦交流电的有效值图1.2 正弦电动势的波形图1.3 正弦量的相位差 4）相量的概念与正弦量的相量表示法 与三角函数表达式和波形图一样，利用复平面上的旋转向量可以完整地体现正弦量的3个特征量。例如有一个正弦量：并且对正弦电压、电流的幅值相量用 ，Im表示，有效值相量用U，I表示。例如：1.1.2 单一参数的交流电路 1）纯电阻电路（1）电压与电流的关系图1.4 旋转向量与正弦量的关系图1.5 正弦量的相量图（2）电阻上的功率 瞬时功率：在电阻上任意瞬间所消耗的功率称为瞬时功率，它等于此时电压瞬时值和电流瞬时值的乘积，即：图1.6 纯电阻电路及其相量图和波形图 平均功率（也称有功功率）：2）纯电感电路图1.7 纯电感电路及其相量图和波形图（1）电压与电流的关系（2）电感线圈的功率 3）纯电容电路（1）电压与电流的关系图1.8 纯电容电路及其相量图和波形图（2）电容上的功率 1.1.3 RLC的串联交流电路 1）电压与电流的关系图1.10 RLC串联电路和相量图 为了便于记忆，用一直角三角形表示以上各量的关系，如图（a）所示。该直角三角形称为阻抗三角形。因为电阻、电抗、阻抗都不是正弦交变的电量，所以阻抗三角形不应画成相量。图1.11 阻抗三角形、电压三角形和功率三角形 2）电路的功率（1）瞬时功率（2）平均功率（3）无功功率和视在功率图1.12 RLC交流电路的瞬时功率 1.1.4 三相交流电路 1）三相交流电源（1）三相对称电动势的产生（2）三相发电机绕组的星形（Y形）连接 如用相量表示为：图1.13 三相发电机原理图图1.14 三相电动势波形图图1.15 三相电动势相量图图1.16 三相发电机绕组的星形连接图1.17 星形连接时线电压与相电压的相量图 2）三相负载的星形连接（1）三相不对称负载的星形连接图1.18 三相不对称负载星形连接的实际电路图1.19 三相不对称负载星形连接 总的视在功率一般（2）三相对称负载的星形连接图1.23 三相对称感性负载相量图图1.24 三相对称负载的星形连接 1.2 建筑电气工程识图基本知识 1.2.1 建筑电气工程概述 1）智能建筑的概念 建筑电气工程是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善建筑环境来实现某些功能的一门学科，它是由强电和弱电综合组成的，也是随着建筑科学技术由初级向高级阶段发展的产物。根据GB/T 503142000智能建筑设计标准中的术语条目，智能建筑（IBIntelligent Building）的定义：它是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理 及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。2）建筑电气工程的划分（1）传统的划分 根据建筑电气工程的功能，人们习惯把它分为强电（电力）工程和弱电（信息）工程。强电的处理对象是能源（电力），其特点是电压高、电流大、功率大、频率低，主要考虑的问题是减小损耗、提高效率及安全用电；弱电的处理对象主要是信 息，即信息的传送与控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的问题是信息传送的效果，诸如信息传送的保真度、速度、广度和可靠性等。（2）现代的划分 根据GB 503002001建筑工程施工质量验收统一标准，比较大的建筑工程可分为：地基与基础、主体结构、建筑装饰装修、建筑屋面、建筑给排水及采暖、建筑电气、智能建筑、通风与空调、电梯等9个分部工程。建筑电气分部工程可分为：室外电气、变配电室、供电干线、电气动力、电气照明安装、备用和不间断电源安装、防雷及接地安装等7个子分部工程。智能建筑分部工程可分为：通信网络系统、办公自动化系统、建筑设备监控系统、火灾报警及消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统、智能化集成系统、电源与接地、环境、住宅（小区）智能化系统等10个子分部工程。各个子分部工程又可分为若干个分项工程，例如：住宅（小区）智能化系统又可分为火灾报警及消防联动系统、安全防范系统（含电视监控系统、入侵报警系统、巡更系统、门禁系统、楼宇对讲系统、住户对讲呼救系统、停车管理系统）、物业管理系统（多表现场计量及远程传输系统、建筑设备监控系统、公共广播系统、小区网络及信息服务系统、物业办公自动化系统）、智能家庭信息平台等分项工程。1.2.2 电气图的特点 1）电气图的表达形式（1）图（drawing）图是“图示法的各种表达形式的统称”。（2）简图（diagram）简图是“用图形符号、带注释的围框或简化外形表示系统或设备中各组成部分之间相互关系及其连接关系的一种图”。（3）表图（chart）表图是“表明两个以上变量之间关系的一种图”。（4）表格（table）表格是“把数据按纵横排列的一种表达形式，用以说明系统、成套装置或设备中各组成部分的相互关系或连接关系，或者用以提供工作参数”。2）电气图在中国发展的3个阶段 工程界要交流，就需要工程语言，即使是不同国籍的工程技术人员。只要按照相约的符号和规则来描述，大家就能看得懂，就能实现信息结构的传送和表达，实现技术交流。电气简图就是通过直观图形来传达信息的工程语言，电气信息结构文件编制规则与电气简图用图形符号一样，也是电气工程的一种语言。（1）第1阶段 20世纪60年代中期,国家第一机械工业部提 出由国家科学技术委员会发布GB 312：1964（电工系统图图形符号）、GB 313：1964（电力及照明平面图图形符号）、GB 314：1964（电信平面图图形符号）等系列标准。（2）第2阶段 20世纪80年代中期，由国家标准局发布的电气制图及电气图用图形符号、电气设备用图形符号和主要的相关国家标准有：电气制图标准7项，即GB 6988.186GB 6988.786；电气图用图形符号标准13项，即GB 4728.185GB 4728.1385；电气设备用图形符号标准2项，即GB 5465.185GB 5465.285；相关标准5项，即GB 509485电气技术中的项目代号，GB 715987电气技术中的文字符号制订通则，GB 735687电气系统说明书用简图的编制，GB 402683电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则，GB 488485绝缘导线的标记等。（3）第3阶段 随着20世纪90年代中后期国际标准的全面更新，我国的电气信息结构、文件编制标准化技术委员会修订了第二版GB/T 4728系列标准（T的含义为推荐选用）。GB/T 4728仍由13部分组成，但符号形式、内容、数量与IEC 60617的第二版完全相同。19972003年修订了第二版GB 6988电气制图系列标准，并更名为GB/T 6988电气技术用文件的编制 3）电气信息结构文件的文件种类（1）结构 结构可以反映以下几方面：a.系统的信息结构，即信息在不同的文件和信息系统中如何分布；b.每一种文件的内容结构；c.检索代号的构成。当然，它也反映系统或成套装置本身。一个系统以及每一个组成的物体，都可以从诸多方面进行观察，例如：a.它能做什么；b.它是如何构成的；c.它位于何处。相对我们对物体观察的3个方面，可 以得到所研究方面的3种类型，我们把相应的结构分别称为：a.功能面结构；b.产品面结构；c.位置面结构。电气信息结构文件种类就是按此划分。（2）文件 文件是指由若干相关记录构成的集合，是能为人所感知的、作为一个整体可在用户和系统之间进行交换的结构化信息量。（3）电气信息结构文件的文件种类 电气信息文件可以分为功能性文件、位置文件、接线文件、项目表、说明文件和其他文件等6大类。具体分类及说明见表。（4）不同类型文件之间的相互关系 4）电气图用图形符号 5）项目代号（1）项目代号的作用（2）项目代号的组成与标注（3）种类代号 1.2.3 建筑电气工程图的种类 1）说明性文件 图纸目录。设计说明（施工说明）。图例。设备材料明细表（零件表）。2）概略图（系统图）概略图是用符号或带注释的框，概略表示系统或分系统的基本组成、相互关系及其主要特征的一种简图。其用途是：为进一步编制详细的技术文件提供依据；供操作和维修时参考。3）电路图 电路图是用图形符号并按工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。目的是便于详细理解作用原理，分析和计算电路特性。图1.26 某用户照明配电概略（系统）图 其用途是：详细理解电路、设备或成套装置及其组成部分的作用原理；为测试和寻找故障提供信息；作为编制接线图的依据。4）电气平面图 电气平面图是表示电气设备、装置与线路平面布置的图纸，是进行电气安装的主要依据。电气平面图是以建筑平面图为依据，在图上绘出电气设备、装置的安装位置及标注线路敷设方法等。常用的电气平面图有变配电所平面图、动力平面图、照 明平面图、接地平面图、弱电平面图等。5）接线图 6）布置图 1.2.4 建筑电气工程图的特点 1）建筑电气工程图的特点 建筑电气工程图大多是采用统一的图形符号并加注文字符号绘制出来的，属于简图之列。任何电路都必须构成闭合回路。图1.27 生活水泵的控制电路图 图1.28 某建筑局部房间照明平面图 电路中的电气设备、元件等，彼此之间都是通过导线连接起来构成一个整体的。建筑电气工程施工是与主体工程（土建工程）及其他安装工程（给排水管道、供热管道、采暖通风的空调管道、通讯线路、消防系统及机械设备等安装工程）施工相互配合进行的，所以建筑电气工程图与建筑结构图及其他安装工程图不能发生冲突。建筑电气工程图对于设备的安装方法、质量要求以及使用、维修方面的技术要求等往往不能完全反映出来，而且也没有必要全部标注清楚，因为这些技术要求在有关的国家标准和规范、规程中都有明确规定，为了保持图面清晰，只要在说明栏中说明“参照规范”就行了。建筑电气工程的位置简图（施工平面布置图）是用投影和图形符号来代表电气设 备或装置绘制的，阅读图纸时，比其他工程的透视图难度大。2）阅读建筑电气工程图的一般程序 阅读建筑电气工程图必须熟悉电气图基本知识（表达形式、通用画法、图形符号、文字符号）和建筑电气工程图的特点，同时掌握一定的阅读方法，才能比较迅速全面地读懂图纸，以完全实现读图的意图和目的。具体针对一套图纸，一般可按以下顺序阅读（浏览），而后再重点阅读。看标题栏及图纸目录。看总说明。看系统图。看平面布置图。看电路图。看安装接线图。看安装大样图。看设备材料表。1.2.5 建筑电气照明平面图入门分析 1）平面图说明 首先，我们应知道平面图中的图形符号所代表的电气设备是什么，在物理实验室房间里有2个灯和1个电风扇。2个灯由一个开关控制，电风扇由一个调速开关控制，走廊里有1个灯和一个开关控制等。灯和电风扇均为单相用电设备，只需要接2根线，火线（相线L）和零线（中性线N）。其中火 线要经过开关后再接到用电设备上。当开关合上时，开关线才有电，灯或电风扇才可能有电流通过而工作。当开关断开时，开关线没有电，灯或电风扇也没有电，更换灯管和维修时比较安全。想知道配线用的保护管的管长和线长，就需要知道配管的路径如何，管中应穿几根线，这就需要有实践经验才能知道配管怎样布置合理，做到既省管又省线，既安全又可靠，既美观又方便等。这是本书要重 点体现的内容，也是成为工程师、造价师、审计师等必备的基础知识。2）配管配线路径分析（1）有装饰吊顶时的配管配线 分支1到走廊灯开关回路分析。从走廊灯到接线盒的管长为0.75 m+0.35 m（离墙要有距离）=1.1 m，线数为3根（L、N、K1），长度为31.1 m=3.3 m。图1.30 原理接线图 K2上方吊顶内接线盒又有3个分支：到开关K2；到浴室灯；到男卫生间灯。到开关K2，线数3根（L、K1、K2），管长4 m-0.3 m-1.3 m=2.4 m，线长32.4 m=7.2 m，从K2到K1，管长0.2 m，线长20.2 m=0.4 m。到浴室第一个灯，线数2根（N、K2），管长1.5 m（图比例太小，只能估算），线长21.5 m=3 m，再到第2个灯，可自行分析。到男卫生间灯，线数2根（N、L），最好先配到灯，再从灯到开关K3，与先配到开关K3相比，管长、线长基本一样，但可以少用一个接线盒，故障的概率也相对减少了。分支2到物理实验室开关回路分析。在K4、K5的上方吊顶内也要加装接线盒，从走廊灯到接线盒，线数2根（L、N），管长为0.75 m+0.35 m（离墙要有距离）=1.1 m，导线长度为21.1 m=2.2 m。从接线盒到开关，3线（L、K4、K5），管长4 m-0.3 m-1.3 m=2.4 m，线长32.4 m=7.2 m。从接线盒到灯，3线（N、K4、K5），其余的可自行分析。（2）无装饰吊顶时的配管配线 1.3 低压配电系统的接地及安全 1.3.1 低压配电系统的接地形式 1）TN系统（1）TNS系统（又称五线制系统）（2）TNC系统（又称四线制系统）（3）TNCS系统（又称四线半系统）2）TT系统 3）IT系统图1.31 TNS系统图1.32 TNC系统图1.33 TNCS系统图1.34 TT系统图1.35 IT系统 1.3.2 低压配电系统的防触电保护 1）防触电保护类型（1）直接接触保护（2）间接接触保护（3）直接接触及间接接触兼顾的保护 2）接地种类（1）功能性接地（2）保护性接地 3）保护接地范围 1.3.3 接地装置 1）接地体（1）自然接地体（2）人工接地体 2）接地线与保护线 3）接地线及保护线的连接 4）总等电位联结 5）辅助等电位联结 6）特殊场所的安全保护 1.3.4 建筑物共用接地系统 1）共用接地系统的定义 2）信息系统的等电位连接 3）对穿过各防雷区界面的金属物、系统的要求图1.36 接地、等电位连接和共用接地系统的构成