教案-工厂供电1

1、教案授课周次1授课时间课程章节 课程导入 工厂供电的意义 设计 负荷计算教学目的 掌握工厂供电的基础内容提要 及板书设计1. 工厂供电的意义、要求及 课程任务2. 工厂供电设计的一般知识3. 工厂的电力负荷和负荷曲线4. 工厂的计算负荷和年电能消耗量重点、难点 及解决方案重点：工厂供电设计的一般知识难点：工厂的计算负荷和年电能消耗量解决方案：幻灯片加实例讲解教学内容 时间分配序号教 学 环 节时间分配1工厂供电的意义、要求及 课程任务902工厂供电设计的一般知识903工厂的电力负荷和负荷曲线904工厂的计算负荷和年电能消耗量905教学手段多媒体教学形式（在右栏勾选）理实一体教学（ ） 理论教学

2、（ ） 实验（ ） 实训（ ） 上机（ ）必读书目作业作业完成方式书面（ ）电子（ ）教学后记注：教案按周次填写，教学具体内容填写在附页中。序号具 体 内 容备 注n 供电，就是指所需电能的供应和分配，亦称配电。n 本课程的任务，主要是讲述电能供应和分配问题，并讲述电气照明，使学生初步掌握供电系统和电气照明运行维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。n 电气设备的额定频率和额定电压：是其正常工作且能获得最佳经济效果的频率和电压。频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数。n 一般交流电力设备的额定频率为50Hz,此频率通称为“工频”。n 对工厂供电系统来

3、说，提高电能质量主要是提高电压质量的问题。n 在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三运行方式： （1）电源中性点不接地 （2）中性点经阻抗接地 （3）中性点直接接地n 我国220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线(代号N)、保护线(代号 PE)或保护中性线(代号PEN）。l 电力负荷: 电力负荷又称电力负载。l 工厂电力负荷的分级: 工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级 。l 连续工作制l 短时工作制l 断续周期工作制 断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率（

4、又 称暂载率）来表征其工作特征。 负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，即 l 负荷曲线： 表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。 可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。（1）按负荷性质分l 有功负荷曲线l 无功负荷曲线（2)按持续工作时间分l 日负荷曲线(24h)日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线l 年负荷曲线（8760h l 年最大负荷 Pmax ： 全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。 l 年最天负荷利用小时 Tmax： 一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大

5、负荷Pmax（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能l 平均负荷Pav: 电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值l 计算负荷: 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。l 用电设备组的计算负荷: 是用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30l 用电设备组的设备容量Pe： 是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN之和，即Pe =PN。l 设备的额定容量： 是设备在额定条件下的最大输出功率。 单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内

6、负荷的总容量的15时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。用电设备分别接于线电压和相电压l 先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相负荷。l 再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3倍即为等效三相负荷 。尖峰电流是持续12s的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。教案授课周次2授课时间课程章节 短路电流和工厂变配电所教学目的了解短路电流计工厂变配电内容提要 及板书设计1.无限大容量系统三相短路分析 2. 短路电流的效应3. 工厂变配电所的任务和

7、类型4. 电气设备中的电弧问题及对触头的要求重点、难点 及解决方案重点：短路电流的效应难点：工厂变配电所的任务和类型解决方案：幻灯片加实例讲解教学内容 时间分配序号教 学 环 节时间分配1无限大容量系统三相短路分析302短路电流的效应203工厂变配电所的任务和类型204电气设备中的电弧问题及对触头的要求205教学手段多媒体教学形式（在右栏勾选）理实一体教学（ ） 理论教学（ ） 实验（ ） 实训（ ） 上机（ ）必读书目作业作业完成方式书面（ ）电子（ ）教学后记注：教案按周次填写，教学具体内容填写在附页中。序号具 体 内 容备 注短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的（一）主要原因：1.电

8、气设备、元件的损坏。 设备绝缘损坏： 自然老化、操作过电压、大气过电压、机械损伤 2.自然原因 ：鸟兽跨接裸导体 3.人为事故误操作：带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸 类型：1.三相短路2.两相短路3.单相短路后果：1.产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其它元件损坏。2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。3.造成停电事故。4.造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信设备、信号系统及电子设备等产生干扰。5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并列运行发电机组失去同步，造成系统解列。计算短路电流目的：1.选择和校验电气设备。2.继电保护装置的整定计

9、算。3.设计时作不同方案的技术比较。短路电流具体计算步骤：根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图应包含所有与短路计算有关的元件，并标出各元件的参数和短路点。画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗值，一般分子标序号，分母标阻抗值。选取基准容量和基准电压，计算各元件的阻抗标幺值等效电路化简，求出短路回路总阻抗的标幺值，简化时电路的各种简化方法都可以使用，如串联、并联、-Y或Y-变换、等电位法等。按前述公式由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流标幺值，再计算短路各量，即短路电流、冲击短路电流和三相短路容量。电动机对三相短

10、路电流的影响供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点的电压可降为零。接在短路点附近运行的电动机的反电势可能大于电动机所在处系统的残压，此时电动机将和发电机一样，向短路点馈送短路电流。同时电动机迅速受到制动，它所提供的短路电流很快衰减，一般只考虑电动机对冲击短路电流的影响短路电流的电动力效应    导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。正常工作时电流不大，电动力很小。短路时，特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。短路发热的特点导体通过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。正常运行时，导体通过负荷电流，产生的热

11、能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，可近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热,即短路发热是一个绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。变配电所的任务 变电所（transformer substation）担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。 配电所（distribution substation）担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。 变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂

12、中占有特殊的地位。按安装位置分：1车间附设变电所2车间内变电所3露天变电所4独立变电所5杆上变电所电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。电弧的主要影响n 延长了电路的开断时间。n 电弧高温烧坏开关的触头。产生的原因 n 触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（内因 n 当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。（外因常用灭弧方法n 速拉灭弧法n 冷却灭弧法n 吹弧灭弧法n 长弧吹短灭弧法n 粗弧分细灭弧法n 狭沟灭弧法n 真空灭弧法对电气触头的基本要求n 满足正常负荷的发热要求n 具有足

13、够的机械强度n 具有足够的动稳定和热稳定n 具有足够的断流能力教案授课周次3授课时间课程章节 工厂的电力线路和过电保护教学目的了解工厂的电力线路和过电保护方面的知识内容提要 及板书设计1. 工厂电力线路及其接线 2. 按允许电压损失选择导线和电缆截面3. 过电流保护的任务和要求4. 常用的保护继电器重点、难点 及解决方案重点：工厂电力线路及其接线难点：按允许电压损失选择导线和电缆截面解决方案：幻灯片加实例讲解教学内容 时间分配序号教 学 环 节时间分配1工厂电力线路及其接线302按允许电压损失选择导线和电缆截面203过电流保护的任务和要求204常用的保护继电器205教学手段多媒体教学形式（在右

14、栏勾选）理实一体教学（ ） 理论教学（ ） 实验（ ） 实训（ ） 上机（ ）必读书目作业作业完成方式书面（ ）电子（ ）教学后记注：教案按周次填写，教学具体内容填写在附页中。序号具 体 内 容备 注负荷分级（一） 一级负荷 供电中断，产生重大损失者。（二）二级负荷 供电中断，产生较大损失者。（三） 三级负荷 为一般电力负荷，所有不属一、二级负荷者。各级负荷对供电电源的要求（一）一级负荷1. 两个电源供电2.对一级负荷中特别重要的负荷，除两个电源外，还必需增设应急电源。（二）二级负荷1. 两个回路供电2.供电变压器应有两台（三）三级负荷 无特殊要求高压线路的接线方式 工厂高压线路也有放射式、树

15、干式和环式等基本接线方式。（一）放射式接线 指变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。（二）树干式接线 指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的结线方式。这种接线与放射式接线相比，主要具有下列 优点（1）能减少线路的有色金属消耗量。（2）采用的高压开关数量少。（3）无需没高压配电室，投资 较少。但有下列缺点：（1)供电可靠性更低，当高压配电干线发生故障或检修时，其上的所有 变电所都要停电. (2)在实现自动化方面，适应性更差。要提高供电可靠性，可采用双干式供电或两端供电的方式。 （三）环式接线 环式接

16、线，实质上是两端供电的树干式接线。 为了避免环式线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路的选择性，因此多数环式线路采取“开口”运行方式，即环式线路有一处开关是断开的。 架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。架空线路的结构 架空线路由导线、电杆、横担、拉线、绝缘子和线路金具等组成。 为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。架空线路的敷设原则为：（1） 在施工和竣工验收中必须遵循有关规程规定，以保证施工质量和线路安全运行。（2） 合理选择路径，做到路径短，转角少，交通运输方便，并与建筑物保持一定的安全距离。（3） 按有关规程要求，必须

17、保证架空线路与地及其他设施在安全距离内。电缆线路电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。 电缆线路常用的敷设方式有：（1）直接埋地敷设 施工简单，散热效果好，且投资少。但检修不便，易受机械损伤和土壤中酸性物质的腐蚀，所以如果土壤有腐蚀性的话，须经过处理后敷设。直接埋地敷设适用于电缆数量少，敷设途径较长的场合。（2）电缆沟敷设 投资稍高，但检修方便，占地面积少，所以在配电系统中用得很广。 （3）沿墙敷设结构简单，维修方便，但积灰严重，易受热力管道影响，且不够美观。（4）电缆桥架敷设 克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损

18、坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，且具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点，因此在国外已被广泛应用，近年来国内也正在推广采用。 过电流保护装里的类型和任务v 为了保证工厂供电系统的安全运行，避免过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，在工厂供电系统中装有不同类型的过电流保护装置。v 工厂供电系统的过电流保护装置有：熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。 熔断器在供电系统中的配置v 熔断器在供电系统中的配置，应符合选择性保护的原则，也就是熔断器要配置得能使故障范围缩小到最低限度。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的熔断器数量要尽量少。低压断路器在低压配电系统中的

19、配置v 单独接低压断路器或低压断路器一刀开关的方式v 低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式v 低压断路器与熔断器配合的方式继电器是一种能够自动动作的电器，当控制它的输入量达到一定数值时动作，并且有电路控制的功能。继电器的类型 按反映的物理量分：电量、非电量 非电量：瓦斯继电器、热继电器、压力继电器等 电 量： 按用途 测量继电器（电流、电压、频率、差动等）辅助继电器（中间、时间、信号等） 按结构原理： 机电型（电磁型、感应型、极化型、干簧）、整流型 、晶体管型。继电保护装置的接线方式（一）两相两继电器结线 两继电器接成不完全星形，两中点之间有中线连接 可反映各种相间短路及B相除外的单相接地

20、故障。（二）两相两继电器结线 两相一继电器式结线能反应各种相间短路故障，但保护灵敏度有所不同，有的甚至相差一倍。但它少用一个继电器，较为简单经济。这种结线主要用于高压电动机保护。继电保护装置的操作方式 继电保护装置的操作电源，有直流操作电源和交流操作电源两大类。 交流操作电源供电的继电保护装置有三种操作方式。 过电流保护： 含义：当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，继电器就被起动，并且用时间来保证动作的选择性（即使断路器跳闸或给出报警信号），这样的保护装置，称为过电流保护装置。分为定时限和反时限过电流保护。电流速断保护： 1.问题的提出： 过流保护要有选择性，逐级增加时限，越靠近

21、电源处，短路电流越大，而动作时限反而加长。这种情况对切除电源端的故障是不允许的，过流保护动作时间大于0.50.7s，所以在靠近电源出口 处装设速断保护装置。 2.速断保护含义： 电流速断保护是一种瞬时动作的过电流保护，其动作时限仅仅为继电器本身固有动作时间，它的选择性不是靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来解决。 教案授课周次4授课时间课程章节 电气安全，接地与防雷和节能教学目的了解电气安全和节能的基本知识内容提要 及板书设计1.电流对人体的作用及有关概念 2.电气安全去触电急救3.工厂节能的一般措施4.电力变压器的经济运行重点、难点 及解决方案重点：电气安全难点：节能的一般措施解决方案：幻灯

22、片加实例讲解教学内容 时间分配序号教 学 环 节时间分配1电流对人体的作用及有关概念302电气安全去触电急救203工厂节能的一般措施204电力变压器的经济运行205教学手段多媒体教学形式（在右栏勾选）理实一体教学（ ） 理论教学（ ） 实验（ ） 实训（ ） 上机（ ）必读书目作业作业完成方式书面（ ）电子（ ）教学后记注：教案按周次填写，教学具体内容填写在附页中。序号具 体 内 容备 注电流对人体的作用 电流通过人体是，人体内部组织将产生复杂的作用。l 雷击和高压触电l 低压触电安全电流及其有关因素 安全电流-人体触电后最大的摆脱电流。 安全电流主要与下列因素有关l 触电时间l 电流性质l

23、电流路径l 体重和健康状况安全电压和人体电阻 安全电压-不致使人直接致死或致残的电压 体内电阻 约500 人体电阻 皮肤电阻 约2000（下限1700）l 直接触电防护-指对直接接触正常带电部分的防护，例如对带电导体加隔离栅栏或加防护罩l 间接触电防护-指对故障时可带危险电压而正常时不带电的外露可导电部分（如金属外壳、框架等）的防护，例如将正常不带电的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护，用以切断电源或发出报警信号等。电气安全的一般措施l 要有必要的安全知识l 安装保护设备l 创造不导电环境：绝缘、屏护、间距触电的急救处理l 迅速切断电源l 触电程度轻重的判断l 立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、胸外心脏挤压法接地的有关概念l 接地 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接。 l 接地体 埋入地中并直接与大地接触的金属导体 人工接地体 自然接地体l 接地线 连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体 l 接地装置 接地线与接地体合称l 接地电流 当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，该电流为接地电流。l 对地电压