供配电技术教案.doc

供 配 电 技 术 教 案供配电技术教案教学目标教材分析课时安排教学内容教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课堂小结布置作业课后小结教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课堂小结课后小结教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课堂小结课后小结教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课后作业课堂小结课后小结教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课堂小结课后总结教学目标教材分析课时课型教学方法组织教学 教学过程课后总结课后小结第一章 供配电技术基础知识1、掌握电能的特点以及对供配电的基本要求；2、了解发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；3、掌握供配电系统的电压以及供配电电压的选择、调整措施；4、理解电力系统中性点的运行方式及特点。重点： 1、电能的特点以及对供配电的基本要求；2、供配电系统的电压以及供配电电压的选择、电压的调整措施。难点： 1、发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识2、电力系统中性点的运行方式及特点。学时本章概述供电技术有关的一些知识，为学习后续章节奠定良好的基础。本章主要简介供电工作的意义、要求及课程任务，讲述供配电系统及发电厂、电力系统基本知识、供电质量、企业供配电电压的选择和要求，讲述用电的申请及用户受电工程的建设要求。1.1-1.2电能及电力系统1、掌握电能的特点以及对供配电的基本要求；2、了解发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；重点：电能的特点以及对供配电的基本要求；难点：发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；课时新授课讲授法清点人数：应到： 实到：一、电能的特点及对供配电的要求1、国内外供配电技术的发展及电能的特点（1）易于能量转换；（2）易于远距离传输；（3）易于调整和控制；（4）电能耗费低2、对供配电的基本要求供配电技术是研究电力的供应和分配问题。电力是现代工业生产的主要能源和动力，做好供配电工作，是保证企业生产的正常进行和实现工业现代化的重要基础措施。供配电工作要为工业生产和国民经济服务，搞好安全用电、节约用电、计划用电（合称“三电”）工作，为满足供配电工作，必须达到以下要求：（1）安全（2）可靠（3）优质（4）经济二、电力系统的组成（二次能源）（一）电力的生产和输送过程（发电厂、升压变电站、高压输电网、区域变电站、高压配电网和电能用户）从发电厂到用户的送电过程（二）电力系统、电力网及动力系统的概念通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为“电力系统”。发电厂与电力用户之间的输电、变电和配电的整体，包括所有变电所、各级电压线路，称为“电力网”或“电网”。输电网，配电网110KV。电力系统加上发电厂的动力部分及热能系统和热能用户，称为“动力系统”。（三）电力系统的结构电网：地方电力网35kv、区域电力网:110-220kv,超高压输电网-330kv。变电站：升压变电站和降压变电站。电力系统额定电压：100v，蓄电池和安全照明。100Vu 1000V,工业和民用电器设备。1000V以上，高压电气设备。（四）电力生产的特点（1）有机的整体。（2）动态平衡的相对稳定。（3）随机变化，实时调整。三、发电厂和变电站类型电能属于二次能源，一次能源包括煤炭、石油、天然气等。（一）发电厂按其利用的能源不同，分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂以及风力、地热、太阳能和潮汐能发电厂等类型。1、水力发电厂水电站的发电容量与水电站所在地点上下游的水位差（通称“水头”或“落差”）和流过水轮机的水流量的乘积成正比，因此建造水电站，必须用人工的办法来提高水位，通常水力发电厂有“坝后式水电站”、“引水式水电站”和“混合式水电站”。2、火力发电站“火电厂”利用燃料（煤、天然气、石油等）的化学能来生产电能。我国的火电厂以燃煤为主。为了提高燃煤效率，现代火电厂都把煤块粉碎成煤粉，用鼓风机吹入锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水烧成高温高压的蒸汽，推动气轮机转动，带动与它联轴的发电机旋转发电。凝气式电厂和热电厂（电能、蒸汽和热水）。3、核能发电厂核能发电厂又称“原子能发电厂”简称“核电站”，它是利用原子核的裂变能来生产电能的工厂，其生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆代替了燃煤锅炉。（二）变电站类型枢纽变电站（330-500KV）、地区重要变电站(220-330KV)和一般变电站110KV。本次课讲述了电能的特点以及对供配电的基本要求以及发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；思考与习题1、2、3本章是对电能的基本了解，了解发电厂、电力系统、电力网等。理解电力系统中性点运行方式，掌握电能特点及其供配电要求，本章是概念论述，重在理论联系实际，举例说明，带领学生现场参观实习教学效果更好。1.3 电力系统的中性点运行方式1、理解电力系统中性点的运行方式及特点。重点：电力系统中性点的运行方式及特点。课时新授课讲授法清点人数：应到： 实到：我国电力系统中电源的中性点有三种运行方式：一种是中性点不接地；一种是中性点经阻抗接地；另一种是中性点直接接地。前两种系统又称为“小接地电流的电力系统”，后一种系统称为“大接地电流的电力系统”。1、中性点直接接地的电力系统 中性点直接接地的电力系统发生单相接地时即形成单相接地短路。单相短路电流比线路正常负荷电流大得多，对系统危害很大。因此这种系统中装设的短路保护装置动作，切断线路，切除接地故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行。110KV及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式。在低压配电系统中，三相四线制的TN系统和TT系统也都采取中性点直接接地方式。2、中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统中三相交流的相序代号统一采用A、B、C。系统正常运行时，三个相的相电压、是对称的，三个相的对地电容电流也是对称的。这时三个相的对地电容电流的相量和为零因此没有电流在地中流过。各相对地电压均为相电压。当系统发生单相接地故障时，假设C相接地，这时C相对地电压为零，而A相对地电压，B相对地电压，由此可见，C相接地时，完好的A、B两相对地电压均由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的 倍。3、中性点经消弧线圈接地的电力系统单相接地电容电流IC大于一定值时电力系统中性点就应改为经消弧线圈接地的运行方式。1.4电力系统的供电质量及改进措施1、掌握供配电系统的电压以及供配间电压的选择、电压的调整措施；2、理解电力系统中性点的运行方式及特点。重点：供配电系统的电压以及供配间电压的选择、电压的调整措施；难点：电力系统中性点的运行方式及特点。课时新授课讲授法清点人数：应到： 实到：一、 用户对供电质量的基本要求1、安全性2、可靠性3、优质性4、经济性指标（一）、供电质量概述供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、高次谐波（电压波形畸变）及三相电压不平衡度等。供电可靠性可用供电企业对用户全年供电小时数与全年总小时数（8760h）的百分比来衡量，也可用全年的停电次数及停电持续时间来衡量。供电营业规则规定：供电企业应不断改善供电可靠性，减少设备检修和电力系统事故对用户的停电次数及每次停电持续时间。供电设备计划检修时，对35KV及以上电压供电的用户的停电次数，每年不应超过1次；对10KV供电的用户，每年不应超过3次。（二）、供电频率、频率偏差及其改善措施1、供电频率及其允许偏差（f是发电厂调节发电机的转速，供配电系统中，f不可调节）供电营业规则规定：供电企业供电的额定频率为交流50HZ。在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为：电网装机容量在300万千瓦及以上的，为+0.2HZ；电网装机容量在300万千瓦以下的，为+0.5HZ。在电力系统非正常状况下，供电频率的允许偏差不应超过+1.0HZ。（三）、供电电压、电压偏差及其调整措施1、供电电网和电力设备的额定电压1）电网额定电压电网（线路）的额定电压（标称电压）等级是国家根据国民经济的发展需要和电力工业的发展水平，经全面技术经济分析后确定的，它是确定其他电力设备额定电压的基本依据。2）用电设备额定电压由于用电设备运行时要在线路中产生电压损耗，因而造成线路上各点的电压略有不同，如下图的虚线所示。3）发电机额定电压由于电力线路一般允许的电压偏差为+5%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此为维持线路首端电压与末端电压的平均值在额定值，处于线路首端的发电机额定电压应高于电网额定电压5%，如下图所示。2、电压偏差及其允许值1）电压偏差的定义：2）电压偏差允许值 GB500521995供配电系统设计规范规定：正常运行情况下，用电设备端子处的电压偏差允许值（以UN的百分值表示）符合下列要求：（1）电动机：规定为+5%（2）照明：在一般工作场所为+5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所难以满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%、-10%。3提高电能质量的措施电力设备也只有在额定电压下运行才能获得最佳的经济效果。（1）采用无功功率补偿装置（2）降低系统阻抗：在技术经济合理时，减少系统的变压级数，增大线路导线截面，或以电缆取代架空线，都能有效的降低系统阻抗，减少电压降，从而缩小电压偏差的范围。（3）正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器。（4）尽量使三相负荷平衡（5）调整同步电机的励磁电流，超前或滞后运行，产生超前或滞后的无功功率，改善系统的功率因数和调整电压偏差。（6）采用电抗值最小的高低压配电线路方案。工矿企业抑制电压波动措施：（1）负荷大的设备，专用线路或变压器单独供电。（2）较少系统阻抗。（3）变配电站配电线路出口加装限流电抗器，限制故障时的短路电流。（4）大型感应电动机进行补偿。（5）低压供配电系统中采用电力稳压器稳压。1.5 工厂供配电系统的构成工厂供配电系统：进入企业到分配到所有用电设备终端的整个电路。包括：工厂总降压变电站、高压配电线路、车间变配电站、低压配电线路及用电设备。一、工厂供配电系统的负荷及对供电电源的要求电力负荷，既可指用电设备或用电单位（用户），也可指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流。（一）电力负荷的分级 1.一级负荷 2.二级负荷 3.三级负荷（二）各级电力负荷对供电电源的要求1.一级负荷对供电电源的要求 一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有： 独立于正常电源的发电机组； 供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路； 蓄电池； 干电池。2.二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两回线路供电，供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%二级负荷。3.三级负荷对供电电源的要求 三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。二、工厂供配电系统设备组成。组成：电力变压器、配电装置、保护装置、操作机构、测量仪表及附属设备。电力变压器：配电装置作用：接受和分配电能，配电装置包括：母线、开关、断路器、操作机构、测量装置和仪用互感器。三、电力负荷的类别电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负荷，前者为单相负荷，在三相系统中很难三相平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业分，有工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷等。四、工厂供配电系统布置系统设备：开关设备、互感器、避雷器、熔断器、；连接母线。户内式变配电站：高压配电室、变压器室、低压配电室。高压电容器室和值班室。户外配电装置：供配电装置和各设备间距离的要求第二章 供配电系统一次设备1、理解企业供配电系统高低压一次设备；2、理解低压配电屏和组合式成套变电站；3、掌握电力变压器的结构。重、难点： 1、理解企业供配电系统高低压一次设备； 学时新授课讲授法清点人数：应到： 实到：本章首先讲述企业交配电所主的基本要求及一些典型的高低压设备方案，接着讲述企业变压器的结构和特点，然后介绍企业变电所主变压器台数和容量选择的基本原则，最后简介企低压配电屏和组合式变电站。2.1 电力变压器一、电力变压器（一）概述电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电力电压升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。1、电力变压器的类型电力变压器按功用分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变电器。电力变压器按相数分，有单相和三相两大类，用户变电所通常都采用三相变压器。电力变压器按调压方式分为无载调压和有载调压两大类，用户变电所大多采用无载调压变压器。电力变压器按绕组导体材质分为铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。电力变压器按绕组型式分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器，用户变电所大多采用双绕组变压器。电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分为油浸式、干式和充气式（SF6）等变压器.其中油浸式变压器,又分为油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。用户变电所大多采用油浸自冷式变压器。电力变压器按结构性能分为普通变压器、全密封变压器和防雷变压器等。用户变电所大多采用普通变压器。2、电力变压器的联结组别我国过去差不多全采用Y，yn0联结的配电变压器，但近年来D,yn11联结的配电变压器已得到推广应用。电力变压器的每一个电压侧有三个绕组，高压侧绕组用A-X,B-Y,C-Z作为线段标记，低压侧绕组用a-x,b-y,c-z作为线段标记。变压器的高低压侧三项绕组，有星形和三角形连接方式。例如，高压和低压侧都接成星形，是Y,Y(Y/Y)联接，若高压侧三角形，低压侧星星，则为D,Y( ).（1）Y, yn0联结和D,yn11联结的两种配电变压器配电变压器采用D, yn11联结较之采用Y, yn0联结有下列优点：1）对D,yn11联结变压器来说，其3n 次（n为正整数）谐波励磁电流在其三角形联结的一次绕组不致注入高压公用电网中去。更有利于抑制高次谐波电流。2）D,yn11连接变压器的零序阻抗较之Y,yn0连接变压器的零序阻抗小得多，因此D,yn11联结变压器二次侧的单相接地短路电流较之Y,yn0联结变压器二次侧的单相接地短路电流大得多，从而更有利于低压侧单相接地故障的保护和切除3）当接地单相不平衡负载时，由于Y，yn0联结变压器要求中性线（N线）电流不超过二次侧绕组额定电流的25%，因而严重限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分发挥。为此，GB50025219951000KV.A设置高压配电所。1.单母线接线制。优点：接线简单、清晰。使用的电气设备少，投资少。缺点：电源、母线或连接于母线上的任何一个隔离开关发生故障，影响全部符合供电。2.单母线分段制。缺点：某分段上的母线、母线分段开关故障，电源通过一路供电，供电效率低。提高供电质量，才去母线多分段或重要用户接在两段母线上，双回路供电。3.双母线接线。二、车间及小型企业变电所的主电路图 从车间变电所高压侧的主结线来看，分两种情况（1）有企业总降变压电或高压配电所的车间变压所。其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在高压配电线路的首端，即在总变、配电所的高压配电室内，而车间变压所一般只设变压器室和低压配电室，其高压侧大多不装开关，或只装简单的隔离开关、熔断器（室外为跌开室熔断器）、避雷器等，凡是高压架空进线，无论变压器装在户内还是户外，均需装设避雷器来防止雷电波沿架空线侵入变压所击毁电力变压器及其他设备的绝缘。而高压电缆进线时，避雷器是装在电缆的首端的，而且避雷器的接地端连同电缆的金属外皮一起接地。这是变压器高压侧可不再装设避雷器。但是，如果变压器高压侧为架空线加一段引入 电缆的进线方式时，进线WL1，变压器高压侧仍应装设避雷器。下面介绍小型变电所几种常见的主结线方案。（一）只有一台变压器的小型变电所主电路图只有一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采用的开关不同，有以下三种类型方案：1、高压采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主电路图只适于不重要的三级负荷供电。高压采用隔离开关-熔断器的变电所主电路图2、高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主要电路图也只适于对三级负荷供电。高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主要电路图3、高压侧采用隔离开关断路器的变电所主电路图可供二级负荷及少量一级负荷。（二）装有两台主变压器的小型变电所主电路图1、高压无母线、低压单母线分段的变电所主电路图这种主接线可供一、二级负荷。2、高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主电路图，可供二、三负荷；而有联络线时，则可供一、二级负荷。高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主电路图3、高低压侧均为单母线分段的变电所主电路图（见图5-6）可供一、二级负荷。高低压侧均为单母线分段的变电所主电路图三、企业总降压变电所的主电路图（一）只装有一台主变压器的总降压变电所主电路图通常采用一次侧无母线、二次侧单母线的主结线，如图3-10所示。只适于三级负荷的工厂。（二）装有两台主变压器的总降压变电所主电路图1、一次侧采用内桥式结线、这种主结线的运行灵活性交好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的企业。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机率较多、并且变电所的主变压所不需要经常切换的总降压变压所。2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，也适于一、二级负荷的工厂。这种外桥式结线适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适于经济运行需经常切换主变压器的总降压变电所装有一台主变压器的总降压变电所主电路图 采用外桥式结线的总降压变电所主电路图3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图这种主结线兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但使用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。4、一、二侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也相应大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在企业变电所中很少应用，主要用于电力系统的枢纽变电站。 3.3 供配电线路母线、导线和电缆的选择1、 掌握常用线路导线的选择；2、 线路的热稳定与动稳定校验重点：供配电线路导线的选择；难点：供配电线路导线的选择；课时新授课讲授法班级人数：应到： 实到：一、导线和电缆型式的选择高压架空线路，一般采用铝绞线。当档距较大、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线。低压架空线路，也一般采用铝绞线。 高压电缆线路，在一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，例如在振动剧烈、有爆炸危险、高温及对铝有腐蚀的场所，应采用铜芯电缆。埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆； 但在无机械操作可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。敷设在电缆沟、桥架或穿管（排管）的电缆，一般采用裸铠装电缆或塑料护套电缆。交联电缆宜优先采用。低压电缆线路，一般也采用铝芯电缆，但特别重要的或有特