工厂供电教案.doc

教 案 授课顺序： 第1次课 授课日期07.09.03班级05G67专业机电教学内容1.1 电力系统概述 及 1.2 电力系统的额定电压教学目的使学生掌握工厂供电的基本概念，对电力系统中供配电有一定的了解重点难点 重点：掌握供配电的基本概念，理解电力系统结构图 难点：电力系统中各段电网的额定电压的确定作业布置P12 1.1 1.9其它记载本次课主要内容： 工厂供电的基本知识供电系统、发电厂、电力系统、电能生产的特点电力系统对额定电压的要求第一节 电力系统概述生活生产中使用的电能都需要经过发电、输电、变电、配电和用电这几个环节。下面介绍各个环节的基本概念及电能生产的特点。一、 发电厂发电厂（发电站）：是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。有：水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、 地热发电厂、太阳能发电厂。-讲解不同发电厂之间的优缺点。二、 变电所变电所：变化电能电压、接受与分配电能的场所。组成：变压器、母线、开关等。分类：升压型和降压型三、 电力网定义：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。用途：联系发电厂和用户，担负输变电任务。四、 电力系统定义： 发电厂部分+电力网+电力用户 所组成的整体讲解：图1.1 电力系统示意图 图1.2 电力系统的系统图讲解要点：1、输送电能的过程中，电压等级的变化及其原因。 2、电能在电力系统中流向的成因。五、 电能生产的特点1、 同时性 电能发、供、使用同时进行，始终同步。2、 集中性 统一调度3、 快速性 改变过程非常短促，包括故障的发生。（强调安全性）4、 先行性 必须先于经济的发展第二节 电力系统的额定电压1、 额定电压等级（1）用电设备的额定电压显然，对用电设备来说，它的额定电压应和电网的额定电压一致。电网的额定电压：线路首端与末端的平均电压。（2）发电机的额定电压由于同一电压线路允许偏差为5%，且发电机视为线路首端，因此高于电网额定的5%。（3）电力变压器的额定电压一次部分：可视为用电设备，与电网电压相同；若与发电机组相连，则等于发电机电压。二次部分：二次部分额定电压指一次加额定电压时，二次部分的空载电压。要考虑变压器满载时内部的5%压降，以及线路长时的5%线路压降。-讲解时注意，课本上谈到发电机与变压器一次直接相连时，额定电压高于电网额定电压的5%，而要注意，其实发电机和变压器一次电压相等且高于电网额定电压的5%。-注意帮助学生区分变压器二次额定电压取10%和5%的差别。2、 各种电压等级的适用范围结合线路损耗，讲解第6页表1.2 教 案 授课顺序： 第2次课 授课日期07.09.05班级05G67专业机电教学内容1.3 工厂供电系统概述 及 1.4 供电质量的主要技术指标教学目的使学生掌握工厂供电的基本概念，了解电能质量的要求 重点难点 重点：掌握工厂供电的基本要求，理解用户供电系统结构图，以及电能质量要求 作业布置P12 1.4 其它记载本次课主要内容： 工厂供配电的要求用户端供配电的系统图供电质量的主要技术指标第三节 工厂供配电系统概述一、 对工厂供配电系统的要求1、 安全 - 在电力运行过程中，避免人员和设备事故2、 可靠 - 电力系统供电可靠性，即连续供电的要求3、 优质 - 满住电力用户对电能质量的要求，频率/电压等4、 经济 - 使得供配电系统投资少、运行费用低，尽量节约电能5、 合理 - 合理处理局部与全局，当前与长远等关系-着力强调安全！二、 供配电系统的系统图讲解图1.5 到 图1.8让学生理解图中各设备的意义、用途等，讲解各系统图的运行方式及其特点。第四节 供电质量的主要技术指标1、 频率允许偏差： 300万kW以上的 0.2Hz300万kW以下的 0.5Hz特殊情况下 1.0Hz频率调节主要依靠电力系统调节2、 电压电压不稳定的几个概念：电压偏差： 实际电压与额定电压之差 （有差值，但较稳定）电压波动： 电网电压方均根值随时间的变化。电压闪变： 由电压波动引起灯光闪烁n 当存在大容量冲击型负载运行时，剧烈变化的负荷电流引起电压波动高次谐波： 电网电压波形发生非正弦畸变，会出现高次谐波三相不对称： 系统运行参数不对称，三相用电负荷不对称等引起。补充讲解： 电压偏差的影响：无论高于或低于额定电压，均对设备产生不良影响。电压调整方式：变压器有载调压，改善线路状况，保持三相平衡，加投无功补偿。3、 可靠性一级负荷：中断供电会导致人身伤亡，或政治经济上造成重大损失的 要求：两个独立的电源供电，加应急电源。二级负荷：中断供电会在政治、经济上造成较大损失的 要求：两回线路供电，且不同的变压器或母线段三级负荷：除了一级、二级以外的其他电力负荷。-讲解时要学生能够掌握两个独立的电源供电的含义，区分两个独立的电源供电和两回线路供电的含义 教 案 授课顺序： 第3次课 授课日期07.09.07班级05G67专业机电教学内容2.1 电力负荷和负荷曲线教学目的掌握和理解负荷及负荷曲线的意义 重点难点 重点：掌握负荷和负荷曲线的基本知识 作业布置其它记载本次课主要内容： 电力负荷的基本概念和分类负荷曲线图的基本概念第一节 电力负荷和负荷曲线一、 电力负荷的概念工厂用电设备的用途及用电特点：1、 拖动生产机械的电动机连续稳定型：水泵、通风机、搅拌机等。工作连续且功率输出稳定连续不稳定型：起重机、吊车等。工作连续，但负荷时刻变化不稳定。2、 工业用电炉介绍电阻炉、感应电炉、电弧炉，讲解其特点。3、电焊类都是利用大电流通过被焊接处，产生很大的热量使工件部分熔化。4、 照明设备传统照明：功率因素高荧光灯、各种气体灯：功率因素低二、 工厂用电设备的工作制1、 长期连续工作制长期运行，负荷稳定，波动不大2、 短时工作制工作时间短，停歇时间长，负荷冲击不大3、 断续周期工作制时做时歇，一般工作周期10min负荷持续率 其中，t 工作时间 T 周期 t0 停歇时间目的：换算到统一的负荷持续率下，便于统计其等效功率该类设备的额定PN是对应某一标准的N的，若实际的N ，则实际的Pe应按同一周期内等效发热条件换算。 三、 负荷曲线概念：表征电力负荷随时间变动情况的一种图形日有功负荷曲线：依点连成或以半小时绘制梯形曲线年负荷曲线：根据用户一年中具有代表性的冬日和夏日负荷曲线来绘制。即在南方冬日典型日负荷*165天+夏日典型日负荷*200天构成。年度最大负荷： 全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 。年最大负荷利用小时： 平均负荷： 负荷系数（负荷率）： 教 案 授课顺序： 第4次课 授课日期07.09.10班级05G67专业机电教学内容2.2 电力负荷的计算教学目的掌握计算负荷的两种计算方法重点难点 重点：掌握计算方法，理解其中含义 难点：能够实际应用需要系数法和二项式法作业布置P28 2.5 2.7 2.8其它记载本次课主要内容： 计算负荷的概念按需要系数法确定计算负荷按二项式法确定计算负荷比较两种方法的区别第二节 电力负荷的计算一、 计算负荷的概念计算负荷：通过负荷的统计计算求出，用于代替实际负荷，作为负荷计算和按照发热条件选择电力系统各元件的负荷值-讲解为什么采用P30 计算 二、 按需要系数法确定计算负荷1、 基本公式同组设备有：多组设备有：2、计算过程：（1） 多台设备按照工作特点分组 按归类确定需要系数（2） 确定各组设备容量之和对于长期连续工作制设备和短时工作制设备，其设备容量即为铭牌额定容量之和。对于断续周期工作制设备，其设备容量是铭牌额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。其中吊车电动机组要换算到=25%时的功率，电焊机组要求换算到=100%时的功率，并按上次课所讲的公式换算。（3） 按公式，确定各分组的计算负荷（4） 确定多组设备的总计算负荷-讲解时注意说明，多组和单组计算无功的公式为什么不同。三、 按二项式法确定计算负荷1、 基本公式-讲解时着重解释cPx的取法2、 多组公式3、 与需要系数法的比较需要系数法结果往往偏小，适用于设备少而且容量差别大的线路，如车间及以上负荷的计算二项式法计算结果往往偏大，且系数选取缺乏理论根据，适用于机械行业用电少、容量差别大的车间。-讲解课本例题2.1，引导学生对设备按特性分组，比较两种算法的差异。四、 单相用电设备计算负荷的确定1、 单相设备接于相电压2、 单相设备接于线电压 3、 单相设备接于相电压和线电压先将接于线电压的设备容量换算为接于相电压的设备容量，分别计算各相设备容量，再推出总的等效三相计算负荷。 教 案 授课顺序： 第5次课 授课日期07.09.12班级05G67专业机电教学内容2.3工厂供配电系统的功率损耗和电能损耗2.4 工厂计算负荷的确定教学目的了解供配电系统中的损耗的原因及其计算，掌握综合确定工厂的计算负荷重点难点 重点：功率损耗及其计算 作业布置其它记载本次课主要内容： 了解供配电系统中的损耗成因掌握各种类型损耗的计算综合确定工厂的计算负荷第三节 工厂供配电系统的功率损耗和电能损耗1、 系统的功率损耗（1） 线路上的功率损耗-讲解：注意计算时的单位数级，注意计算无功时，电抗X不仅仅和材料有关，和线路的架设位置也有关系。（2） 变压器的功率损耗有功部分：铁耗 在电压不变和频率不变时是固定的，即约为空载损耗铜耗 绕组通过电流时产生，可由短路试验测出所以有公式： 无功部分： 用于产生主磁通和消耗变压器一、二次绕组的电抗上，有2、 系统的电能损耗线路 变压器 铁耗 （固定消耗） 铜耗 全年损耗为以上两项之和。-注意讲解的取值，可根据年最大负荷利用小时和功率因素，查图2.3得到，需要提醒的是该图不够准确，只能大致估算。第四节 工厂计算负荷的确定1、 按逐级计算法确定由车间用电设备，逐级逆推，在通级间取适当的同时系数，并由此换算累进。2、 按需要系数法确定按照需要系数法公式，考虑取一定的需要系数，计算得出3、 按估算法确定按单位产品耗电量，求出全年工厂用电量，再除以年最大负荷利用小时得到工厂的计算负荷4、 无功补偿后的确定根据补偿后的无功，重新计算视在负荷。 教 案 授课顺序： 第6次课 授课日期07.09.17班级05G67专业机电教学内容3.1 供配电系统一次设备概述3.2 电力变压器教学目的了解供配电系统一次设备的基本知识，掌握变压器的特点重点难点 重点：变压器的联结组别作业布置其它记载本次课主要内容： 了解供配电系统一次设备的基本知识掌握电力变压器的基本知识掌握电力变压器联结组别的特性第一节 供配电系统一次设备概述一次电路（一次回路） 承担输送、分配电能任务的电路二次电路（二次回路） 控制、测量、指示和保护一次电路及其设备运行的电路-介绍一次设备类型，让学生对一次回路的相关设备有个初步的概念第二节 电力变压器1、主要功能和分类 -讲解主要分类，让学生了解不同种类的电力变压器之间的区别，以及它们各自的优缺点和应用场合。2、结构和型号-让学生掌握如何看懂设备型号所表示的含义-讲解图3.1，让学生了解电力变压器的主要构成，在运行是各部件的功能和作用。3、联结组别 -讲解Yyn0和Dyn11的接法 -讲解Dyn11接法的优点 教 案 授课顺序： 第7次课 授课日期07.09.19班级05G67专业机电教学内容3.3电流互感器和电压互感器教学目的掌握电流互感器和电压互感器的原理和用法重点难点 重点：互感器的原理及使用 难点：互感器不同接法的功效作业布置其它记载本次课主要内容： 了解互感器的基本原理掌握互感器的用法掌握互感器不同接法所得到的不同结果第三节 电流互感器和电压互感器互感器是一种将高电压、大电流变成二次电路标准的低电压和小电流信号，便于仪器仪表测量的特殊变压器。1、电流互感器（1） 原理 特点：一次绕组匝数少，二次绕组匝数多，将一次的大电流转换成标准的额定为5A的电流。 -讲解电流互感器严禁开路的原因（2） 类型 -讲解保护用CT和测量用CT的区别 -讲解图3.3和图3.4这两种不同的CT -讲解在电路中，电流互感器的画法和标示方法（3） 接线方式 单相接法 图3.5a 反映一相的电流 两相V形接法 图3.5b 可测量到三相电流，广泛应用于测量/保护电路 两相电流差接 图3.5c 测量两相差流，用于继电保护 三相星形接法 图3.5d 测量三相电流，用于三相不平衡线路中2、电压互感器（1） 原理 特点：一次绕组匝数多，二次绕组匝数少，将一次的高电压转换成标准的额定为100V的电压。 -讲解电压互感器严禁短路的原因（2） 类型 -讲解图3.5 -讲解在电路中，电压互感器的画法和标示方法（3） 接线方式单相接法 图3.8a 测量一个线电压两个单相VV接法 图3.8b 测量各个线电压，广泛用高压配电装置上三个单相星型接法 图3.8c 测量各相电压三个单相接YY 图3.8d 测量各相电压，以及零序电压3、注意事项 电流互感器严禁开路，电压互感器严禁短路互感器二次侧必须可靠接地注意二次侧接线端子的极性，严防错接 教 案 授课顺序： 第8次课 授课日期07.09.21班级05G67专业机电教学内容3.4 高压开关电器教学目的掌握高压开关设备的种类、特性和用途重点难点 重点： 掌握各高压开关设备的特性 难点： 各高压开关设备的机械运动过程作业布置其它记载本次课主要内容：了解高压开关设备的分类 补充：介绍电弧的产生以及常见的灭弧手段掌握各高压开关设备的特性了解各高压开关设备的动作过程掌握各种高压开关设备分别适应的场合第四节 高压开关电器电弧与高压开关电器的关系电弧的产生： 触头间存在大量可电离的粒子 有足够大的电压灭弧过程： 正负带电离子“复合” 正负带电离子“扩散” 灭弧方法： 使得电场强度下降，温度变小，电弧截面积下降速拉，快速拉长电弧冷却吹弧，以外力（气流、油流、电场等）吹动电弧，使之冷却拉长1、高压熔断器-介绍其功能和型号，锻炼学生读懂设备型号表示方法讲解图3.9和图3.10，说明设备的接线方式，工作过程，了解“冶金效应”及设备各部件的主要功能讲解图3.11，说明跌落式熔断器的工作过程和各部件作用，解释“逐级排气”结构的优点2、高压断路器-介绍主要功能和解读型号表示方法讲解图3.12和图3.13，说明设备的组成和接线方式，解释各部件的工作过程，围绕灭弧，讲解分闸动作过程。 以灭弧方式为主线，讲解压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器的各自优缺点，以及各自应用的场合。3、高压隔离开关-介绍其用途，解读型号表示内容讲解图3.14，说明设备各部件的功能，介绍开关分合闸的动作过程。注意事项：合闸时，要检查触头是否接触紧密良好，无过热现象。 分闸时，静触头与动触头距离应最远 不可以此切断负荷电流4、高压负荷开关-介绍其用途，解读设备型号含义讲解图3.15，说明设备组成和各部件功能，介绍灭弧部分的动作过程5、高压开关柜 -介绍其用途，解读设备型号含义 讲解图3.16，说明手车功效及其优缺点6、高压组合电器-介绍其特点，讲解图3.17和图3.18讲解紧凑型设备与传统设备的优缺点比较 教 案 授课顺序： 第9次课 授课日期07.09.24班级05G67专业机电教学内容3.5 低压开关电器教学目的掌握低压开关设备的种类、特性和用途重点难点 重点： 掌握各高压开关设备的特性 难点： 低压断路器的原理结构作业布置其它记载本次课主要内容：了解低压开关设备种类掌握各低压开关设备的特性和工作原理第五节 高压开关电器1、低压熔断器密闭管式熔断器特点：利用熔片及宽窄部散热特性不同，实现过负荷保护和短路保护。 不能在短路电流到冲击值前熄灭电弧，属于“非限流”熔断器。 使用后需要更换熔片，比较经济。有填料管式熔断器特点：利用引燃栅、变截面小孔、石英砂填料等方式灭弧 具有较强的灭弧功能，属于“限流”熔断器 使用后工作部即报废自复式熔断器特点：利用金属钠的气化电阻变大的特点，加上挤压另一部分氩气，可以使得设备在短路时，让金属钠气化而使得电阻变大，截断电路，在故障消除后，由氩气压力推动，使其还原。2、低压刀开关-介绍主要功能和解读型号表示方法3、低压刀熔开关-介绍其用途，解读型号表示内容4、低压负荷开关-介绍其用途，解读设备型号含义5、低压断路器 -介绍其用途，解读设备型号含义 讲解图3.23，介绍过流脱扣、热脱扣、失压脱扣及按钮脱扣的工作原理和动作过程。 6、低压配电屏-介绍其特点，讲解图3.24 教 案 授课顺序： 第10次课 授课日期07.09.26班级05G67专业机电教学内容3.6 电力线路教学目的掌握电力线路的接线方式和线路结构重点难点 重点： 掌握不同接线方式的特点 作业布置其它记载本次课主要内容：了解电力线路的三种接线方式了解电力线路的结构和敷设第六节 电力线路1、电力线路的任务和形式任务：输送和分配电能分类：高压/低压 架空线路/电缆线路/车间（室内）线路2、电力线路的接线方式 高压：（1）放射式 讲解图3.25 特点：放射式线路之间不受影响，投资成本高 （2）树干式 讲解图3.26特点：能减少有色金属消耗，减少投资，但供电可靠性低，为提高用电可靠性的两种改进型，双干供电和两端供电 （3）环形接线 讲解图3.28 特点：供电可靠，多用于现代化城市电网中 一般采取“开口”运行方式 低压：（1）放射式 （2）树干式 （3）环形接线 高压低压接线的原理基本相同，注意细节方面的差异。3、电力线路的结构与敷设架空线路：成本低，投资少，维护检修方面，易于发现排除故障。-讲解架空线路的选材方面的知识电缆线路：成本高，投资大，维护不便，但安全运行可靠、不易受到外界影响，不需架设电杆等。-讲解电缆的一般结构。 教 案 授课顺序： 第11次课 授课日期07.10.08班级05G67专业机电教学内容4.1 概述4.2 电气主接线的基本接线形式教学目的了解工厂变配电所一次接线的基本知识，掌握单母线和双母线的各自特点重点难点 重点：掌握单母线和双母线的特点 难点：双母线的运行操作过程作业布置其它记载本次课主要内容：了解一次接线的相关基本知识掌握单母线的结构和它的特点掌握双母线的结构和特点，以及运行时的倒换操作第一节 概述接线图的定义：用规定的符号和图形，表示电气设备的元件及其相互间实际联接顺序的图。1、对电气主接线图的基本要求安全： 保障人身及设备安全可靠： 供电连续可靠灵活： 能适应不同的运行方式经济： 满足以上条件下，使投资少，节约能源2、设计原则 一般原则 遵守规程、执行政策 安全可靠、先进合理 近期为主、考虑发展 全局出发、统筹兼顾 基本原则 -逐条讲解其原因第二节 基本接线形式 1、单母线接线单母线不分段 讲解图4.1，说明线路停送电过程的操作顺序特点：接线简单，设备少，交经济；但可靠性和灵活性差单母线分段 讲解图4.2，说明母线检修时的操作顺序特点：较单母线不分段优越，但母线检修时，仍有50%左右的用户停电单母线带旁母 讲解图4.3，说