供配电技术教案课程.docx

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供配电技术教案课程

理工大学教案

2015年~2016年第二学期

学院

电气工程与自动化学院

教

研

室

电气工程及其自动化

课程名称

供配电技术

课程编号

课程类型

电气选修课

授课班级

13电气1234班

任课教师

江西理工大学教务处制

第一讲

本讲内容

供配电系统的基本知识

授课学时

2

教学目的

及要求

了解电力系统的组成，理解电力系统的运行特点和对电力系统的基本要求；

掌握电网额定电压等级，掌握电网额定电压与电气设备的额定电压之间应当相互配合的关系；掌握电力系统的电压与电能质量；掌握电力系统中性点运行方式。

教学重点

及难点

重点：

电力系统的电压和电能质量问题；电力系统的中性点运行方式；

难点：

电力系统的几种中性点运行方式的特点和应用；电能质量指标；

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1.本课程介绍

2.电力系统的构成

3.电网的额定电压

4.电力系统的中性点运行方式

5.用户供电系统的特点

6.供电质量的主要指标

讲课方法

以多媒体讲授为主。

结合各种供电系统图，重点介绍电力系统的基本概念、电力系统中性点不同运行方式的特点及接地形式。

1.课程介绍：

⑴课程内容介绍、供电设计的意义、要求及课程任务

2.电力系统的构成：

用多媒体课件展示一电力系统和工厂供电系统示意图。

提问：

（1）电力系统的组成及各环节的作用？

（2）工厂供电系统的组成及供电要求？

3.电网的额定电压：

分析解读GB156-80《额定电压》标准,引导学生查表，分析表格

1）电力线路的额定电压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

（1）一次绕组

（2）二次绕组

4.电力系统的中性点运行方式

中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点直接接地系统。

我国3～66kv系统,特别是3～10kv系统,一般采用中性点不接地的运行方式；3～10kv系统中接地电流Ic大于30A、20kv及以上系统中接地电流Ic大于10A时,应采用中性点经过消弧线圈接地的运行方式；110kv及以上的系统和220/380V低压配电系统中,都采用中性点直接接地的运行方式。

5.用户供电系统的特点

电力用户供电系统由用户内部变配电所、供电线路和用电设备等组成，其中变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所。

供电电压一般在110KV及以下。

大多为国家电网供电，也可建立自备发电站。

6.供电质量的主要指标

决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。

（1）理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。

由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷的性质（如冲击性负荷、非线性负荷）等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形上还是三相对称性上都可能与理想电压之间存在着偏差。

（2）一个交流电力系统只能有一个频率。

我国规定的电力系统标称频率（工频）为50Hz。

国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。

（3）供电可靠性指供电系统持续供电的能力，应根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。

时间分配

本次课程全部用时90分钟。

分配如下：

⑴课程介绍5分钟

（2）.电力系统的构成10分钟

（3）.电网的额定电压15分钟

（4）.电力系统的中性点运行方式20分钟

（5）.用户供电系统的特点10分钟

（6）供电质量的主要指标20分钟

（7）本次课程总结＋布置作业10分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第二讲

本讲内容

电力负荷与负荷计算

授课学时

2

教学目的

及要求

明确负荷计算的定义;理解负荷计算的意义;

掌握负荷计算的方法之一——需要系数法

教学重点

及难点

断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系

利用阶梯型负荷曲线求计算负荷△t＝30min

利用需要系数法进行负荷计算

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1.主要内容介绍

2.问题导入

3.用电设备的工作制

4.负荷计算的方法

5.功率因数及其提高

6．例题与小结作业

讲课方法

结合供电实例，以多媒体讲授为主。

介绍电力负荷的基本概念、重点讲授需要系数法和二项式法计算成组设备及工厂总负荷，计算尖峰电流，最好在参观实际供电系统后再讲授

1主要内容介绍

通过PPT演示,引出问题——负荷计算。

本次课内容可概括为2WH（what、why、how），即

什么是负荷计算（定义）

为什么要进行负荷计算（意义）

如何进行负荷计算（方法）

2问题导入

工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。

工厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂，（通过PPT把工厂常用用电设备介绍一下）如何根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量是一个非常重要的问题。

估算过高，浪费有色金属；估算过低，设备过热，加快绝缘老化，增大电能损耗。

为此，引入了计算负荷的概念。

Ø计算负荷的定义

即根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷产生的热效应相等。

Ø负荷计算的意义

计算负荷是确定供电线路导线截面、变压器容量、开关电器以及互感器等的额定参数的重要依据。

Ø负荷计算的定义

求取计算负荷的过程称为负荷计算。

3.用电设备的工作制：

工作制

1）实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。

国家规定的导体在正常和短路时的最高允许温度见PPT课件。

2）导体的发热跟设备的工作制关系密切。

分为三种情况：

（1）连续运行工作制，比如照明；

（2）短时运行工作制，比如水闸电机；

（3）断续周期工作制，如吊车用电动机等。

穿插提问各种工作制的设备有哪些

负荷持续率（暂载率）ε（为表征断续周期的特点）

注：

A.起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。

B.电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。

断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系（同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。

在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。

）

4.负荷计算的方法－需要系数法

Ø需要系数法

对于一个尚未建立和运行的供配电系统，其计算负荷Pc的求取一般是根据已有的同类型的用户的用电规律来计算。

需要系数Kd的确定

同类型用户的Pc和Pe都可以求得，那么其需要系数Kd也可以求得。

建筑工地常用用电设备组的需要系数及功率因数参见PPT课件。

Ø设备容量：

1）连续工作制负荷：

（设备额定输入功率）

2）断续运行工作制电动机类负荷应将其额定功率换算到ε=25%时的等效功率：

3）断续运行工作制电焊机设备，应统一换算到ε=100%：

4）照明设备的设备功率

白炽灯光源：

荧光灯光源：

高强气体放电灯光源：

求取设备容量的配套例题见PPT课件中例题3－1。

Ø

单组设备计算负荷：

注：

当每组电气设备台数≤3台时，考虑其同时使用率非常高，通常取Kd＝1。

Ø多组设备计算负荷：

注：

同时系数KΣ的取值见PPT课件中表3.3所示

求取多组设备计算负荷的配套例题见PPT课件中例题3－2。

5功率因数及其提高

工厂的功率因数分类和计算;功率因数的提高;补偿容量和补偿后计算负荷的计算

6例题与小结

计算负荷的定义和目的；

工厂常用的用电设备：

①生产加工机械的拖动设备；②电焊、电镀设备；③电热设备；④照明设备。

这些设备按工作制可以分为长期连续工作制设备、短时工作制设备、反复短时工作制设备三类。

负荷曲线以及与负荷曲线有关的几个参数：

年最大负荷

年最大负荷利用小时数

确定计算负荷的常用方法——需要系数法

需要系数法适用于多组三相用电设备的计算负荷，如变、配电所的负荷计算，P30=Kd×Pe。

时间分配

本次课程全部用时90分钟。

分配如下：

1.主要内容介绍5分钟

2.问题导入5分钟

3.用电设备的工作制15分钟

4.负荷计算的方法25分钟

5.功率因数及其提高15分钟

6．例题与小结作业25分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第三讲

本讲内容

供电电压与电源的选择

用户变电所

授课学时

2

教学目的

及要求

理解工厂变配电所的结构与布置。

培养学生理论联系实际的能力

教学重点

及难点

重点：

变配电所配置方式的适用范围。

难点：

电压的选择,电源的选择

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1.上次课程内容回顾

2.线路电压损失电压与负荷容量和输送距离的关系

3电压的选择

4.电源的选择

5.变电所的作用与组成变电所的设置变电所位置的确定

6.本次课程内容总结布置作业

讲课方法

利用多媒体讲授变配电所的任务和类型、电弧的产生及熄灭。

在实验室利用各种高低压开关实物讲授其结构及原理，根据不同开关进行接线及维修训练。

1.上次课内容回顾：

首先通过提问的方式回顾上次课的主要内容

2.线路电压损失：

电压与负荷容量和输送距离的关系过举例方式讲解并归纳出printf函数的一般形式，详细讲解各参数的含义、格式控制及应注意的问题。

3电压的选择

4.电源的选择：

通过举例方式讲解并归纳出scanf函数的一般形式，详细讲解各参数的含义、格式控制及应注意的问题。

5.变电所的作用与组成：

首先解释为什么要讲解算法，然后给出算法的概念、特点、表示方法（流程图、N-S图）和三种基本控制结构。

6变电所的设置变电所位置的确定：

简单说一下C语言的产生和发展以及C语言的特点

时间分配

本次课程全部用时90分钟。

分配如下：

1.上次课程内容回顾5分钟

2.线路电压损失电压与负荷容量和输送距离的关系20分钟

3电压的选择15分钟

4电源的选择15分钟

5.变电所的作用与组成15分钟

6变电所的设置变电所位置的确定15分钟

7.本次课程总结＋布置作业5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第四讲

本讲内容

变电所的电气主接线

授课学时

2

教学目的

及要求

掌握工厂变配电所的常见接线方案；了解工业企业变配电所的典型接线结构与布置；培养学生严谨求实的工作作风

教学重点

及难点

重点：

工厂变配电所的常见接线方案

难点：

双母线制的运行

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习＋实验巩固

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要：

1.回顾上讲内容

2.本讲内容

电气主接线及其要求

母线制

总降压变电所的主接线

10（6）kV配电所的主接线

10（6）kV变电所的主接线

变电所主接线的绘制

3.本讲内容总结，布置作业

讲课方法

采用理论讲解加实例分析的教学方法，理论部分和各种主接线图以电子课件演示，并配合板书进行讲解；实例采用讨论、提问的启发方式引导学生思考，使学生掌握工厂变配电所的常见接线方案特点及其适用范围；了解工业企业变配电所的典型接线结构与布置。

利用多媒体讲授变压器的选择、变配电所桥式接线、布置及安装，参观附近的变电所。

时间分配

1上讲回顾5分钟

⑵本讲内容80分钟

其中，电气主接线及其要求：

5分钟；母线制：

15分钟；

总降压变电所的主接线：

15分钟；10（6）kV配电所的主接线：

15分钟；10（6）kV变电所的主接线：

15分钟；变电所主接线的绘制：

15分钟.

⑶本讲内容总结及布置作业5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第五讲

本讲内容

变电所的二次接线

授课学时

2

教学目的

及要求

理解断路器的控制回路和信号系统，了解工厂供电系统二次回路的接线图。

培养学生理论联系实际的能力

教学重点

及难点

重点：

断路器的控制回路和信号系统

难点：

断路器的控制回路和信号系统

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习＋实验巩固

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要：

1.回顾上讲内容

2.本讲内容

二次接线的基本概念

电气测量仪表及测量回路

断路器的操作控制与信号回路

断路器的操作控制与信号回路、不对应、防跳、信号装置、操作电源、保护跳闸方式

信号装置

操作电源

3.本讲内容总结，布置实验内容

讲课方法

采用理论讲解加实例演示的教学方法。

首先以实例引入二次接线内容。

利用多媒体讲授二次回路的操作电源、控制和信号回路、电测量与绝缘监视、二次回路的接线图，可以在实训室进行简单二次回路的实际接线训练。

时间分配

⑴回顾上讲内容5分钟

（2）本讲内容80分钟

其中，二次接线的基本概念10分钟

电气测量仪表及测量回路10分钟

断路器的操作控制与信号回路20分钟

断路器的操作控制与信号回路、不对应、防跳、信号装置、操作电源、保护跳闸方式15分钟

信号装置15分钟

操作电源10分钟。

⑷本讲内容总结5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第六讲

本讲内容

高低压配电网

用户供电系统的电能损耗与节约

授课学时

2

教学目的

及要求

掌握电力线路的接线方式;培养学生理论联系实际的能力

教学重点

及难点

重点：

电力线路的接线方式

难点：

供电系统中的电能损耗与节约分析计算;用电系统中的电能节约

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习＋实验巩固

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要：

1.回顾上讲内容

2.本讲内容

配电网的接线方式

配电网的结构

供电线路的电阻和电抗

导线截面的选择

供电系统中的电能损耗与节约

用电系统中的电能节约

3.本讲内容总结，例题

讲课方法

采用理论讲解加实例分析的教学方法。

首先以实例引入配电网内容。

利用多媒体讲授配电网的接线方式,配电网的结构分析,供电线路的电阻和电抗计算,导线截面的选择方法;供电系统中的电能损耗与节约分析计算;用电系统中的电能节约措施;可以在实训室进行简单配电网的实际接线训练。

时间分配

1上次内容回顾5分钟

2本讲内容80分钟

其中，配电网的接线方式：

5分钟

配电网的结构：

15分钟

供电线路的电阻和电抗计算：

15分钟

导线截面的选择：

25分钟

供电系统中的电能损耗与节约：

15分钟

用电系统中的电能节约：

5分钟

⑷本讲内容总结及布置作业5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第七讲

本讲内容

概述短路,无限大电源系统供电短路过程的分析和无限大容量电源条件下短路电流的计算方法

授课学时

2

教学目的

及要求

理解短路电流的有关概念;掌握常用的短路电流计算方法;掌握三相短路、两相短路及单相短路电流的计算，会根据短路条件进行设备校验。

教学重点

及难点

重点：

三相短路电流的计算、短路校验条件

难点：

标幺制法计算三相短路电流、短路发热的假想时间。

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1．回顾上次课的内容。

2．本讲内容：

短路的原因、后果及形式

无限大容量电力系统三相短路时的物理过程

无限大容量电力系统中短路电流的计算

短路电流的效应和稳定度校验

3．本次课程内容总结

讲课方法

采用理论讲解加实例演示的教学方法。

利用多媒体讲授短路时的物理过程。

利用对比的方式讲授欧姆法及标幺制法计算三相短路电流，根据具体设备讲授动热稳定度校验。

时间分配

1内容回顾5分钟

2本讲内容80分钟

短路的类型、计算短路电流的目的15分

产生非周期分量的原因分析15分

短路全电流最大值的条件分析20分

（1）短路前电路处于空载状态，

（2）短路回路为纯感性回路，（3）短路瞬间电源电压过零值

短路电流计算：

标幺值法30分

3本讲内容总结及布置作业5分

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第八讲

本讲内容

低压配电网中短路电流的计算

不对称短路电流的计算方法，

感应电动机对短路电流的影响

授课学时

2

教学目的

及要求

掌握低压配电网中短路电流的计算原理;对称分量法,不对称短路电流的计算方法,正序等效定则;了解感应电动机对短路电流的影响。

教学重点

及难点

重点：

低压配电网中短路电流的计算

难点：

不对称短路电流的计算方法

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

内容纲要

1．回顾上次课的内容。

2．本讲内容：

低压配电网中短路电流的计算

不对称短路电流的计算方法

感应电动机对短路电流的影响

低压电网短路计算的特点

对称分量法

正序等效定则

3．本次课程内容总结

讲课方法

采用理论讲解加例题演示的教学方法。

先分析低压电网短路计算的特点,讲解低压配电网中短路电流的计算原理;引入对称分量法,分析不对称短路电流的计算方法,得到正序等效定则;最后分析感应电动机对短路电流的影响.

时间分配

1内容回顾5分钟

2本讲内容80分钟

其中，低压电网短路计算的特点10分钟

低压配电网中短路电流的计算20分钟

不对称短路电流的计算方法20分钟

感应电动机对短路电流的影响10分钟

对称分量法10分钟

正序等效定则10分钟

3本讲内容总结及布置作业5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第九讲

本讲内容

供电系统中电气设备选择与校验

授课学时

2

教学目的

及要求

掌握高、低压电器的选择方法;掌握载流导体的选择与校验方法;能够选择高、低压电器;培养学生理论联系实际的能力

教学重点

及难点

重点：

高、低压电器的选择的方法;

难点：

高、低压电器和载流导体的校验方法

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习＋实验巩固

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1．回顾上次课的内容

2．本讲内容：

电气设备选择的一般原则

环境条件、电气要求、选择条件、选择性配合

电气设备的选择和校验

按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等，

按短路情况下校验热稳定和动稳定。

电气设备的选择与校验:

1）.断路器2）.高压隔离开关的选择

3）.电流互感器4）.电压互感器的选择5）.母线的选择

3本次课程内容总结

4．布置作业

讲课方法

采用理论讲解加例题演示的教学方法。

先分析电气设备选择的一般原则的环境条件、电气要求、选择条件、选择性配合,电气设备的选择和校验,讲解按短路情况下校验热稳定和动稳定方法,通过例题讲解1）.断路器2）.高压隔离开关的选择,3）.电流互感器4）.电压互感器的选择5）.母线的选择方法

时间分配

1内容回顾5分钟

2本讲内容80分钟

电气设备选择的一般原则15分钟

按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等10分钟

按短路情况下校验热稳定和动稳定。

15分钟

电气设备的选择与校验:

1）.断路器2）.高压隔离开关的选择

3）.电流互感器4）.电压互感器的选择5）.母线的选择40分钟

⑷本讲内容总结及布置作业5分钟

参考资料

余健明编.供电技术（第四版）.北京：

机械工业出版社

刘介才.工厂供电.北京：

机械工业出版社，2014.5

庞清乐　等编着?

供电技术.清华大学出版社?

2015年10月

第十讲

本讲内容

继电保护的基本概念；

单端供电网络的保护

授课学时

2

教学目的

及要求

了解继电装置的保护任务和要求,了解常用的保护继电器;理解掌握高压电力线路的常用继电保护方式

教学重点

及难点

重点：

理解高压电力线路的常用继电保护方式。

难点：

理解高压电力线路的三段式保护方式。

教学方法

及手段

教学方法：

讲授法、问题教学法＋课堂练习＋实验巩固

教学手段：

借助多媒体课件+板书

教

学

过

程

内容纲要

1．回顾上次课内容

2．讲授本次课内容

电力系统继电保护的基本要求

继电器、继电特性、返回系数电流互感器的接线方式

过电流保护的保护原理、动作电流整定、灵敏系数校验、时限配合

电流速断保护的保护原理、动作电流整定、灵敏系数校验

三段式保护

3．主要内容总结

4．布置作业

讲课方法

采用理论讲解加例题演示的教学方法。

先分析电力系统继电保护的基本要求得出结论：

四个方面相互联系又相互矛盾。

可靠性最重要。

灵敏性直接影响可靠性。

快速性是尽量要求的，有时不要求,选择性影响快速性。

选择性通过装置的可靠性和时间的合理配合实现，能最大限度地减小停电范围。

介绍继电器、继电特性、返回系数的概念电流互感器的接线方式

通过例题讲清过电流保护的保护原理、动作电流整定、灵敏系数校验、时限配合电流速断保护的保护原理、动作电流整定、灵敏系数校验三段式保护

时间分配

内容回顾5分钟

本讲内容80分钟

电力系统继电保护的基本要求15分钟

继电器、继电特性、返回系数电流互感器的接线方式15分钟

过电流保护的保护原理、动作电流整定、灵敏系数校验、时限配合15分钟

电流速断保护的保护原理、动作电流整定、