《供配电技术》 教案全套 申九菊 项目1-7 供配电系统简述-供配电系统的运行与维护

《供配电技术》教案设计项目课题项目1供配电系统简述授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）了解电力系统的组成和基本要求。（2）掌握电力系统的额定电压，包括电网的额定电压、用电设备的额定电压、发电机的额定电压、电力变压器的额定电压，以及各级电压等级的适用范围。（3）掌握供配电系统的组成和供配电的基本要求。（4）了解几种典型的供配电系统。2.技能目标：（1）能认识发电厂、变电所、电力线路、电力负荷。（2）能认识总降压变电所、高压配电所、车间变电所或建筑物变电所、用电设备。（3）能认识电力系统的电路图和相量图。3.素养目标：（1）培养科学严谨、精益求精的工匠精神。（2）强化安全用电意识和环保用电意识。重、难点重点电力系统的组成和基本要求、供配电系统的组成和基本要求难点电力系统的额定电压教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲什么是供配电系统，并举例说明。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1供配电系统概述一、电力系统的组成由发电厂、区域变电所、低压配电线路与电力用户组成的统一整体称为电力系统，该电力系统使得电能的生产、输送、分配和使用保持严格的平衡。电力系统是通过各级电压的电力线路，将发电厂、变配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。二、电力系统的基本要求1.保证供电的安全可靠性。2.保证良好的电能质量。三、电力系统的额定电压1.电网的额定电压。2.用电设备的额定电压。3.发电机的额定电压。4.电力变压器的额定电压。5.各级电压等级的适用范围四、供配电系统的组成供配电系统既是电力系统的电力用户，也是电力系统的重要组成部分。它主要由总降压变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。五、供配电的基本要求（1）安全。（2）可靠。（3）优质。（4）经济。任务2典型的供配电系统一、中性点不接地的电力系统1.系统正常运行时3个相的电容电流的相量和为零，地中没有电流流过。各相的对地电压就是各相的相电压。2.系统发生单相接地时3.系统发生不完全接地时当系统发生不完全接地时，故障相对地电压将大于零而小于相电压，而其他完好两相的对地电压则大于相电压而小于线电压，接地电容电流也比完全接地时略小。二、中性点经消弧线圈接地的电力系统为了防止单相接地时接地点出现断续电弧，避免引起过电压，因此在单相接地电流大于一定值的电力系统中，中性点必须采用经消弧线圈接地的运行方式。若消弧线圈能正常运行，则是消除因雷击等原因而发生瞬间单相接地故障的有效措施之一。消弧线圈其实就是一个具有可调铁芯的电感线圈，其电阻很小，感抗很大，用于消除单相接地故障点的电弧。三、中性点直接接地或经低阻抗接地的电力系统1.中性点直接接地的电力系统这种系统的单相接地，即通过接地中性点形成单相短路k(1)。单相短路电流I(1)k比线路的负荷电流大得多，因此当系统发生单相短路时，单相接地保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统的其他部分恢复正常运行。2.中性点经低阻抗接地的电力系统中性点经低阻抗接地的运行方式主要用于城市电网的电缆线路。它接近于中性点直接接地的运行方式，但必须装设单相接地保护装置。当系统发生单相接地时，单相接地保护装置应动作于跳闸，切除故障线路，同时投入备用电源，及时恢复对重要负荷的供电。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目2.1变配电所的作用、类型和位置选择授课时间授课对象学习目标1.知识目标：熟悉变配电所的作用和类型。2.技能目标：能认识变配电所的作用。3.素养目标：（1）培养严肃认真、标准规范的工作作风。（2）强化安全意识和环保用电意识。重、难点重点变配电所的作用及位置选择难点变配电所的类型教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对变配电所的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1变配电所的作用变配电所是工厂供配电系统的核心，工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。工厂变电所的作用是从电力系统接收电能，经过变压器降压，然后按要求把电能分配到车间供给各类用电设备。工厂配电所的作用是从电力系统接收电能，按要求把电能分配给用电设备。两者的区别是，工厂变电所中有配电变压器，而工厂配电所中没有配电变压器。任务2变配电所的类型一、车间附设变电所变压器室的一面墙或几面墙与车间的墙共用，变压器室的大门朝车间外开。车间附设变电所又分为内附式车间变电所和外附式车间变电所。二、车间室内变电所变压器室或整个变电所位于车间室内，且通常位于车间中部，变压器室的大门朝车间内开。三、露天（或半露天）变电所变压器安装在室外抬高的地面上。如果变压器的上方设有顶板或挑檐，则称为半露天变电所。四、独立变电所整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独建筑物内。五、杆上变电所变压器安装在室外的电杆上面。六、地下变电所整个变电所设在地面以下的建筑物内。七、楼上变电所整个变电所设在楼上的建筑物内，楼上变电所，适用于高层建筑物。八、成套变电所由电器制造厂按给定的接线方案成套制造、现场装配的变电所。九、移动变电所整个变电所装设在一辆可移动的车上。任务3变配电所的位置选择一、变配电所位置选择的一般原则（1）尽量靠近负荷中心。（2）进出线方便。（3）接近电源侧。（4）设备运输方便。（5）尽量避开剧烈震动和高温场所。（6）不宜设在多尘和有腐蚀性物质的场所。（7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方且不宜与上述场所相邻。（8）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。（9）高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建。（10）不应妨碍企业或车间的发展。二、负荷中心的确定（1）负荷指示图。负荷指示图是将电力负荷（计算负荷P30）按一定比例（如以1mm2面积代表若干kW）用负荷圆的形式标注在平面图上。各建筑物（或车间）的负荷圆的圆心应与建筑物（或车间）的负荷中心大致相符。

负荷圆的半径r，可根据建筑物（或车间）的计算负荷P30=Kπr2求得，即

（2）负荷功率矩法。通常根据负荷功率矩法确定负荷中心，求得负荷中心的坐标为

作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目2.2变配电所常用的高低压电气设备授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）掌握变配电所常用的高低压电气设备。（2）了解电压互感器和电流互感器的功能、类型、结构特点以及常见的接线方案。2.技能目标：认识电压互感器和电流互感器。3.素养目标：（1）培养严肃认真、标准规范的工作作风。（2）强化安全意识和环保用电意识。重、难点重点电压互感器和电流互感器的功能、类型、结构特点以及常见的接线方案难点变配电所常用的高低压电气设备教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对高低压电气设备的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1变配电所常用的高压电气设备一、高压隔离开关高压隔离开关（文字符号为QS）的主要作用是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。高压隔离开关按安装场所分为户内式和户外式两类。二、高压负荷开关高压负荷开关（文字符号为QL）具有简单的灭弧装置，因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流。根据高压负荷开关灭弧装置所采用的不同灭弧介质，可分为固体产气式、压气式、油管式、真空式和SF6式等。按安装场所分类，也有户内式和户外式两种。三、高压断路器高压断路器（文字符号为QF）又称高压开关，是高压供配电系统中最重要的电气设备之一。（1）高压断路器的功能。（2）高压断路器的类型。①少油断路器。②真空断路器。③高压六氟化硫（SF6）断路器。四、高压熔断器高压熔断器（文字符号为FU）是一种应用非常广泛的过电流保护装置。主要功能是对电路及电路设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护功能。（1）RN1型和RN2型户内高压熔断器。（2）RW4型和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器。任务2变配电所常用的低压电气设备一、低压刀开关低压刀开关（文字符号为QK）是最普通的一种低压开关电器，适用于交流频率为50Hz、额定交流电压为380V、直流电压为440V、额定电流为1500A及以下的供配电系统。二、低压刀熔开关低压刀熔开关（文字符号为QKF或FU-QK），又称熔断器式刀开关，由低压刀开关和低压熔断器组合而成，具有低压刀开关和低压熔断器的双重功能。三、低压负荷开关低压负荷开关（文字符号为QL）由低压刀开关与低压熔断器组合而成，外装封闭式铁壳或开启式胶盖。四、低压断路器低压断路器（文字符号为QF），又称低压自动开关。五、低压熔断器低压熔断器（文字符号为FU）主要用于低压配电系统的短路保护和过负荷保护。低压熔断器的类型按结构形式分为RM型无填料密闭管式熔断器、RT型有填料密闭管式熔断器、RC型瓷插式熔断器、RL型螺旋式熔断器和NT型高分断能力熔断器等。任务3电压互感器和电流互感器一、电压互感器（1）电压互感器的类型和结构特点。电压互感器(文字符号为TV)的种类很多，按相数分类，有单相电压互感器和三相电压互感器；按绝缘方式和冷却方式分类，有油浸式电压互感器和干式电压互感器；按用途分类，有测量用电压互感器和保护用电压互感器；按结构原理分类，有电磁感应式电压互感器和电容分压式电压互感器等。其结构特点：①一次绕组匝数较多，二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。②工作时一次绕组并联在一次电路中，二次绕组并联接入仪表、继电器的电压线圈回路，二次绕组负载阻抗很大，接近开路状态。③一次绕组导线较细，二次绕组导线较粗，二次侧额定电压为100V，接成开口三角形的二次绕组，当一次电压正常时，由于3个相电压对称，开口三角形两端的电压接近于零。当某一相接地时，开口三角形两端会出现近100V的零序电压。电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间存在下列关系（2）电压互感器的接线方式。①一个单相电压互感器的接线。②两个单相电压互感器接成V/V形。③3个单相电压互感器或一个三相双绕组电压互感器接成Y0/Y0形。④3个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式三绕组电压互感器接成Y0/Y0/(开口三角形)形。（3）电压互感器的使用注意事项及处理方法。①电压互感器在工作时二次侧不能短路。②电压互感器二次侧有一端必须接地。③电压互感器接线时必须注意极性，防止因接错线而引起事故。④电压互感器的运行和维护。二、电流互感器（1）电流互感器的功能和结构特点。电流互感器（文字符号为TA）用来使测量仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，既可防止主电路的高电压直接引入二次设备，也可防止测量二次设备发生故障影响主电路，从而提高整个电路运行的安全性和可靠性，有利于保障人身安全。其结构特点：一次绕组的匝数很少，有的电流互感器没有一次绕组，而是利用穿过铁芯的一次电路导体作为一次绕组（相当于绕组匝数为1）且一次绕组导体较粗；二次绕组匝数很多，导体较细。在工作时一次绕组串联在一次电路中，二次绕组则与测量仪表、继电器等电流线圈串联，形成一个闭合回路。（2）电流互感器的接线方式。①一相式接线。②两相V形接线。③两相电流差接线。④三相星形接线。（3）电流互感器的类型。电流互感器的类型很多。按一次绕组匝数分为单匝式和多匝式；按一次电压分为高压和低压；按用途分为测量用和保护用；按准确度等级分有两种情况，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器有5P、10P两级；按绝缘方式分为干式、浇注式和油浸式等。（4）电流互感器的使用注意事项及处理方法。①电流互感器在工作时二次侧不允许开路。②电流互感器的二次侧必须有一端接地。③电流互感器在使用时必须注意端子极性。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目2.3电力变压器授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）熟悉变配电所常用的电压变压器的类型及其结构。（2）了解电力变压器的联结组别。（3）掌握电力变压器的容量及其过负荷能力。（4）了解电力变压器的并列运行条件。（5）了解如何选择电力变压器。2.技能目标：（1）认识电力变压器的类型及其结构。（2）认识电力变压器的联结组别。（3）认识电力变压器的容量及其过负荷能力。3.素养目标：（1）培养严肃认真、标准规范的工作作风。（2）强化安全意识和环保用电意识。重、难点重点电压变压器的类型及其结构、电力变压器的联结组别难点电力变压器的容量及其过负荷能力教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对电力变压器的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1变配电所常用的电力变压器电力变压器（文字符号为TM）是供配电系统中实现电能输送、电压转换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件，使用最多的是三相油浸式电力变压器和三相环氧树脂浇注绝缘的干式电力变压器。电力变压器按调压方式分为无载调压和有载调压两类，工厂变配电所中大多采用无载调压电力变压器；按绕组绝缘方式及冷却方式分为油浸式、干式和充气式等，工厂变配电所中大多采用油浸自冷式电力变压器；按功能分为普通式、全封闭式、防雷式，工厂变配电所中大多采用普通式电力变压器。1.铁芯和绕组。2.油箱。3.吸湿器。4.油枕。5.高、低压套管。6.气体继电器。7.防爆管。8.分接开关。任务2电力变压器的联结组别1.Yyn0联结和Dyn11联结的电力变压器。Yyn0联结的是一次线电压与对应的二次线电压之间的相位关系。Dyn11联结的是一次线电压与对应的二次线电压之间的相位关系。采用Dyn11联结的电力变压器较采用Yyn0联结的电力变压器相比有下列优点：（1）Dyn11联结的电力变压器，对3次及其整数倍次的谐波电流可在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致注入高压公用电网中。由此可见，较Yyn0联结的电力变压器更有利于抑制高次谐波电流。（2）Dyn11联结的电力变压器，其零序阻抗较Yyn0联结的电力变压器的零序阻抗小得多，因此Dyn11联结的电力变压器二次侧的单相接地短路电流较Yyn0联结的电力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短路故障的保护和切除。（3）当接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结的电力变压器要求中性线(N线)的电流不宜超过二次绕组额定电流的25%，因此严重限制了接用单相用电负荷的容量，影响了变压器负荷能力的充分发挥。Dyn11联结的电力变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，其承受单相不平衡负荷的能力优于Yyn0联结的电力变压器。2.Yzn11联结的防雷变压器。Yzn11联结的防雷变压器的结构特点是每一铁芯柱上的二次绕组都分为两个匝数相等的绕组，并且采用曲折形（Z形）联结。任务3电力变压器的容量和过负荷能力1.电力变压器的额定容量和实际容量。电力变压器的额定容量，是指它在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限内所能连续输出的最大视在功率（kVA）。变压器的实际容量ST应按下式计算对于电力变压器来说，由于变压器运行发热时的影响，一般室内温度比室外温度按升高8℃考虑。因此室内变压器的实际容量S′T应按下式计算2.电力变压器的过负荷能力。（1）正常过负荷能力。（2）事故过负荷能力。任务4电力变压器的并列运行条件并列运行的变压器必须满足以下条件。1.并列运行变压器的电压比必须相同。2.并列运行变压器的阻抗电压必须相同。3.并列运行变压器的联结组别必须相同。4.并列运行变压器的容量应尽量相同或相近。并列运行变压器时还应注意以下4点。（1）并列运行的变压器，需要考虑其经济性。（2）重新投入运行和大修后的变压器在并列前，应进行核相操作，当并列变压器空载运行正常后，方可正式并列负荷运行。（3）变压器在并列运行前，应根据实际情况，预计变压器的负荷分配情况，并列运行后检查其负荷电流分配是否合理，防止因负荷分配不合理造成变压器过载或欠载。（4）变压器在并列、解列运行操作时，不允许使用隔离开关和跌落式熔断器，应使用断路器，不允许通过变压器并列送电。任务5电力变压器的选择1.电力变压器台数的确定。主要考虑以下3点。（1）对于无特殊供电要求的三级负荷，应尽量装设一台变压器，但对于一些负荷较集中的变配电所也可采用两台变压器，以降低单台变压器的容量。（2）对于有大量一、二级负荷（关于一、二级负荷的内容将在项目4详细讲解）的变配电所，适合采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或维修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，提高供电的可持续性。（3）对于季节或昼夜负荷变动较大的变配电所，可考虑采用两台变压器。2.电力变压器容量的选择。（1）只装有一台主变压器的变配电所。（2）装有两台主变压器的变配电所。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目3一次电气主接线图识读授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）了解供配电所电气主接线图的基本要求。（2）掌握电气主接线图的5种基本接线方式。（3）熟悉变配电所的总体布置要求。2.技能目标：（1）能认识电气主接线图的5种基本接线方式。（2）能认识总降压变电所、车间及小型变电所、高压配电所的电气主接线图。（3）能对变配电所的所址进行布局。3.素养目标：（1）培养勇于探索的创新精神和科研精神。（2）树立正确的学习观和价值观。重、难点重点供配电所电气主接线图的基本要求、变配电所的总体布置要求难点电气主接线图的5种基本接线方式教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生举例讲一讲日常生活中具体的电气线路。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1供配电所的一次电气主接线图一、电气主接线图的基本要求（1）保证供电的安全性。（2）保证供电的可靠性。（3）具有灵活性和方便性。（4）具有经济性。（5）具有发展和扩建的可能性。二、电气主接线图的基本接线方式1.单母线接线。2.单母线分段接线。3.单母线带旁路接线。4.双母线接线。5.桥式接线。三、总降压变电所的电气主接线图1.单台变压器的总降压变电所电气主接线图。2.两台主变压器的总降压变电所电气主接线图。（1）一次侧采用内桥接线、二次侧采用单母线分段接线的总降压变电所电气主接线图。（2）一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段接线的总降压变电所电气主接线图。（3）一、二次侧均采用单母线分段接线的总降压变电所电气主接线图。（4）一、二次侧均采用双母线接线的总降压变电所电气主接线图。四、车间及小型变电所的电气主接线图（1）工厂有总降压变电所或高压配电所。（2）工厂无总降压变电所或高压配电所。1.常见的车间变电所电气主接线图。（1）高压侧采用隔离开关-熔断器或跌落式熔断器控制的车间变电所电气主接线图。（2）高压侧采用负荷开关-熔断器控制的车间变电所电气主接线图。（3）高压侧采用隔离开关-断路器控制的车间变电所电气主接线图。（5）一路进线、两台主变压器、高压侧单母线、低压侧采用单母线分段接线的车间变电所电气主接线图。（6）两路进线、两台主变压器、高压侧和低压侧均采用单母线分段接线的车间变电所电气主接线图。2.配电装置式电气主接线图。电气主接线图按照电能输送和分配的顺序用规定的符号和文字来表示设备之间的相互连接关系，称这种电气主接线图为原理式电气主接线图。五、高压配电所的电气主接线图1.电源进线。2.母线。3.高压配电出线。六、供配电所电气主接线图的读图1.看供配电所电气主接线图的基本步骤。（1）看图样的说明。（2）看电气原理图。（3）看安装接线电路图。（4）看展开接线图。（5）看平面、剖面布置图。2.供配电所电气主接线图的识图步骤。（1）了解供配电所的基本情况。（2）了解变压器的主要技术参数。（3）明确各个电压等级的接线方式。（4）检查开关设备的配置情况。（5）检查互感器的配置情况。（6）检查避雷器的配置情况。（7）综合评价。任务2变配电所的布置一、变配电所的总体布置要求1.便于运行维护和检修。2.保证运行安全。3.便于进、出线。4.节约土地和建筑费用。5.留有发展空间。二、变配电所的总体布置方案1.35/10kV总降压变电所的布置方案。2.10kV高压配电所和车间附设变电所的布置方案。3.6～10/0.4kV车间变电所的布置方案。三、变配电所的结构布置1.变压器室和室外变压器台的结构。（1）变压器室的结构。（2）室外变压器台的结构。2.高低压配电室、电容器室和值班室的结构。（1）高低压配电室的结构。（2）高低压电容器室的结构。（3）值班室的结构。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目4电力负荷及其计算授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）掌握用电设备的额定容量，会计算用电设备的负荷系数及负荷持续率。（2）掌握利用需要系数法和二项式系数法计算用电设备组的计算负荷。（3）掌握利用欧姆法和标幺值法计算无限大容量电力系统发生三相短路时的短路电流。（4）了解短路电流的效应及稳定度检验。2.技能目标：（1）能确定单个用电设备及用电设备组的计算负荷。（2）能用欧姆法和标幺值法计算短路电流。（3）能对短路电流进行稳定度检验。3.素养目标：（1）培养团结协作、顾全大局的团队精神。（2）强化安全意识和节能环保意识。重、难点重点用电设备的额定容量、负荷系数及负荷持续率，用电设备组的计算负荷，短路计算难点单个用电设备及用电设备组的计算负荷教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对电力负荷的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1电力负荷和负荷曲线一、电力负荷的分级1.一级负荷。2.二级负荷。3.三级负荷。二、电力负荷的类别按工作制可分为以下3类：长期连续工作制。短时工作制。断续周期工作制。三、用电设备的额定容量、负荷系数和负荷持续率1.用电设备的额定容量。2.用电设备的负荷系数。3.用电设备的负荷持续率。四、负荷曲线1.负荷曲线的类型。2.负荷曲线的绘制。3.和负荷曲线有关的物理量。（1）年最大负荷利用小时：（2）平均负荷和负荷曲线填充系数：任务2计算负荷的确定一、计算负荷概述计算负荷是指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器的容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。通常用P30、Q30、S30、I30分别表示有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。确定计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式系数法。二、单个用电设备的计算负荷三、用电设备组的计算负荷1.需要系数法。2.二项式系数法。P30=bPe+cPx四、单相用电设备的计算负荷1.单相设备接于相电压时。2.单相设备接于线电压时。五、全工厂的计算负荷1.需要系数法计算全工厂的计算负荷：P30=KdPe2.逐级推算法计算全工厂的计算负荷：P30(1)=KΣΣP30(2)3.按年产量估算全工厂的计算负荷：任务3短路计算短路产生的原因1.电气绝缘损坏。2.鸟兽损害。3.误操作。二、短路的基本形式三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。三、无限大容量电力系统发生三相短路电流分析1.无限大容量电力系统的概念。2.无限大容量电力系统发生三相短路的物理过程。3.和短路有关的物理量。四、无限大容量电力系统短路电流的计算1.短路电流计算概述。2.采用欧姆法进行三相短路计算。3.采用标幺值法进行三相短路计算。4.两相短路电流的计算。5.单相短路电流的计算。五、短路电流的效应及稳定度检验1.短路电流的动力效应与动稳定度检验。2.短路电流的热效应及热稳定度检验。（1）短路电流的热效应。导体通过电流时会发热，使导体温度升高，此时导体与周围介质之间形成温差并向四周散热。当导体产生的热量与向周围介质散发的热量相等时，导体处于热平衡，维持在一定的温度。在导体正常工作时，过负荷电流为IL，温度为θL，在t1时刻发生短路，t2保护装置动作，t1→t2时间（短路时间tk）内，由于短路电流很大，温度急剧上升，当短路切除后，导体温度逐渐下降至环境温度θ0。（2）短路热稳定度的检验。①一般电气设备热稳定度的检验条件。②导体热稳定度的检验条件。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题项目5供配电系统的接线及导线的选择授课时间授课对象学习目标知识目标：（1）掌握根据发热条件选择导线和电缆的截面。（2）掌握根据经济电流密度选择导线和电缆的截面。2.技能目标：（1）能按发热条件选择导线和电缆的截面。（2）能按电压损耗选择导线和电缆的截面。（3）能按经济电流密度选择导线和电缆的截面。3.素养目标：（1）培养坚持不懈、刻苦钻研的工作作风。（2）强化历史使命感和社会责任感。重、难点重点按电压损耗选择导线和电缆的截面难点按发热条件选择导线和电缆的截面、按经济电流密度选择导线和电缆的截面教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对供配电系统接线与导线的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1供配电线路接线方式及选择一、高压配电线路的接线方式1.高压放射式接线。2.高压树干式接线。3.高压环形接线。二、低压配电线路的接线方式1.低压放射式接线的特点：当配电出线发生故障时，不会影响其他配电出线的运行，因此供电可靠性较高。一般情况下，有色金属消耗量较多，开关电器也较多。2.低压树干式接线：适用于设备容量不大，分布较均匀且对供电可靠性无特殊要求的设备。3.低压环形接线：主要通过低压联络线相互连接而成，目的是提高供电可靠性，一般均采用“开口”运行方式。三、供配电线路的结构和敷设1.供配电线路的结构类型与特点。按结构形式分为架空线路、电缆线路和室内线路3类。2.架空线路的结构及敷设。（1）架空线路的结构。架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具（包括避雷线）等主要元件组成。（2）架空线路的敷设。①确定架空线路。②确定档距、弧垂和杆高。③三相四线制低压架空线路的导线，一般采用水平排列，中性线架设在靠近电杆的位置。3.电缆线路的结构及敷设（1）电缆线路的结构。结构包括电缆、电缆接头、电缆终端头、电缆支架和电缆夹等。（2）电缆线路的敷设。敷设方式主要有直接埋地敷设、在电缆沟内敷设和桥架敷设等。（3）电缆线路敷设的一般要求：尽量避开可能遭受机械外力损坏和过热、腐蚀等场所。电缆长度应按实际线路长度留有5%～10%的余量。明敷电缆不宜平行敷设在热力管道上面。4.室内配电线路的结构及敷设。（1）绝缘导线的结构及敷设：按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。按其绝缘材料分，有橡皮绝缘和塑料绝缘两种。敷设方式，分明敷和暗敷两种。（2）裸导线的结构及敷设：裸导线的结构，室内常用的裸导线为LMY型硬铝母线。当裸导线水平敷设时，与地面距离不应小于2.2m。当裸导线垂直敷设时，距离地面1.8m及以下部分应采取防止机械损伤措施。任务2供配电线路导线和电缆截面的选择一、导线和电缆型号的选择对于10kV及以下架空线路，一般采用铝绞线；对于35kV及以上架空线路和35kV及以下架空线路，宜采用钢芯铝绞线；对于沿海地区及有腐蚀性的场所，宜采用铜绞线或绝缘导线。对于敷设在城市繁华街区、高层建筑群区及旅游区宜采用绝缘导线。在一般环境场所，电缆线路可采用铝芯电缆。在重要场所及有剧烈震动、强烈腐蚀性和有爆炸危险场所，宜采用铜芯电缆。在低压TN系统，应采用三相四芯或三相五芯电缆。直接埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆。二、导线和电缆截面的选择1.发热条件。2.电压损耗。3.经济电流密度。4.机械强度。三、按发热条件选择导线和电缆的截面1.三相系统相线截面的选择。为了保证供电安全可靠，导线和电缆的正常发热温度不能超过允许值，即通过导线的计算电流或正常运行下的最大负荷电流应不超过它的允许载流量。2.三相四线制系统中性线和保护线截面的选择。（1）中性线（N线）截面的选择。一般三相负荷基本平衡的低压线路的中性线截面A0应不小于相线截面Aφ的50%，即A0≥0.5Aφ三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路，由于中性线电流与相线电流相等，所以中性线截面A0应与相线截面Aφ相同，即A0=Aφ对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流接近相电流，此时中性线截面A0应不小于相线截面Aφ，即A0≥Aφ（3）保护中性线（PEN线）截面的选择。由于保护中性线具有中性线和保护线的双重功能，因此保护中性线截面的选择应同时满足中性线和保护线截面的选择要求，取其中的最大值即可。四、按电压损耗选择导线和电缆的截面1.集中负荷的三相线路电压损耗的计算。（1）线路的电压损耗。线路的电压损耗百分值。2.均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算。均匀分布负荷线路的电压损耗为3.按允许电压损耗选择、检验导线和电缆的截面。一般情况下，当供电线路较短时常采用统一截面的导线，可直接根据式计算线路的实际电压损耗百分值ΔU%，然后根据允许电压损耗ΔUa1%来检验导线的截面是否满足电压损耗的条件，ΔU%≤ΔUa1%。如果是“均一无感”线路，那么还可以根据式，在已知线路的允许电压损耗ΔUa1%条件下计算该导线的截面。五、按经济电流密度选择导线和电缆的截面根据负荷计算求出供电线路的计算电流或供电线路在正常运行方式下的最大负荷电流I30和年最大负荷利用小时数及所选导线材料，可按经济电流密度jec计算出导线的经济截面Aec，计算方式如下六、供配电线路的维护1.加强对供配电线路的安全检查。（1）检查导线的发热情况。（2）检查负荷情况。（3）检查装备的配电箱、分线盒、开关、熔断器、母线槽及接地接零等运行情况，尤其检查母线接头处有无氧化、过热变色和腐蚀，接线有无松脱、放电和烧毛现象，螺栓是否紧固。（4）检查周围有无影响线路安全运行的异常情况。2.定期进行车间供配电线路的停电清扫。（1）清扫裸导线瓷绝缘子上的污垢。（2）检查绝缘导线是否残旧和老化，对于老化严重或绝缘破裂的导线应予以更换。（3）紧固导线的所有连接点。（4）更换或补充导线上损坏或缺少的支持物和绝缘子。3.检查供配电线路中的各种开关电器及熔断器。（1）检查胶盖闸和瓷插式熔断器的上盖是否短缺和损坏，熔体的安装地点有无积碳。（2）检查各种密闭式控制开关的“拉”“合”标志是否清楚。（3）检查每处的开关接点是否紧固，如有损坏应立即更换。（4）检查刀闸开关和操作杆的连接是否紧固，动作应灵活、可靠。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.1二次回路的安装与接线授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解二次回路的基本概念及二次回路的安装接线要求。2.技能目标：（1）能根据二次回路图进行正确接线；（2）能用连续线表示法表示连接导线的二次回路接线图。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点二次回路的安装接线要求难点二次回路接线图的表示方法教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对二次回路的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1二次回路及其分类供配电系统的二次回路，是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电气回路，也称二次电路或二次系统。二次回路包括控制系统、信号系统、监测系统及继电保护和自动装置等。二次回路按电源性质分为直流回路与交流回路。交流回路包括交流电流回路与交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。二次回路按用途分为断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护回路及自动装置回路等。任务2二次回路的安装接线要求1.二次回路的接线要求。（1）根据图纸进行施工，接线应保证正确。（2）导线与电气元件之间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。（3）盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。（4）电缆芯线和导线的端部均应标明回路编号，字迹清晰且不褪色。（5）配线应整齐、清晰、美观，导线的绝缘性能应良好，无损伤。（6）接线端子的每侧接线不允许超过两根；对于插接式端子，不同截面的两根导线不允许接在同一端子上；对于螺栓连接端子，当连接两根导线时，中间应加平垫片。（7）二次回路接地应设专用螺栓。（8）盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，截面应不小于2.5mm2；其他回路截面应不小于1.5mm2；当电子元件回路、弱电回路采用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用截面不小于0.5mm2的绝缘导线。2.引入盘、柜内的电缆及电缆芯线要求。（1）引入盘、柜内的电缆应编号清晰，排列整齐，同时应固定牢固，不得使连接的端子排受到机械应力。（2）引入盘、柜内的电缆芯线，应按水平或竖直有规律地放置，不允许任意歪斜交叉连接。备用电缆芯线长度应留有适当余量。（3）强、弱电回路不应使用同一根电缆，应分别成束分开排列。（4）使用静态保护、控制等逻辑回路的电缆，应采用屏蔽电缆，屏蔽层应按设计要求的接地方式接地。任务3二次回路接线图的表示方法1.二次设备的表示方法。2.接线端子的表示方法接线端子排包括普通端子排、连接端子排、试验端子排和终端端子排等。在接线图中，各种形式连接端子排的符号标志如图6-1所示，端子排的文字代号为X，端子的前缀符号为“∶”。3.连接导线的表示方法接线图中端子之间连接导线的两种表示方法分别是连续线表示法和中断线表示法。（1）连续线表示法是指端子之间的连接导线用连续线表示。（2）中断线表示法是指端子之间的连接不连线条，只在相连的端子处标注对面端子的代号，即表示两端子之间需要相互连接，因此又称“对面标号法”或“相对标号法”。3.连接导线的表示方法接线图中端子之间连接导线的两种表示方法分别是连续线表示法和中断线表示法。（1）连续线表示法是指端子之间的连接导线用连续线表示。（2）中断线表示法是指端子之间的连接不连线条，只在相连的端子处标注对面端子的代号，即表示两端子之间需要相互连接，因此又称“对面标号法”或“相对标号法”。4.二次回路接线图示例。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.2高压断路器控制回路和信号回路授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解高压断路器控制和信号回路的要求。2.技能目标：能根据灯光信号判断断路器的位置。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点认识高压断路器控制回路与高压断路器信号回路难点断路器控制回路和信号回路的基本要求教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对高压断路器控制回路和信号回路的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1高压断路器控制回路高压断路器控制回路，是指控制高压断路器分、合闸的回路。电磁操动机构只能采用直流操作电源，弹簧储能操动机构及手动机构可采用交流操作电源和直流操作电源，但一般采用交流操作电源。任务2高压断路器信号回路高压断路器信号回路是用来指示一次电路运行状态的二次回路。信号按用途分为断路器位置信号、事故信号和预告信号等。断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。红灯亮表示断路器处于合闸通电状态；绿灯亮表示断路器处于分闸断电状态。事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态。红灯闪光表示断路器自动合闸通电；绿灯闪光表示断路器自动跳闸断电。此外，事故信号还有事故音响信号和光字牌等。预告信号是在一次电路出现异常状态或发现故障苗头时发出报警信号。任务3断路器控制回路和信号回路的基本要求及动作原理1.断路器控制回路和信号回路的基本要求。（1）应能监视控制回路保护装置（熔断器）及分、合闸回路的完好性，通常采用灯光监视的方式。（2）当分、合闸操作完成后，应能使命令脉冲解除，即能断开分、合闸的电源。（3）应能指示断路器正常分、合闸的位置状态，并在断路器自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。（4）断路器的事故跳闸回路，按“不对应原理”接线。（5）对有可能出现异常状态或故障设备，应装设预告信号。2.断路器控制回路和信号回路的动作原理。（1）手动合闸。（2）自动合闸。（3）手动跳闸。（4）自动跳闸。（5）防跳装置。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.3测量回路与绝缘监察回路授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）了解电气测量仪表的要求；（2）掌握变配电装置中电气测量仪表的配置。2.技能目标：（1）通过查阅资料，能对电气测量仪表进行配置和选择；（2）能对变电所的电气测量仪表进行安装接线和正确读数；（3）能根据绝缘监察原理图进行正确接线。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点电气测量仪表的配置难点变电所的电气测量仪表进行安装接线和正确读数、绝缘监察原理图教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对测量回路与绝缘监察回路的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1电气测量仪表的配置1.电气指示仪表的要求。电气指示仪表，是指固定安装在变配电所仪表屏、控制屏或配电柜上，用于反映电气设备的运行情况、监视系统绝缘状况及在发生故障情况下测量并记录故障范围和故障性质的仪器。（1）电气指示仪表应能正确反映电气设备的运行参数和绝缘状况。（2）1.5级和2.5级的电气指示仪表，应配用精度不低于1.0级的电流互感器。交流回路的电气指示仪表，精度应不低于2.5级；直流回路的电气指示仪表，精度应不低于1.5级。（3）电气指示仪表的测量范围和电流互感器变比的选择，要满足电力装置回路在额定条件运行下，仪表指示在标度尺的2/3处。2.电能计量仪表的要求。电能计量仪表是指计费用的有功电能表和用于技术分析用的有功、无功电能表。（1）月平均用电量在100MWh及以上电力用户电能计量点，应采用0.5级的有功电能表；月平均用电量小于100MWh，在315kVA及以上变压器高压侧计费用的电力用户电能计量点，应采用1.0级的有功电能表；在315kVA以下变压器低压侧计费用的电力用户电能计量点及企业内部经济技术考核不计费用的线路和电力装置，应采用2.0级的有功电能表。（2）在315kVA及以上变压器高压侧计费用的电力用户电能计量点和并联电力电容器组，应采用2.0级的无功电能表；在315kVA以下变压器低压侧计费用的电力用户电能计量点及企业内部经济技术考核不计费用的电力用户电能计量点，应采用3.0级的无功电能表。（3）对于0.5级的有功电能表，应配用0.2级的电流互感器；对于1.0级的有功电能表、1.0级的专用电能计量仪表、2.0级计费用的有功电能表及2.0级的无功电能表，应配用不低于0.5级的电流互感器；对于企业内部经济技术考核不计费用的2.0级有功电能表及3.0级无功电能表，应配用不低于1.0级的电流互感器。3.变配电装置中各部分仪表的配置要求。（1）在电力用户的电源进线上，须装设计费用的有功电能表和无功电能表，且均采用全国统一标准的电能计量柜，配用专用的电流互感器，连接计费用的电能表的电流互感器，不允许连接其他仪表和继电器。（2）降压变压器的两侧，均应装设电流表用于了解负荷情况，如果低压侧为三相四线制，则应在各相都装设电流表。高压侧还应装设有功电能表和无功电能表。（3）6～10kV高压配电线路，应装设一个电流表用于了解负荷情况。若需计量电能，则应装设有功电能表和无功电能表。（4）并联电力电容器电路，应装设3个电流表，用于检查三相负荷是否平衡。若需计量无功电能，则应装设无功电能表。每段母线上必须装设电压表测量电压，并装设绝缘监察装置。（5）低压配电线路（三相四线制），一般应装设3个电流表或一个电流表加电流转换开关，用于测量各相电流。如果为三相负荷平衡的动力线路，那么可装设一个电流表，若需计量电能，则应装设三相四线制有功电能表。对于三相负荷平衡的动力线路，可装设一个单相有功电能表，实际电能按计量的3倍。（6）380V的电源进线或变压器低压侧，各相应装设一个电流表。如果变压器高压侧未装设有功电能表，那么低压侧还应装设一个有功电能表。任务2测量回路图1.测量仪表的交流电流回路。测量仪表一般由单独的电流互感器或二次线圈供电。当测量仪表与保护装置共用一组电流互感器时，可将它们的电流线圈串联，应防止测量回路开路引起继电保护装置误动作。当几种测量仪表连接同一组电流互感器时，测量仪表的接线顺序一般为指示仪表、计量仪表、记录仪表、变送仪表。2.测量仪表的交流电压回路。在供配电系统中，电压互感器按照母线数量进行设置，即每一组主母线均装设一组电压互感器。接在同一母线上的所有元件的测量仪表、继电保护装置和自动装置都是从同一组电压互感器的二次侧获得电压。任务3绝缘监察回路图1.绝缘监察装置。绝缘监察装置采用3个单相三线圈电压互感器或一个三相五芯柱三线圈电压互感器接成形。电压互感器的二次侧有两组线圈，一组接成星形，在它的引出线上接3个电压表，当供配电系统正常运行时，用于反映各相电压；当供配电系统发生一相接地时，对应相的电压表为零，另外两个电压表读数升高至线电压。另一组接成开口三角形，用于供给绝缘监察的电压继电器。当供配电系统正常运行时，三相电压对称，开口三角形两端的电压接近于零，电压继电器不动作；当供配电系统发生一相接地时，接地相电压为零，另外两相电压相量叠加，开口处出现接近100V的零序电压，电压继电器动作，发出报警灯光。2.应用实例。上述绝缘监察装置能够监察小电流接地系统的对地绝缘，值班人员根据信号及电压表指示可以知道发生接地故障和故障相别，但无法判别是哪条线路发生接地故障。如果高压线路较多，那么仅采用绝缘监察装置是不够的。因此，绝缘监察装置适用于线路数目不多的供配电系统。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.4供配电系统保护装置的作用和基本要求授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解供配电系统保护装置的基本要求。2.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点供配电系统保护装置的作用难点供配电系统保护装置的基本要求教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲供配电系统保护装置的作用和基本要求有哪些？【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1保护装置的作用供配电系统中常见的故障和异常运行状况为断线、短路、接地及过载。为了保证供配电系统能安全可靠运行，避免过载引起的过电流或短路电流对供配电系统的影响，供配电系统需装设不同类型的保护装置。保护装置的作用：在供配电系统发生故障时进行自动检测，迅速而有选择性地将故障区域从供配电系统中切除，以免系统中的其他电气设备继续遭到破坏。及时发现系统中电气设备的异常运行状况，如过载、欠电压等，能发出报警信号，以便值班人员及时处理，保证供配电系统能安全可靠供电。任务2保护装置的基本要求1.选择性。当供配电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置动作，切除故障区域，系统的其他部分仍正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。当供配电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作（拒动作），而离故障点远的前一级保护装置动作（越级动作），称为“失去选择性”。2.可靠性。保护装置在应动作时，就应动作，而不应拒动作。保护装置在不应动作时，就不应误动作。保护装置的可靠性与保护装置的元件质量、接线方式及安装、整定和运行维护等因素有关。3.快速性。为了防止故障扩大，减小故障的危害程度，并提高供配电系统的稳定性。因此，当供配电系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障区域。4.灵敏度。灵敏度是用来表示保护装置对保护区域内故障和异常运行状况反应能力的一个参数。若保护装置对保护区域内轻微的故障都能及时地反应动作，则说明保护装置的灵敏度高。灵敏度用灵敏系数来衡量。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.5常用的继电器授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解继电器的作用和分类。2.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点继电器的作用和分类难点电磁式继电器和感应式电流继电器教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲日常生活中有哪些继电器？它们的作用是什么？【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1继电器的作用及分类继电器是组成继电保护装置的基本电气元件。继电器的特征是，当输入的物理量达到一定值时或某物理量输入时能自动动作。根据继电器反应的物理量分为电流继电器、电压继电器和气体继电器等；根据继电器的工作原理分为电磁式继电器和感应式继电器等；根据继电器反应参量的变化情况分为过电流继电器、过电压继电器和欠电压继电器等。电磁式继电器是工厂供配电系统中采用较普遍的一类继电器。电磁式继电器的种类较多，有电磁式电流继电器、电磁式电压继电器、电磁式时间继电器、电磁式中间继电器、电磁式信号继电器等。任务2电磁式继电器1.电磁式电流继电器和电压继电器。（1）电磁式电流继电器。电磁式电流继电器作为继电保护装置中的启动元件，属于测量继电器。电流继电器的文字符号用KA表示。（2）电磁式电压继电器。电磁式电压继电器作为继电保护装置中的启动元件，属于测量继电器。电压继电器的文字符号用KV表示。电压继电器与电流继电器的结构基本相同，不同的是电压继电器的线圈为电压线圈，多做成欠电压继电器。在正常工作时，电压继电器的触点动作，当电压低于它的整定电压值时，继电器恢复到初始位置。电磁式电压继电器的返回系数Kre总是大于1，越接近1说明继电器越灵敏，一般电磁式电压继电器的返回系数Kre取1.25。2.电磁式时间继电器。电磁式时间继电器作为继电保护装置中的时限元件，用来获得所需要的延时，属于机电式有或无继电器。时间继电器的文字符号用KT表示。常用的电磁式时间继电器有DS-110（用于直流）、DS-120（用于交流）型，DS型电磁式时间继电器主要由线圈、电磁铁、可动铁芯、钟表机构、动触点、静触点等组成。3.电磁式信号继电器。电磁式信号继电器在继电保护装置中用来发出指示信号，提醒值班人员，属于机电式有或无继电器。信号继电器的文字符号用KS表示。常用的DX-11型电磁式信号继电器包括电流型信号继电器和电压型信号继电器。电流型信号继电器的线圈为电流线圈，由于其阻抗小，因此串联在二次回路中，不影响其他二次回路元件动作。电压型信号继电器的线圈为电压线圈，阻抗较大，只能并联在二次回路中。DX-11型电磁式信号继电器主要由线圈、电磁铁、弹簧、衔铁、信号牌等组成。4.电磁式中间继电器。电磁式中间继电器在继电保护装置中作为辅助继电器，用来弥补主继电器触点数量或触点容量的不足，属于机电式有或无继电器。电磁式中间继电器通常接在保护装置的出口回路中，用来接通断路器的跳闸线圈，因此又称为出口继电器。中间继电器的文字符号用KM表示。DZ-10型电磁式中间继电器主要由线圈、电磁铁、衔铁、弹簧等组成。任务3感应式电流继电器感应式电流继电器不仅兼有电磁式电流继电器、电压继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器的功能，而且可同时实现过电流保护和电流速断保护，从而使继电保护装置大大简化，减少投资费用，因此在中小型变配电所广泛应用。感应式电流继电器属于测量继电器。GL型感应式电流继电器主要由线圈、电磁铁、短路环、铝盘、调节弹簧、扇形齿轮、速断电流调节螺杆、动作电流调节插销等组成。GL型感应式电流继电器的优点是可以用一个继电器兼作两种保护，既可利用感应元件作过电流保护，也可利用电磁元件作电流速断保护。由于GL型感应式电流继电器的接点容量大，因此可以省略中间继电器，能实现断路器的直接跳闸；另外动作信号牌可以省略信号继电器；感应元件具有反时限特性，可以省略时间继电器。GL型感应式电流继电器的缺点是结构复杂，准确性不高。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.6继电保护的任务及接线方式授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解3种继电保护装置的接线方式。2.技能目标：能区别出3种继电保护装置的接线方式。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点继电保护装置的任务及操作电源难点继电保护装置的接线方式教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对继电保护的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1继电保护装置的任务1.故障时动作于跳闸。当供配电系统出现故障时，反映故障的继电保护装置动作，最近的断路器跳闸，切除故障，使供配电系统的其他部分恢复正常运行，同时发出指示信号，提醒值班人员及时处理。2.异常状态时发出报警信号。当供配电系统出现异常状态时，如过负荷或故障预兆，有关的继电保护装置将发出报警信号，提醒值班人员及时处理，消除异常状态，以免故障预兆发展为故障。任务2继电保护装置的接线方式继电保护装置由互感器、继电器和其他辅助元件组成，是一种反映短路故障和异常状态的自动装置。出现短路故障使断路器跳闸，出现异常状态一般发出报警信号。过电流保护和电流速断保护是保护线路相间短路简单可靠的继电保护装置。电流继电器与电流互感器的接线方式主要有3种，即三相三继电器的三相星形接线（三相式接线）、两相两继电器的两相星形接线（两相式接线）和两相一继电器的两相差式接线（两相差式接线）。1.三相式接线。三相式接线在被保护线路的每一相都装有电流继电器与电流互感器，可以分别反映每相电流的变化。这种接线方式，通过电流继电器的电流是电流互感器流出的二次电流。2.两相式接线。两相式接线能反映三相短路和两相短路。当一次电路发生三相或两相短路时，至少有一个继电器动作，从而使一次电路的断路器跳闸。可见虽然两相式接线能保护各种形式的相间短路，但不能完全反映单相短路和两相接地短路。由于两相式接线只用了两个电流互感器和两个电流继电器，接线方式简单，所用设备较少，因此在6～10kV小接地短路电流系统中广泛应用。3.两相差式接线。两相差式接线电流互感器通常接在A相和C相，流入电流继电器的电流为两相电流互感器的二次电流之差。任务3继电保护装置的操作电源继电保护装置的操作电源，分为直流操作电源和交流操作电源两类。直流操作电源有蓄电池组和硅整流装置。工厂的供配电系统大多采用硅整流装置（一般带有电容储能装置）作为直流操作电源。交流操作电源具有投资费用少、保护装置接线方式简单、运行维护方便等优点，因此在中、小型工厂广泛应用。由交流操作电源供电的继电保护装置主要有以下两种。1.直接动作式。它是利用断路器操作机构内的过电流脱扣器（跳闸线圈）YR直接动作于跳闸，可接成两相式接线或两相差式接线。2.去分流跳闸式。（1）去分流跳闸式的过电流保护原理电路。去分流跳闸式的过电流保护原理电路在正常运行时，电流继电器KA不动作，常闭触点将跳闸线圈YR短路，YR中无电流通过，断路器QF不跳闸。当去分流跳闸式的过电流保护原理电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，常闭触点断开，使跳闸线圈YR的短路分流支路被去掉（“去分流”），从而使电流互感器的二次电流全部通过跳闸线圈YR，使断路器QF跳闸，即所谓“去分流跳闸”。这种接线方式简单，较灵敏可靠，但要求继电器触点的分析能力足够大。（2）去分流跳闸式的过电流保护实际电路。实际的“去分流跳闸”电路，采用GL-15、GL-25型感应式电流继电器，它具有“先合后断的转换触点”。当去分流跳闸式的过电流保护实际电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，经一定延时后，常开触点先闭合，随后常闭触点断开，这时断路器因为跳闸线圈YR去分流跳闸，切除短路故障。作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.7高压线路继电保护授课时间授课对象学习目标1.知识目标：（1）掌握电流速断保护动作电流的整定；（2）掌握电力变压器过电流保护、电流速断保护和过负荷保护动作电流的整定。2.技能目标：（1）能根据保护装置的动作情况判断变压器的故障；（2）能对高压线路的带时限过电流保护和电流速断保护进行整定。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点电流速断保护动作电流的整定难点电力变压器过电流保护、电流速断保护和过负荷保护动作电流的整定教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对高压线路继电保护的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1电力线路继电保护概述对于3～66kV的电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。作为电力线路的相间短路保护，主要采用带时限过电流保护和瞬时动作的电流速断保护。若过电流保护的动作时限不大于0.5～0.7s，则不装设电流速断保护，相间短路保护应动作于跳闸，切除短路故障。作为电力线路的单相接地保护，主要有以下两种保护方式。（1）绝缘监察装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。（2）有选择性的单相接地保护（也称零序电流保护），一般动作于信号，当单相接地危及人身和设备安全时，应动作于跳闸。任务2带时限过电流保护1.定时限过电流保护装置的组成和原理。定时限过电流保护装置采用直流操作电流，通常由电流继电器、时间继电器、信号继电器及中间继电器组成。电流继电器一般采用DL-10型，时间继电器一般采用DS-100型，中间继电器一般采用DZB-100型，信号继电器一般采用DX-11型。2.反时限过电流保护装置的组成和原理。反时限过电流保护装置的动作时间与短路电流的大小成反比，短路电流越大，动作时间越短。它是由GL型电流继电器组成的，由于GL-15、GL-16型电流继电器的触点容量较大，短时分断电流能力可达150A，所以采用交流操作电源“去分流跳闸”的操作方式。反时限过电流保护装置的工作原理：当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA经过一定延时后，常开触点先闭合，常闭触点后断开（触点是先合后断的转换触点），这时断路器因跳闸线圈YR去分流而跳闸，切除短路故障。同时GL型电流继电器的信号牌掉下，指示保护装置已动作。当短路故障切除后，电流继电器自动返回到初始状态，信号牌需要手动复位。任务3过电流保护装置的动作原理和整定1.过电流保护动作电流的整定。能使保护装置启动的最小电流称为保护装置的动作电流。带时限过电流保护（包括定时限和反时限）的动作电流应躲过线路正常运行时流经线路的最大负荷电流，保护装置的返回电流也必须躲过线路的最大负荷电流。过电流保护动作电流的整定公式为2.过电流保护动作时间的整定。（1）定时限过电流保护动作时间的整定。每套保护装置要具有不同的动作时间。一般来说，某一级保护装置的动作时间应选择得比它下一级保护装置中动作时间最长的大一个时间差Δt。（2）反时限过电流保护动作时间的整定。为了保证各保护装置动作的选择性，反时限过电流保护的动作时间也应按“阶梯原则”进行整定。由于它的动作时间与通过保护装置的电流有关，因此，其动作时间实际上指的是在某一短路电流下，或者在某一动作电流倍数下的动作时间。3.过电流保护灵敏度的检验条件。过电流保护灵敏度的检验条件根据式确定4.低电压闭锁的过电流保护。过电流保护装置的启动电流应躲过可能出现的最大工作电流。有时为了降低启动电流，提高保护装置的灵敏度，可采用具有低电压闭锁的过电流保护装置。在线路的过电流继电器KA的常开触点回路中，串入低电压继电器KV的常闭触点，KV经过电压互感器TV接在被保护线路上。5.定时限和反时限过电流保护的比较。定时限过电流保护的优点是动作时间较精确，整定简便，且不论短路电流大小，动作时间都一定，不会出现因短路电流小，动作时间长而延长故障时间和扩大事故等问题。缺点是所需继电器较多，接线复杂且需直流操作电源，投资费用较高。此外，靠近直流电源处的保护装置，动作时间较长，这是带时限过电流保护共同的缺点。反时限过电流保护的优点是所需继电器数量减少很多，可同时实现电流速断保护，还可采用交流操作方式，因此简单经济，投资费用减少。缺点是动作时间的整定较麻烦，且误差较大。当短路电流较小时，动作时间很长，延长了故障的持续时间。任务4电流速断保护1.电流速断保护装置的组成和原理。电流速断保护实际上是瞬时动作的过电流保护，其动作时间仅为继电器本身的固有动作时间，它的动作选择性不是依靠动作时间，而是依靠选择适当的动作电流来解决。2.电流速断保护灵敏度的检验条件。电流速断保护的灵敏度，按线路首端在电力系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流Ik.min来检验。因此电流速断保护的灵敏度按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定为3.电流速断保护的“死区”及弥补方法。由于电流速断保护的动作电流是按躲过线路末端的最大短路电流来整定的，因此当靠近线路末端的一段线路上产生的不一定是最大短路电流（如两相短路电流）时，电流速断保护装置就不动作，即电流速断保护实际上不能保护整段线路的长度。这种保护装置保护不到的区域，称为“死区”。为了弥补电流速断保护存在“死区”的缺点，规定只要装设电流速断保护的线路，必须装设带时限过电流保护。且过电流保护的动作时间比电流速断保护至少大一个时间差Δt=0.5~0.7s，而且前后两级过电流保护的动作时间应符合“阶梯原则”，以保证动作选择性。在电流速断保护的保护区内，电流速断保护作为主保护，过电流保护作为后备保护；而在电流速断保护的“死区”内，过电流保护作为基本保护。继电保护装置补充检验的内容如下。（1）对继电器进行机械部分检查及电气特性试验。（2）二次通电试验。（3）二次回路绝缘电阻试验。（4）继电保护装置的整组动作试验。对运行中的继电保护装置需要定期进行巡视检查，巡视检查的内容如下。（1）各类继电器的外壳有无破损，整定值的位置是否变动。（2）感应式电流继电器的圆盘转动是否正常，经常带电的继电器节点处有无抖动及磨损，线圈及附加电阻有无过热情况。（3）在继电保护装置的运行过程中，当发现异常状态时，应加强监视并立即向技术部门报告。（4）继电保护装置动作，断路器跳闸后，应检查保护装置的动作情况，并查明原因。在送电前，应将所有的掉牌信号全部复位。任务5单相接地保护1.有选择性的单相接地保护的基本原理。单相接地保护，又称零序电流保护，主要利用单相接地产生的零序电流使保护装置动作，发出信号。当单相接地可能危及人身和设备安全时，动作于跳闸。2.单相接地保护动作电流的整定。式中，Ic为电力系统发生单相接地时，被保护线路本身流入电网的电容电流；Ki为零序电流互感器的电流比；Krel为可靠系数，当保护装置不带时限时，取4~5，当保护装置带时限时，取1.5~2。3.单相接地保护灵敏度的检验条件。单相接地保护的灵敏度，应按被保护线路末端发生单相接地时流过接地线的不平衡电流作为最小故障电流来检验，这一不平衡电流为被保护线路有电气联系的总电网电容电流Ic.∑与被保护线路本身电容电流Ic之差。因此单相接地保护灵敏度必须满足的条件为任务6过负荷保护过负荷保护只装设在可能出现过负荷的电缆线路，一般延时动作发出信号。过负荷保护的动作电流整定为作业布置完成课后的【复习思考题】，预习下节课内容。《供配电技术》教案设计项目课题6.8电力变压器继电保护授课时间授课对象学习目标1.知识目标：了解电力变压器继电保护。2.技能目标：能对电力变压器的继电保护和单相保护进行整定。3.素养目标：（1）培养崇尚技艺、求实创新的职业品质；（2）树立科技成才、技能报国的人生理想。重、难点重点电力变压器保护装置的设置难点电力变压器的继电保护和单相保护进行整定教学方法讲授法、讨论法、问答法教学用具教材、课件、教案等教学流程教学环节教学内容备注情境导入【师】请学生讲一讲对电力变压器继电保护的认识。【生】积极讨论并回答老师提出的问题，对于不理解的部分认真听讲，并做好听课笔记。讲授新知任务1电力变压器保护装置的设置1.电力变压器容易发生的故障和异常状态。电力变压器的故障分为内部故障和外部故障。内部故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路和单相接地；外部故障主要是变压器引出线上绝缘套管的故障。变压器的异常状态主要包括外部短路引起的过电流、长时间过负荷和油面降低及油温升高。变压器的过负荷和油温升高将使绝缘材料迅速老化，降低绝缘强度，除会影响变压器的使用寿命以外，还会引起其他故障。2.电力变压器的保护装置。（1）带时限过电流保护装置：反映变压器外部短路故障，同时作为变压器速断保护的后备保护，一般变压器均应装设带时限过电流保护装置。（2）电流速断保护装置：反映变压器内、外部故障。如果带时限过电流保护的动作时间大于0.5～0.7s，那么均应装设电流速断保护装置。（3）瓦斯保护装置：反映变压器内部故障和油面降低。对于800kVA及以上油浸式电力变压器和400kVA及以上车间内油浸式电力变压器均应装设瓦斯保护装置。通常轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。（4）过负荷保护装置：反映因过负荷引起的过电流。应根据过负荷的可能情况装设过负荷保护装置，一般过负荷保护装置动作于信号。（5）温度保护装置：反映变压器的上层油温，一般温度保护装置动作于信号。任务2电力变压器的继电保护1.变压器的过电流保护、电流速断保护及过负荷保护。（1）变压器的过电流保护。变压器的过电流保护装置，无论是定时限还是反时限，一般都装设在变压器的电源侧。变压器过电流保护动作时间的整定应按“阶梯原则”，与电力线路过电流保护完全相同。对于车间变电所，变压器过电流保护的动作时间可整定为最小值0.5s。变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在电力系统最小运行方式下发生两相短路时换算到高压侧的短路电流来检验，要求灵敏度Sp≥2。若灵敏度Sp达不到要求，则采用低电压闭锁的过电流保护装置。（2）变压器的电流速断保护。变压器电流速断保护装置的组成、工作原理与电力线路电流速断保护装置的组成、工作原理完全相同。变压器电流速断保护动作电流的整定公式与电力线路电流速断保护基本相同，即变压器电流速断保护，与电力线路电流速断保护一样，也存在“死区”（不能保护变压器的全部绕组）。弥补“死区”的措施是装设带时限过电流保护装置。（3）变压器的过负荷保护。用来反映变压器在正常运行时出现的过负荷情况，只在变压器有可能过负荷的情况下予以装设，一般动作于信号。变压器的过负荷在大多数情况下三相对称，因此过负荷保护只需在一相上装设一个电流继电器。当变压器过负荷时，首先电流继电器动作，然后经时间继电器延时，最后接通信号继电器发出报警信号。变压器过负荷保护的动作电流应按躲过变压器一次侧额定电流I1N.T来整定，计算公式为2.变压器的瓦斯保护。瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种常用的继电保护装置。通常轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路器跳闸。（1）瓦斯继电器的结构和工作原理。瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型。由于浮筒式瓦斯继电器的接点可靠性较差，目前广泛采用开口杯式瓦斯继电器。变压器在正常运行时，上开口杯3及下开口杯7都浸在油内，均受到浮力作用。因为下油杯平衡锤12的重量产生的力矩大于开口杯一侧的力矩，所以开口杯处于向上倾斜的位置，此时上下两对触点断开。（2）变压器瓦斯保护的接线方式。（3）变压器瓦斯保护动作后的故障分