摘 要
本工程是对地下一层，地上十二层，局部十五层的综合楼供配电系统进行全面设计，保证系统安全、可靠、优质、经济地运行，必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
设计内容包括确定大楼的设备电气负荷等级，进行负荷计算，选择变压器的容量、类型及台数，各个楼层供电线路中的短路电流的计算，供配电系统的主接线方式、高低压设备和导线电缆的选择及校验，防雷接地的设计。设计过程中需要绘图的部分使用AutoCAD绘图，最后将整个设计过程整理、总结设计文档报告。
关键词：综合楼 供配电 计算负荷 设备选择 防雷接地
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目录
一、工程概况 ............................................................................................................... 1
1.1 概况： .............................................................................................................. 1 1.2 消费设计： ...................................................................................................... 1 1.3 设计依据： ...................................................................................................... 1 二、负荷分级、负荷计算及无功功率补偿 ............................................................... 1
2.1 负荷分级 .......................................................................................................... 1 2.2 负荷数据： ...................................................................................................... 2 2.3 负荷计算书 ...................................................................................................... 4 三、供电电源、电压选择与电能质量 ....................................................................... 9
3.1供电电源 ........................................................................................................... 9 3.2电压选择 ........................................................................................................... 9 四、电力变压器选择 ................................................................................................. 10
4.1 变压器型号及台数选择 ................................................................................ 10 4.2 变压器容量选择 ............................................................................................ 10 五、高低压配电接线设计及配电系统要求 ............................................................. 11
5.1 10KV配电要求： .......................................................................................... 11 5.2 220V/380V配电系统及负荷分级： ............................................................. 11 六、短路电流计算及设备和导线的选择 ................................................................. 12
6.1 短路电流计算 ................................................................................................ 12 6.2 设备选择 ........................................................................................................ 13 6.3 低压断路器选择 ............................................................................................ 15 6.4 低压断路器的选择参数 ................................................................................ 16 6.5 电流互感器的选择 ........................................................................................ 16 6.6 导线和电缆的选择 ........................................................................................ 17 七、防雷与接地系统设计 ......................................................................................... 19
7.1 防雷接地 ........................................................................................................ 19 7.2 等电位联结 .................................................................................................... 19 八、综合布线系统及有线电视系统 ......................................................................... 20 九、总结 ..................................................................................................................... 21 参考文献 ..................................................................................................................... 22
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某商贸集团综合楼高低压供配电系统设计
一、工程概况
1.1 概况：
本工程为综合楼，地下一层，地上十二层，局部十五层，总面积约16000平方米，地下层为设备用房，一、二层为公寓，十三至十五层为办公用房及设备用房。
1.2 消费设计：
该建筑属一类高层综合建筑，属一级保护对象。
1.3 设计依据：
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T13-92）；《高出民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）；《现代建筑设计规范大全》（修订缩印本）2002版；《住宅设计规范》（BG50096-1999）2003版；一级甲方和相关专业提供的资料。
二、负荷分级、负荷计算及无功功率补
偿
2.1 负荷分级
该工程属一类高层建筑，用电多为一、二级负荷，用电负荷分级如下：
一类负荷：各层公共照明、乘客电梯及消防电梯、排污泵，消防负荷包括应急照明及平时照明、电话机房、消防控制室、消防泵及泵房、喷淋泵、送风机、轴流风机、排烟风机、提污泵等。
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二类负荷：平时照明、乘客电梯及消防电梯、生活泵、空调机组、商铺、写字楼及公寓供电等。
三级负荷：设备房照明、储藏室照明、用电插座、空调水泵等。
2.2 负荷数据：
本工程照明负荷数据 表一 用电设备名称 地下室照明 1~4层公共照明 5~7层公共照明 8~10层公共照明 11~12层公共照明 13层公共照明 14~15层公共照明 1~2层平时照明 3~10层平时照明 11~12层平时照明 13~14层平时照明 所在楼层 -1F 1~4F 5~7F 8~10F 11~12F 13F 14~15F 1~2F 3~10F 11~12F 13~14F 设备功率 5KW 6KW 4.5KW 4.5KW 20KW 26KW 16KW 197KW 680KW 10KW 15KW 功率因数 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 负荷分级 三级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 三级 三级 三级 三级 备注 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算 由照明负荷计算
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本工程电力负荷数据 表二 用电设备名称 1~13层电梯 1~15层电梯 生活水泵 轴流风机 所在楼层 1~13F 1~15F -1F -1F 设备功率 24KW 41KW 31KW 7KW 功率因数 0.8 0.8 0.8 0.7 负荷分级 一级 一级 二级 一级 备注 由电梯负荷计算 由电梯负荷计算 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率
本工程消防负荷数据 表三 用电设备名称 -1层应急照明 1层应急照明 2~4层应急照明 5~14层应急照明 1~13层电梯 1~15层电梯 设备照明 消防泵 喷淋泵 提污泵 所在楼层 -1F 1F 2~4F 5~14F 1~13F 1~15F -1F -1F -1F -1F 设备功率 6 1.5 6 6 24KW 41KW 20 KW 52KW 52KW 6.4KW 功率因数 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 负荷分级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 备注 由照明设计计算 由照明设计计算 由照明设计计算 由照明设计计算 由电梯负荷计算 由电梯负荷计算 由照明负荷计算 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率 3
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变频控制柜 送风机 排烟机 恒压泵 -1F 13 F 13F 15 20KW 20KW 17KW 29KW 0.8 0.8 0.8 0.8 一级 一级 一级 一级 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率 按单位功率法预留功率 2.3 负荷计算书
本工程的各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有发生火灾时才需要运行的消防用电设备。因此负荷计算按照平时运行的负荷和火灾时运行的负荷来分别进行计算。
2.3.1、平时运行的负荷计算
（1）、照明负荷计算
照明负荷按负荷性质分组，1~15层公共通道照明为一组，地下室照明为一组；1~2层平时照明为一组，3~10层平时照明为一组，11~12层平时照明为一组，13~14层平时照明为一组；采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。照明负荷计算书见表四。
照明负荷计算书 表四 设备名称 1~15层公共 照明 地下室照明 1~2层平时照明 设备功率 （KW） 51 需要系数 Kd 1 功率因数 cos 0.9 负荷等级 Pc(KW) Qc(KW) Sc(KVA) Ic(A) 一级 51 25.5 57 86 5 197 1 0.92 0.9 0.9 一级 三级 5 181 2.5 88 5.6 201 8.4 305 4
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3~10层平时 照明 11~12层平时 照明 13~14层平时 照明 总计 一级负荷 二级负荷 958 56 902 0.69 1 0.7 0.86 0.9 0.85 662 56 631.4 391.3 27 389.7 769 62.2 742.8 1538.5 94.5 1128.6 15 1 0.9 10 1 0.9 680 0.92 0.9 三级 626 304 696 1057 三级 10 4.8 11 16.7 三级 15 7 16.7 25 （2）、电力负荷和平时运行的消防负荷计算
电力负荷和平时负荷运行的消防负荷按设备类型和负荷性质分组，采用需要系数法分别进行计算，不计备用设备功率。电力负荷和平运行的消防负荷计算书见表五。
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电力负荷和平时运行的消防负荷计算书 表五 用电设备名称 设备功率 (KW) 65 15 31 7 118 需要系数 Kd 1 0.7 1 1 0.85 功率因数 0.8 0.8 0.8 0.7 0.78 一级 二级 二级 二级 65 10.5 31 7 100.3 48.8 7.8 23.3 7.1 80.5 81.3 13.1 38.8 10 128.6 123.5 19.9 59 15.2 195.4 负荷等级 Pc(KW) Qc(KW) Sc(KVA) Ic(A) 电梯 风机 生活泵 轴流风机 总计
2.3.2、火灾时运行的消防负荷计算
火灾时运行的消防负荷按设备类型和负荷性质分组，采用需要系数法进行计算，不计备用设备功率。负荷计算书见表六。
火灾时运行的消防负荷计算书 表六 用电设备名称 设备功率 (KW) 19.5 20 65 需要系数 Kd 1 1 1 功率因数 0.9 0.9 0.8 一级 一级 一级 19.5 20 65 9.5 9.7 48.8 21.7 22.2 81.3 32.9 33.7 123.5 负荷等级 Pc(KW) Qc(KW) Sc(KVA) Ic(A) 应急照明 设备照明 消防电梯 6
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消防泵 喷淋泵 提污泵 变频控制柜 送风机 排烟机 恒压泵 总计 52 52 6.4 20 20 17 29 300.9 1 1 1 1 1 1 1 1 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.82 一级 一级 一级 一级 一级 一级 一级 52 52 6.4 20 20 17 29 300.9 39 39 4.8 15 15 12.8 21.8 210 65 65 8 25 25 21.3 36.3 367 98.8 98.8 12.2 38 38 32.4 55.2 557.6 2.3.3、10/0.38KV变电所计算负荷
火灾时运行的消防负荷小于火灾时必然切除的正常照明负荷和电力负荷总和，因此火灾时的消防负荷不计入总计负荷。本工程10/0.38kv变电所计算过程如下： 1）正常运行时的负荷计算
总计算负荷等于照明负荷和电力负荷及平时运行的消防负荷的总和。油表可知照明计算负荷为：
电力及平时运行的消防负荷总计算负荷为
由此可得变电所低压侧总计算负荷为
=
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=
计入同时系数后的总计算负荷和功率因数。对于总计算负荷，取有功和无功的同时系数分别为后的总计算负荷为：
=0.80,则计入同时系数
功率因数为：
2）无功补偿容量的计算
根据规范要求，民用建筑低压侧无功功率补偿后的功率因数应达到0.90以上，一般在计算时按达到0.92来计算，故有对于总计算负荷：
,
可取接近的120kvar。 总无功计算负荷为： =
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视在计算负荷为662. 6kVA
功率因数为变压器的损耗为： 有功损耗为无功损耗为
变电所高压侧的总计算负荷：
=682.2kvar
总功率因数
三、供电电源、电压选择与电能质量
3.1供电电源
本工程高压供电应由区域变电站不同母线段引来两路10KV电源至高压配电室，10KV配电系统宜设计为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。
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3.2电压选择
该建筑为高层综合性建筑，用电设备额定电压为交流
220/380V，两路电源同时供电，采用YJV22（90）型电缆由室外变配电室引入地下层配电室。
四、电力变压器选择
4.1 变压器型式及台数选择
本工程为一般商住两用高层民用建筑，防火要求交工，且为减少占地，变电所位于主体建筑地下室内，故宜采用三相双绕组式变压器，连接组别为Dyn11，无励磁调压，电压比
kV。
为节省空间，变压器与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。应为本工程采用双电源双回路供电，故选用两台变压器。
4.2 变压器容量选择
本工程视在计算负荷为662.6Kva(
,本工程设计
为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，互为备用，各负担50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。所以选用的变压器型号为SC10-500/10。
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五、高低压配电接线设计及配电系统要
求
5.1 10KV配电要求：
该建筑高压配电应由区域变电站的不同母线段引来两路10KV电源至高压配电室，10KV配电系统宜设计为单母线分段，并设计为两台变压器，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，各负担50%负荷，一路故障时，另一路电源供全部负荷。
5.2 220V/380V配电系统及负荷分级：
该建筑配电电压为交流220/380V，两路电源同时供电，采用
YJV22（90）型电缆由室外变配电室引入地下层配电室，配电室低压母线分段，各段由一台变压器供电，正常工作时，两段同时供电，互为备用，各负担50%负荷，一段故障时，另一段供全部负荷。
（1）配电系统采用TN-C-S系统。消防控制室、电话机房、消防泵、喷淋泵、消防电梯、防烟排烟设施、应急照明、疏散指示标志等供电为一级负荷，均采用末端自投线路设计，由不同的母线段引出双回路放射式或树干式供电，线路采用阻燃电缆或导线。 （2）商铺、写字间、公寓、客梯、空调机等供电为二级负荷，由配电室放射式或树干式配电至各层配电间，配电干线采用封闭式电缆桥架在地下层敷设至强电竖井内，在竖井内向上敷设，消防供电电缆与非消防供电电缆在桥架内用金属隔板隔开。 （3）电气竖井内、桥架和管线穿越各层楼板处做好防火隔离。
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六、短路电流计算及设备和导线的选择
6.1 短路电流计算
求K-1点的三相短路电流和短路容量（计算短路中各元件的电抗和总电抗 电力系统电抗为：
架空线路电抗
K-1点的短路等效电路图如图所示，其总电抗为：
计算K-1点的三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量的有效值为：
三相次暂态短路电流及短路电流为：
三相短路冲击电流为
三相短路容量为：
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求K-2点的短路电流和短路容量（电路系统电抗为：
架空线路电抗为：
电缆线路电抗为：
电力变压器电抗
为：
绘K-2点的短路等效电路图其总电抗为:
计算K-2点的短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量的有效值为：
三相次暂态短路电流及段路稳态电流为：
三相短路冲击电流为：
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三相短路容量为：
6.2 设备选择
根据目前我国高压电器制造情况，电压等级中，一般选用真空断路器。额定电压定电压流
的电网
应不低于所在电网处的额
。额定电流应等于或大于所在回路的最大长期工作电
（一般即为计算电流.
如果单相短路电流比三相短路电流大15%以上是，应以单相
短路电流为校验条件。
6.2.1高压断路器的选择
取
,变压器容量为1000KVA,得
选择断路器
,满足要求。
根据VK型高压真空断路器产品手册选择VK-10J25-630A。 其开断电流为
，额定峰值耐受电流
.额定
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短时耐受电流（3s）
。
6.2.2高压断路器的校验
额定开断电流校验：条件。 动稳定性校验：热稳定性校验：稳定条件满足。
—遐想时间 --断路器反应时间 --三相短路电流 --计算电流
--断路器开断电流 --冲击电流 ,动稳定条件满足。
,热
,开断电流满足
6.2.3故选择高压短路器如
表七
设备参数 ) 63 VK-10J25-630A 12 630 25 比较条件 满足 满足 满足 满足 满足 计算数据 ) 90.49 24.89 10 92.4 9.76 15
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6.3 低压断路器选择
低压短路器以1#变压器组为例进行选择。
6.3.1低压断路器选择
选择万能低压断路器DW15-2500. 额定电流选择：断流能力校验：
，满足条件。 ，满足条件。
长延时过电流脱扣器征订电流短
延
时
过
电
流
脱
扣
瞬
时
过
电
流
脱
扣
器
整
定
电
器
整
定
电
流
流
6.4低压断路器选择参数
表八 设备参数 DW-15-2500 比较条件 380 满足 计算数据 380 2500 60 满足 满足 1739.46 13.24 16
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长延时脱扣器2500 满足 1793.46 瞬时脱扣器 35 满足 13.24 6.5 电流互感器的选择
1、电流互感器的选择
1）满足工作电压要求即：Ur≧Un 式中 Ur—电流互感器额定工作电压。 Un—电流互感器测量处额定电压；
2）满足工作电流要求，应对一、二次侧电流进行考虑。 （a）一次侧额定电流Ir1：Ir1≧Ic 或者Ir1=1.2~1.5Ic （b）二次侧额定电流Ir2：强电使用Ir2=5A 3）种类和型式选择：此处选择浇注式 4）准确度等级
由于考虑到仪表指针在仪表盘2/3左右较易准确读数，因此：Ir1=1.5Ic
以低压配电系统图WP2回路为例：
由于Ur=380V Ic=122.81A Ir1>1.5Ic=184.2A
本工程供配电系统的电流互感器主要用于测量，因此准确级选0.5级，因此初选用电流互感器LQG-0.5- 200/5（准确度为：0.5级；一次侧额定电流为200A,二次侧额定电流：5A）。其它电流互感器选择按以上方法选择，具体见本工程供配电系统图。 2、电压互感器的选择
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1）满足工作电压要求 对一、二次侧分别考虑如下： （a）一次侧电压: Ur1=UN Um1≧Uw 式中 Um1——电压互感器最高工作电压 Uw ——电压互感器装设处的最高工作电压 Ur1——电压互感器额定电压 UN ——系统的标称电压 （b）二次侧电压Ur2: Ur2=100V
6.6 导线和电缆选择
本工程高压供配电系统中Ur1=10kV,因此选用电压互感器JDJ-10KV。其它电压互感器选择按照以上方法，具体见系统图。 JDJ-10KV参数：最大容量640VA。
本工程选用铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆(YJV) 中压线路,由于用电负荷距系统较近,短路电流大且故障时间相对较长,但其负荷电流较小,线缆选择的主要矛盾是能否承受短时电流的作用,即热稳定问题。因此,一般用热稳定条件确定线缆截面,再以机械条件和载流量较验。 满足热稳定性要求的电缆最小截面Amin≥
×
/c=169.47
应为:
故选截面积为240载流量为509A>190A
校验:满足载流量 240查表满足机械特性。 故回路
选用YJV(3×400)。
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七、防雷与接地系统设计
7.1 防雷接地
（1）防雷：本建筑按二类防雷建筑物设计防雷，利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面设避雷带，利用建筑物钢筋做引下线，作为引下线的柱内钢筋应通长焊接，利用基础钢筋做接地体，接地电阻不大于1Ω。进出建筑物的架空或埋地金属管道在建筑物进出处就近与防雷装置可靠连接，做法参见99D501-1-14、15。为防侧击雷，从第十三层起（包括十三层）做以下防雷措施：a，每层外圈梁内的外角钢筋闭合通焊作为均压带，并与防雷引下线可靠焊接或用Φ12钢筋跨接焊接，其于梁内钢筋及板筋与均压带可靠连接。b，各层外墙上的金属栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置可靠连接，具体做法参见99D501-1/P2-17~2-22。c，竖直敷设的金属管道及金属物的顶端与底端与防雷装置可靠连接。 （2）接地：本建筑采用共用接地系统，接地电阻不大于1Ω。
7.2 等电位联结
为用电安全，本建筑在地下层配电室每处电源进线处适当位置各安装一总等电位联结端子箱，把进线配电屏的PE（PEN）母排；公共设施的金属管道，如上、下水、热力、燃气、空调立管等管道；建筑物金属结构与总等电位联结端子箱连接，做法参见02D501-2/P11~114。电话机房、消防控制室做局部等电位联结，做法参见02D501-2/P21方式一。公寓部分卫生间做局部等电位联结，局部等电位联结应包括卫生间金属给排水管、金属浴盆、金属采暖管、建筑物金属网，做法参见02D501-2/P16。
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八、综合布线系统及有线电视系统
本设计综合布线包括语音部分和数据部分，共用机房，机房设在地下室。语音干线采用三类非屏蔽大对数电缆至层配线架，数据干线采用光缆配线至层设备间，为满足写字间用户数据的高速传送，在3~8层设备间设光纤配线架，每个写字间分隔敷设一条四芯光缆。水平布线采用五类四对非屏蔽电缆（UTP）和四芯光缆。语音、数据干线在金属线槽内在弱电竖井内敷设，竖井内干线槽为200x200沿墙敷设，走道内干线槽为200x200金属线槽在吊顶内暗敷设，引入写字间的支干线槽为100x100金属线槽在吊顶内暗敷设。各房间内线路均穿钢管沿顶板、墙、柱或在吊顶内暗敷设，钢管与干线线槽或支干线槽之间可用金属软管过渡。出线接口选用双孔五类信息插座和单孔光纤信息插座，，墙上插座距地1.4米暗装（商铺和公寓部分为0.3米），柱上插座距地0.3米暗装，光缆出口距地0.3米。
有线电视系统前端箱放置在一层弱电竖井内，底边距地1.4米安装，主干线采用SYV-75-5同轴电缆在45x45金属线槽内在竖井内敷设，支干线采用SYV-75-5在45x45金属线槽内在吊顶内暗敷设，室内线均采用SYV-75-5穿SC20钢管沿地面、墙、顶板暗敷设，钢管与接线箱之间可用金属软管过渡。电视插座距地0.3米暗装。
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九、总结
本工程是对一个商贸集团综合楼电气施工设计，通过对图纸的学习和了解，我们了解到该工程是一个地下一层，地上十二层，局部十五层面积约1600平方米，地下层为设备房，一、二层为商铺，三到十层为写字间，十一、十二层为公寓，十三至十五层为办公用房和设备用房的一类建筑。
通过对图纸的进一步熟悉，根据各种设计规范我们开始对它进行设计、计算。本工程主要进行动力系统负荷计算，照明负荷计算，消防负荷计算，通过上述一系列的计算，我们进行变压器的选择，选用两台变压器，平时各承担50%负荷，一段故障时，另一段供全部负荷。进而我们进行短路电流计算，选择设备和线缆。最后对该综合大楼进行防雷接地的设计，以及等电位联接。
本次课程设计是在曹老师的指导和组员帮助下完成的，在整个过程中查资料、相互探讨，我受益匪浅。
课程设计是检验和锻炼学生实践能力的一项教学环节，在本次设计中我运用课本上所得知识以及对参考资料的学习，严格执行设计规范，在老师的耐心指导下完成了该综合大楼高低压供配电系统设计，让我对所学知识有了更深刻的了解，对一个系统工程有了完整细致的了解和掌握。同时我认识到自己的不足，看问题不全面，在今后的学习中我会加倍努力，学好专业知识，并锻炼自己的动手能力，另外进行实践。
最后，真诚的感谢老师的指导，您辛苦了！
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参考文献
[1] 翁双安.供配电工程设计指导，机械工业出版社， 2004 [2] 李英姿.现代建筑电气供配电设计技术，中国电力出版社， 2008 [3] 孟德星.AutoCAD2008电气设计完全自学手册，机械工业出版社， 2008 [4] 供配电系统设计规范，GB50054-2009 [5] 民用建筑电气设计规范，GBJGJ_T16-2008
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