教案-工廠供電1

1、教案授課周次1授課時間課程章節(jié) 課程導入 工廠供電的意義 設計 負荷計算教學目的 掌握工廠供電的基礎內(nèi)容提要 及板書設計1. 工廠供電的意義、要求及 課程任務2. 工廠供電設計的一般知識3. 工廠的電力負荷和負荷曲線4. 工廠的計算負荷和年電能消耗量重點、難點 及解決方案重點：工廠供電設計的一般知識難點：工廠的計算負荷和年電能消耗量解決方案：幻燈片加實例講解教學內(nèi)容 時間分配序號教 學 環(huán) 節(jié)時間分配1工廠供電的意義、要求及 課程任務902工廠供電設計的一般知識903工廠的電力負荷和負荷曲線904工廠的計算負荷和年電能消耗量905教學手段多媒體教學形式（在右欄勾選）理實一體教學（ ） 理論教學

2、（ ） 實驗（ ） 實訓（ ） 上機（ ）必讀書目作業(yè)作業(yè)完成方式書面（ ）電子（ ）教學后記注：教案按周次填寫，教學具體內(nèi)容填寫在附頁中。序號具 體 內(nèi) 容備 注n 供電，就是指所需電能的供應和分配，亦稱配電。n 本課程的任務，主要是講述電能供應和分配問題，并講述電氣照明，使學生初步掌握供電系統(tǒng)和電氣照明運行維護和設計計算所必需的基本理論和基本知識，為今后從事工廠供電技術工作奠定一定的基礎。n 電氣設備的額定頻率和額定電壓：是其正常工作且能獲得最佳經(jīng)濟效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質量的兩個基本參數(shù)。n 一般交流電力設備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”。n 對工廠供電系統(tǒng)來

3、說，提高電能質量主要是提高電壓質量的問題。n 在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三運行方式： （1）電源中性點不接地 （2）中性點經(jīng)阻抗接地 （3）中性點直接接地n 我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線(代號N)、保護線(代號 PE)或保護中性線(代號PEN）。l 電力負荷: 電力負荷又稱電力負載。l 工廠電力負荷的分級: 工廠的電力負荷，按GB50052-95規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級 。l 連續(xù)工作制l 短時工作制l 斷續(xù)周期工作制 斷續(xù)周期工作制的設備，可用“負荷持續(xù)率（

4、又 稱暫載率）來表征其工作特征。 負荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，即 l 負荷曲線： 表示一組用電設備的功率隨時間變化關系的圖形。 可直觀地反映出用戶用電特點，對于同類型的用戶，其負荷曲線形狀大致相同。（1）按負荷性質分l 有功負荷曲線l 無功負荷曲線（2)按持續(xù)工作時間分l 日負荷曲線(24h)日最大負荷全年時間變化曲線（運行年負荷曲線l 年負荷曲線（8760h l 年最大負荷 Pmax ： 全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率，因此年最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。 l 年最天負荷利用小時 Tmax： 一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大

5、負荷Pmax（或P30）持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能l 平均負荷Pav: 電力負荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間t內(nèi)消耗的電能Wt除以時間t的值l 計算負荷: 通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷。l 用電設備組的計算負荷: 是用電設備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷P30l 用電設備組的設備容量Pe： 是指用電設備組所有設備（不含備用設備）的額定容量PN之和，即Pe =PN。l 設備的額定容量： 是設備在額定條件下的最大輸出功率。 單相負荷應均衡的分配到三相上。當單相負荷的總容量小于計算范圍內(nèi)

6、負荷的總容量的15時，全部按三相對稱負荷計算；如單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15時，則設備容量應按三倍最大相負荷計算。用電設備分別接于線電壓和相電壓l 先將接于的線電壓的單相用電設備換算為接于相電壓的單相負荷。l 再將各負荷相加，選出最大相負荷取其3倍即為等效三相負荷 。尖峰電流是持續(xù)12s的短時最大負荷電流，它用來計算電壓波動，選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。教案授課周次2授課時間課程章節(jié) 短路電流和工廠變配電所教學目的了解短路電流計工廠變配電內(nèi)容提要 及板書設計1.無限大容量系統(tǒng)三相短路分析 2. 短路電流的效應3. 工廠變配電所的任務和

7、類型4. 電氣設備中的電弧問題及對觸頭的要求重點、難點 及解決方案重點：短路電流的效應難點：工廠變配電所的任務和類型解決方案：幻燈片加實例講解教學內(nèi)容 時間分配序號教 學 環(huán) 節(jié)時間分配1無限大容量系統(tǒng)三相短路分析302短路電流的效應203工廠變配電所的任務和類型204電氣設備中的電弧問題及對觸頭的要求205教學手段多媒體教學形式（在右欄勾選）理實一體教學（ ） 理論教學（ ） 實驗（ ） 實訓（ ） 上機（ ）必讀書目作業(yè)作業(yè)完成方式書面（ ）電子（ ）教學后記注：教案按周次填寫，教學具體內(nèi)容填寫在附頁中。序號具 體 內(nèi) 容備 注短路原因、類型、后果及計算短路電流的目的（一）主要原因：1.電

8、氣設備、元件的損壞。 設備絕緣損壞： 自然老化、操作過電壓、大氣過電壓、機械損傷 2.自然原因 ：鳥獸跨接裸導體 3.人為事故誤操作：帶負荷拉、合隔離開關，檢修后忘拆除地線合閘 類型：1.三相短路2.兩相短路3.單相短路后果：1.產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，使故障元件和短路電路中的其它元件損壞。2.電壓驟降，影響電氣設備的正常運行。3.造成停電事故。4.造成不對稱電路，其電流將產(chǎn)生較強的不平衡磁場，對附近的通信設備、信號系統(tǒng)及電子設備等產(chǎn)生干擾。5.嚴重的短路運行電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并列運行發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。計算短路電流目的：1.選擇和校驗電氣設備。2.繼電保護裝置的整定計

9、算。3.設計時作不同方案的技術比較。短路電流具體計算步驟：根據(jù)短路計算要求畫出短路電流計算系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)圖應包含所有與短路計算有關的元件，并標出各元件的參數(shù)和短路點。畫出計算短路電流的等效電路圖，每個元件用一個阻抗表示，電源用一個小圓表示，并標出短路點，同時標出元件的序號和阻抗值，一般分子標序號，分母標阻抗值。選取基準容量和基準電壓，計算各元件的阻抗標幺值等效電路化簡，求出短路回路總阻抗的標幺值，簡化時電路的各種簡化方法都可以使用，如串聯(lián)、并聯(lián)、-Y或Y-變換、等電位法等。按前述公式由短路回路總阻抗標幺值計算短路電流標幺值，再計算短路各量，即短路電流、沖擊短路電流和三相短路容量。電動機對三相短

10、路電流的影響供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，從電源到短路點的系統(tǒng)電壓下降，嚴重時短路點的電壓可降為零。接在短路點附近運行的電動機的反電勢可能大于電動機所在處系統(tǒng)的殘壓，此時電動機將和發(fā)電機一樣，向短路點饋送短路電流。同時電動機迅速受到制動，它所提供的短路電流很快衰減，一般只考慮電動機對沖擊短路電流的影響短路電流的電動力效應    導體通過電流時相互間電磁作用產(chǎn)生的力，稱為電動力。正常工作時電流不大，電動力很小。短路時，特別是短路沖擊電流流過瞬間，產(chǎn)生的電動力最大。短路發(fā)熱的特點導體通過電流，產(chǎn)生電能損耗，轉換成熱能，使導體溫度上升。正常運行時，導體通過負荷電流，產(chǎn)生的熱

11、能使導體溫度升高，同時向導體周圍介質散失。當導體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于向介質散失的熱量，導體的溫度維持不變。短路時由于繼電保護裝置動作切除故障，短路電流的持續(xù)時間很短，可近似認為很大的短路電流在很短時間內(nèi)產(chǎn)生的很大熱量全部用來使導體溫度升高，不向周圍介質散熱,即短路發(fā)熱是一個絕熱過程。由于導體溫度上升很快，導體的電阻和比熱不是常數(shù)，而是隨溫度變化。變配電所的任務 變電所（transformer substation）擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務。 配電所（distribution substation）擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務。 變配電所是工廠供電系統(tǒng)的樞紐，在工廠

12、中占有特殊的地位。按安裝位置分：1車間附設變電所2車間內(nèi)變電所3露天變電所4獨立變電所5桿上變電所電弧是電氣設備運行中經(jīng)常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象，其特點是光亮很強和溫度很高。電弧的主要影響n 延長了電路的開斷時間。n 電弧高溫燒壞開關的觸頭。產(chǎn)生的原因 n 觸頭本身及觸頭周圍介質含有大量可被游離的電子。（內(nèi)因 n 當分斷的觸頭間存在足夠大的外施電壓的條件下，而且電路電流也達到最小生弧電流，其間的介質就會強烈游離形成電弧。（外因常用滅弧方法n 速拉滅弧法n 冷卻滅弧法n 吹弧滅弧法n 長弧吹短滅弧法n 粗弧分細滅弧法n 狹溝滅弧法n 真空滅弧法對電氣觸頭的基本要求n 滿足正常負荷的發(fā)熱要求n 具有足

13、夠的機械強度n 具有足夠的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定n 具有足夠的斷流能力教案授課周次3授課時間課程章節(jié) 工廠的電力線路和過電保護教學目的了解工廠的電力線路和過電保護方面的知識內(nèi)容提要 及板書設計1. 工廠電力線路及其接線 2. 按允許電壓損失選擇導線和電纜截面3. 過電流保護的任務和要求4. 常用的保護繼電器重點、難點 及解決方案重點：工廠電力線路及其接線難點：按允許電壓損失選擇導線和電纜截面解決方案：幻燈片加實例講解教學內(nèi)容 時間分配序號教 學 環(huán) 節(jié)時間分配1工廠電力線路及其接線302按允許電壓損失選擇導線和電纜截面203過電流保護的任務和要求204常用的保護繼電器205教學手段多媒體教學形式（在右

14、欄勾選）理實一體教學（ ） 理論教學（ ） 實驗（ ） 實訓（ ） 上機（ ）必讀書目作業(yè)作業(yè)完成方式書面（ ）電子（ ）教學后記注：教案按周次填寫，教學具體內(nèi)容填寫在附頁中。序號具 體 內(nèi) 容備 注負荷分級（一） 一級負荷 供電中斷，產(chǎn)生重大損失者。（二）二級負荷 供電中斷，產(chǎn)生較大損失者。（三） 三級負荷 為一般電力負荷，所有不屬一、二級負荷者。各級負荷對供電電源的要求（一）一級負荷1. 兩個電源供電2.對一級負荷中特別重要的負荷，除兩個電源外，還必需增設應急電源。（二）二級負荷1. 兩個回路供電2.供電變壓器應有兩臺（三）三級負荷 無特殊要求高壓線路的接線方式 工廠高壓線路也有放射式、樹

15、干式和環(huán)式等基本接線方式。（一）放射式接線 指變配電所高壓母線上引出的一回線路直接向一個車間變電所或高壓用電設備供電，沿線不支接其他負荷。（二）樹干式接線 指由變配電所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線支接了幾個車間變電所或負荷點的結線方式。這種接線與放射式接線相比，主要具有下列 優(yōu)點（1）能減少線路的有色金屬消耗量。（2）采用的高壓開關數(shù)量少。（3）無需沒高壓配電室，投資 較少。但有下列缺點：（1)供電可靠性更低，當高壓配電干線發(fā)生故障或檢修時，其上的所有 變電所都要停電. (2)在實現(xiàn)自動化方面，適應性更差。要提高供電可靠性，可采用雙干式供電或兩端供電的方式。 （三）環(huán)式接線 環(huán)式接

16、線，實質上是兩端供電的樹干式接線。 為了避免環(huán)式線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，也為了便于實現(xiàn)線路的選擇性，因此多數(shù)環(huán)式線路采取“開口”運行方式，即環(huán)式線路有一處開關是斷開的。 架空線路是指室外架設在電桿上用于輸送電能的線路。導線材質必須具有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度。架空線路的結構 架空線路由導線、電桿、橫擔、拉線、絕緣子和線路金具等組成。 為了防雷，有些架空線還架設有避雷線。架空線路的敷設原則為：（1） 在施工和竣工驗收中必須遵循有關規(guī)程規(guī)定，以保證施工質量和線路安全運行。（2） 合理選擇路徑，做到路徑短，轉角少，交通運輸方便，并與建筑物保持一定的安全距離。（3） 按有關規(guī)程要求，必須

17、保證架空線路與地及其他設施在安全距離內(nèi)。電纜線路電纜線路由電力電纜和電纜頭組成。電力電纜由導體、絕緣層和保護層三部分組成。電纜頭包括電纜中間接頭和電纜終端頭。 電纜線路常用的敷設方式有：（1）直接埋地敷設 施工簡單，散熱效果好，且投資少。但檢修不便，易受機械損傷和土壤中酸性物質的腐蝕，所以如果土壤有腐蝕性的話，須經(jīng)過處理后敷設。直接埋地敷設適用于電纜數(shù)量少，敷設途徑較長的場合。（2）電纜溝敷設 投資稍高，但檢修方便，占地面積少，所以在配電系統(tǒng)中用得很廣。 （3）沿墻敷設結構簡單，維修方便，但積灰嚴重，易受熱力管道影響，且不夠美觀。（4）電纜橋架敷設 克服了電纜溝敷設電纜時存在的積水、積灰、易損

18、壞電纜等多種弊病，改善了運行條件，且具有占用空間少、投資省、建設周期短、便于采用全塑電纜和工廠系列化生產(chǎn)等優(yōu)點，因此在國外已被廣泛應用，近年來國內(nèi)也正在推廣采用。 過電流保護裝里的類型和任務v 為了保證工廠供電系統(tǒng)的安全運行，避免過負荷和短路引起的過電流對系統(tǒng)的影響，在工廠供電系統(tǒng)中裝有不同類型的過電流保護裝置。v 工廠供電系統(tǒng)的過電流保護裝置有：熔斷器保護、低壓斷路器保護和繼電保護。 熔斷器在供電系統(tǒng)中的配置v 熔斷器在供電系統(tǒng)中的配置，應符合選擇性保護的原則，也就是熔斷器要配置得能使故障范圍縮小到最低限度。此外應考慮經(jīng)濟性，即供電系統(tǒng)中配置的熔斷器數(shù)量要盡量少。低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的

19、配置v 單獨接低壓斷路器或低壓斷路器一刀開關的方式v 低壓斷路器與磁力起動器或接觸器配合的方式v 低壓斷路器與熔斷器配合的方式繼電器是一種能夠自動動作的電器，當控制它的輸入量達到一定數(shù)值時動作，并且有電路控制的功能。繼電器的類型 按反映的物理量分：電量、非電量 非電量：瓦斯繼電器、熱繼電器、壓力繼電器等 電 量： 按用途 測量繼電器（電流、電壓、頻率、差動等）輔助繼電器（中間、時間、信號等） 按結構原理： 機電型（電磁型、感應型、極化型、干簧）、整流型 、晶體管型。繼電保護裝置的接線方式（一）兩相兩繼電器結線 兩繼電器接成不完全星形，兩中點之間有中線連接 可反映各種相間短路及B相除外的單相接地

20、故障。（二）兩相兩繼電器結線 兩相一繼電器式結線能反應各種相間短路故障，但保護靈敏度有所不同，有的甚至相差一倍。但它少用一個繼電器，較為簡單經(jīng)濟。這種結線主要用于高壓電動機保護。繼電保護裝置的操作方式 繼電保護裝置的操作電源，有直流操作電源和交流操作電源兩大類。 交流操作電源供電的繼電保護裝置有三種操作方式。 過電流保護： 含義：當流過被保護元件中的電流超過預先整定的某個數(shù)值時，繼電器就被起動，并且用時間來保證動作的選擇性（即使斷路器跳閘或給出報警信號），這樣的保護裝置，稱為過電流保護裝置。分為定時限和反時限過電流保護。電流速斷保護： 1.問題的提出： 過流保護要有選擇性，逐級增加時限，越靠近

21、電源處，短路電流越大，而動作時限反而加長。這種情況對切除電源端的故障是不允許的，過流保護動作時間大于0.50.7s，所以在靠近電源出口 處裝設速斷保護裝置。 2.速斷保護含義： 電流速斷保護是一種瞬時動作的過電流保護，其動作時限僅僅為繼電器本身固有動作時間，它的選擇性不是靠時限，而是依靠選擇適當?shù)膭幼麟娏鱽斫鉀Q。 教案授課周次4授課時間課程章節(jié) 電氣安全，接地與防雷和節(jié)能教學目的了解電氣安全和節(jié)能的基本知識內(nèi)容提要 及板書設計1.電流對人體的作用及有關概念 2.電氣安全去觸電急救3.工廠節(jié)能的一般措施4.電力變壓器的經(jīng)濟運行重點、難點 及解決方案重點：電氣安全難點：節(jié)能的一般措施解決方案：幻燈

22、片加實例講解教學內(nèi)容 時間分配序號教 學 環(huán) 節(jié)時間分配1電流對人體的作用及有關概念302電氣安全去觸電急救203工廠節(jié)能的一般措施204電力變壓器的經(jīng)濟運行205教學手段多媒體教學形式（在右欄勾選）理實一體教學（ ） 理論教學（ ） 實驗（ ） 實訓（ ） 上機（ ）必讀書目作業(yè)作業(yè)完成方式書面（ ）電子（ ）教學后記注：教案按周次填寫，教學具體內(nèi)容填寫在附頁中。序號具 體 內(nèi) 容備 注電流對人體的作用 電流通過人體是，人體內(nèi)部組織將產(chǎn)生復雜的作用。l 雷擊和高壓觸電l 低壓觸電安全電流及其有關因素 安全電流-人體觸電后最大的擺脫電流。 安全電流主要與下列因素有關l 觸電時間l 電流性質l

23、電流路徑l 體重和健康狀況安全電壓和人體電阻 安全電壓-不致使人直接致死或致殘的電壓 體內(nèi)電阻 約500 人體電阻 皮膚電阻 約2000（下限1700）l 直接觸電防護-指對直接接觸正常帶電部分的防護，例如對帶電導體加隔離柵欄或加防護罩l 間接觸電防護-指對故障時可帶危險電壓而正常時不帶電的外露可導電部分（如金屬外殼、框架等）的防護，例如將正常不帶電的外露可導電部分接地，并裝設接地故障保護，用以切斷電源或發(fā)出報警信號等。電氣安全的一般措施l 要有必要的安全知識l 安裝保護設備l 創(chuàng)造不導電環(huán)境：絕緣、屏護、間距觸電的急救處理l 迅速切斷電源l 觸電程度輕重的判斷l(xiāng) 立即采取相應的急救措施：口對口（或口對鼻）人工呼吸法、胸外心臟擠壓法接地的有關概念l 接地 電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接。 l 接地體 埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體 人工接地體 自然接地體l 接地線 連接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體 l 接地裝置 接地線與接地體合稱l 接地電流 當電氣設備發(fā)生接地故障時，電流就通過接地體向大地作半球形散開，該電流為接地電流。l 對地電壓