工廠供電 教案全套 張軍國 第1-9章 緒論、工廠的電力負荷及其計算 - 電氣照明

PAGEPAGE1【教學單元分析】

工廠供電課程教案第1章緒論供配電系統(tǒng)直接面向終端用戶，其完善程度直接關系著廣大用戶的用電可靠性和用電質量，【教學目標】（1）知識層面了解電力系統(tǒng)的組成，理解電力系統(tǒng)的運行特點和對電力系統(tǒng)的基本要求，變配電系統(tǒng)的發(fā)展歷史及未來趨勢，熟悉變配電所的任務。（2）能力層面掌握電網(wǎng)額定電壓與電氣設備的額定電壓之間應當相互配合的關系，掌握電力系統(tǒng)的電壓與電能質量的計算分析方法。（3）素質層面能夠根據(jù)不同的工廠用戶需求，設計電網(wǎng)與電氣設備之間相互配合的關系。（4）思政育人層面【教學重點與難點】（1）教學重點：1.2.電力系統(tǒng)的中性點運行方式。（2）教學難點：1.【教學設計】（1）設計要點一以實際電力系統(tǒng)的組成及運行要求基礎，引出供配電系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中的地位，確定本課程主要對象。（2）設計要點二在進行電氣設備額定電壓確定時，對于其中變壓器一二次繞組額定電壓有關的知識內(nèi)容，通過圖表的形式進行表示。設計依據(jù)：專業(yè)術語的正確表述非常關鍵。通過圖表對專業(yè)術語進行解釋，利于學生理解專業(yè)術語，同時有益于建立術語與概念之間的直接聯(lián)系。（3）設計要點三在講解供配電系統(tǒng)基本概念時，引導學生思考未來智能供配電網(wǎng)建設與發(fā)展所面臨的問題，在此基礎上引出課程思政內(nèi)容。20351+N--PAGE3-【教學實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動1介紹工廠供電課程的主要內(nèi)容，使學生了解課程整體要求及概況。一、課程背景及特點問題引入：大家對工廠供電課程的理解是什么？工廠供電的要求：安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟。思考問題、介紹工廠供電課程定義，讓學生列舉生活中相關應用，引出后續(xù)對工廠供電系統(tǒng)的思考。2介紹電力系統(tǒng)的基本概念，使學生對其有初步的了解二、電力系統(tǒng)的基本概念及運行要求（一）電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)主要由三個部分組成的一個發(fā)電、輸電、變配電和用電的整體，見下圖。發(fā)電廠—電力網(wǎng)（變配電所、電力線路）—電能用戶（1（2所耗電能的用電設備或用電部門均稱為電力用戶。分析圖紙，3通過提出（二）電力系統(tǒng)運行的特點和要求電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費是同時進行的，基本要求如下：（1）保證供電的可靠性（2）保證良好的電能質量（3）具有一定靈活性和方便性（4）應具有經(jīng)濟性（5）具有發(fā)展和擴建的可能性（三）電力系統(tǒng)的中性點運行方式（1）中性點不接地（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地（3）中性點直接接地（1）TN系統(tǒng)中的設備外露可導電部分均采取與公共的保護線問題讓同學問題討論結合生活中的們思考電力實際提出問系統(tǒng)的運行題，使學生在要求討論中形成對電力系統(tǒng)更深層次的思考。4詳細講解自主推理在對其中部分電力系統(tǒng)中方式進行講解性點的運行后，鼓勵學生方式自主推理其它方式的實現(xiàn)方式和設計方法。（PE線）或保護中性線（PEN線）相連接的保護方式；TTPEIT（導電部分，與TTPE3.中性點不接地的電力系統(tǒng)（1）系統(tǒng)正常時電壓電流的向量關系圖：A A電源 BC CO.ACO.BC C C CO.C C B（2）系統(tǒng)單相接地時的電壓電流向量關系圖：（3）中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)課程思政點：當前我國工業(yè)建設電力主要來自于煤炭燃燒，環(huán)境污染嚴重，同時也對能源行業(yè)帶來危機，面對生態(tài)環(huán)保要求，中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，把“碳排放達峰后穩(wěn)中有降”列入“”2035“1+N”中和，這將是一場治國理政的大考。5結合實際生產(chǎn)生活需要講解電力系統(tǒng)中各部分的額定電三、電力系統(tǒng)額定電壓的規(guī)定及適用范圍（一）電力系統(tǒng)的額定電壓GB156-2007（1）電力線路的額定電壓閱讀相關材料通過實際的國家標準對電力系統(tǒng)中的規(guī)定進行講解。壓規(guī)定以及電能質量的相關技術指標。（2）用電設備的額定電壓（3）發(fā)電機的額定電壓（4）電力變壓器的額定電壓3.工廠供配電電壓的選擇（1）工廠高壓配電電壓的選擇。工廠供電系統(tǒng)的高壓配電電壓的選擇，主要取決于當?shù)毓╇婋娫措妷杭肮S高壓用電設備的電壓、容量和數(shù)量等因素（2）工廠低壓配電電壓的選擇。一般采用22／38V3V接三相動力設備及38V220V220V220V的（三）供電電能質量 UU1U2ΔU＝U1－U2UNU%U1U2100%UN電力負荷的大小是變動的，當最大負荷時，電網(wǎng)內(nèi)電壓損失增大，使用電設備的端電壓降低；反之則升高。因此用電設備的端電壓是隨電力負荷變化而變化的，這種緩慢變化的、實際電壓U與額定電壓之差稱為電壓偏移U，即UUUNU0為正偏移，U0為負偏移。與電壓損失一樣，電壓。偏移一般也用它對額定電壓的百分比來表示，稱為電壓偏移百分值。其表達式為

U%UUN100%UN（1）正確選擇供電變壓器的變比和電壓分接頭；（2）合理減少供配電系統(tǒng)的阻抗；（3）均衡安排三相負荷；（4）合理調(diào)整供電系統(tǒng)的運行方式；（5）采用無功功率補償裝置；（6）采用有載調(diào)壓變壓器。（1）電壓波動和閃變電壓波動會影響電動機的正常啟動，使同步電動機轉子振動，使電子設備特別是計算機無法正常工作。電壓波動對照明的影響最為明顯，可使照明燈發(fā)生明顯的閃爍，故稱為“閃變”。（2）諧波干擾50Hz。課程思政點：20212（2144001099.872%年提高了0.007個百分點；用戶平均停電時間11.26小時/戶，0.61/2.77次/0.08次/6重點介紹供配電系統(tǒng)的基本要求及生熟悉其工業(yè)需要。四、供配電系統(tǒng)的概念、組成及發(fā)展趨勢1.供配電系統(tǒng)的基本要求和任務：安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟2.供配電系統(tǒng)的組成：（（。5.供配電系統(tǒng)的分類（1）大型電力用戶供配電系統(tǒng)配電變電所總壓變所 高無功置6～10kV C35～110kV電源配電變電所220/380VSTS高配電所變所高壓用電設備（2）中型電力用戶供配電系統(tǒng) 實例分析、通過簡單的供配電系統(tǒng)設計進行分析，促使學生更深層次的掌握供配電系統(tǒng)的有關概念。（3）小型電力用戶供配電系統(tǒng)6.低壓供配電系統(tǒng)的接地型式（1）TN系統(tǒng)：中性點直接接地，所有設備的外露可導電部分均接公共的保護線(PE線)或公共的保護中性線(PEN線)。1）TN-C系統(tǒng)TN-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)（2）TT系統(tǒng)：中性點直接接地，而其中設備的外露可導電部分均各自經(jīng)PE線單獨接地。-10--10-（3）IT系統(tǒng)：中性點不接地，或經(jīng)高阻抗接地。7.供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力負荷密度越來越大。為了保證完成供配電的要求和任務，供配電系統(tǒng)需不斷地改造。比如，通過不斷提高供電電壓的方法來實現(xiàn)長距離、大功率的電能傳輸；通過簡化配電層次和逐步減少電壓等級從而更好地提高供電質量；通過推廣配電智能化技術解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡的問題。7通過小布置作業(yè)和預習任務。五．小結（5分鐘）“注意聽講，回顧本章主要內(nèi)容。本節(jié)課內(nèi)容形成整體認識，并突出重點和難點內(nèi)容。1111PAGEPAGE1工廠供電課程教案第2章工廠的電力負荷及其計算【教學單元分析】【教學目標】（1）知識層面（2）能力層面（3）素質層面能夠根據(jù)不同的工廠用戶需求，利用所學方法解釋不同類型負荷對工廠電力系統(tǒng)的影響。（4）思政育人層面通過分析不同類型電力負荷計算中存在的問題，培養(yǎng)學生深入發(fā)現(xiàn)問題、確認主次要矛盾的能力，鍛煉學生分析實際工程問題的能力?！窘虒W重點與難點】（1）教學重點：1.年最大負荷等負荷曲線參數(shù)的物理量意義；2.計算負荷的確定方法；（2）教學難點：工廠計算負荷的確定。【教學設計】（1）設計要點一通過讓學生們列舉生活中常見的電力負荷，引出本講的主題——工廠電力負荷，并且講解了工廠供電負荷的定義、分類等，確定本章講授范圍。（2）設計要點二在需要系數(shù)法進行工廠計算負荷的確定之時，采用數(shù)據(jù)流結構，對于各個單元的負荷進行樹狀累加，并形象地通過圖形進行表示。設計依據(jù)：在計算負荷的確定過程當中，能夠將數(shù)據(jù)信息通過圖形形象化地表示更有助于學生對于負荷概念及分配的理解，同時也有助于準確快速地計算。（3）設計要點三在講解功率因數(shù)及無功補償時，通過介紹供電公司對于功率因數(shù)的標準規(guī)定引導學生思考功率因數(shù)過低造成的危害，在此基礎上引出課程思政內(nèi)容。事物內(nèi)在特征，采取措施創(chuàng)造性地解決問題。對于光伏接入的系統(tǒng)，可采用本地自動補償裝置，PAGEPAGE4【教學實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動1引導學生深入闡述電力負荷的概念，同時明確計算負荷在電力系統(tǒng)設計和管理中的關鍵性。通過學生互動，激發(fā)他們的積極參與，鼓勵分享并討論與電力負荷相關的實際系統(tǒng)。一、計算負荷的定義及意義輕載重載（等。（1）一級負荷（2）二級負荷（3）三級負荷工廠的用電設備，按其工作制分以下三類：（1）連續(xù)工作制（2）短時工作制（3）斷續(xù)周期工作制斷續(xù)周期工作制設備的額定容量PNεNεNε下的設備容量Pe為觀察圖片思考問題這樣的2引導學生深入了解工廠電力負荷曲線的概念，同時討論曲線如何反映工廠在不同時間段的負荷變化。通過學生互動，激發(fā)他們的積極參與，鼓勵分享并討論與工廠電力負荷曲線相關的實際物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用格式二、負荷曲線的概念1.負荷曲線的概念問題引入：負荷曲線定義是什么？（）觀察圖片；思考問題圖形化的互動步驟有助于激發(fā)學生的形象化思維能力。通過互動，學生可以分享工廠電力負荷曲線的不同案例和觀點，變化曲線等，拓寬對負荷變化問題的認知，提高他們在實際工程中理解和應對電力負荷變化的能力。2.與負荷曲線和負荷計算有關的物理量o （1）最大負荷也稱為半小時最大負荷P30。年最大負荷利用小時：年最大負荷利用小時Tmax，2-4年最大負荷利用小時：式中，Wa為年實際消耗的電能量。廠，Tmax≈1800～3000hTmax≈3500～4800h；三班制工廠，Tmax≈5000～7000h。（2）平均負荷和負荷系數(shù)geodPttt荷Pav。Pav平均負荷Pav為55PAGEPAGE10（loadcoefficient）Pav與其最大負荷PmaxP與設備額定容量PN思政點課程思政點：式。3引導學生深入了解計算負三、計算負荷的確定1.計算負荷通過學生互動，激發(fā)他們的積荷的確定計算三相用電設備組負荷的方法和公相用電設備組負荷計算方法。最大負荷。2.按需要系數(shù)法確定計算負荷（1）基本公式Kd10.211～2Kd＝1P30＝PeP30＝PN/η，這里PNηKdcosφ無功計算負荷為：tanφ為對應于用電設備組cosφ的正切值。觀察圖片思考問題勵分享并討論與負荷計算相這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的計算和分析在負荷計算實際應學生可以分享不同用電設備組的計算方法和經(jīng)工廠整體負荷計算高他們在實際工程中綜合考慮不同因視在計算負荷為cosφUN為用電設備組的額定電壓。（2）設備容量的計算P30＝KdPe中的設備容量Pe，。。電焊機組：要求容量統(tǒng)一換算到ε＝100％，因此由式（2）可得換算后的設備容量為：，式中，PN；εN；520.2C.多組用電設備計算負荷的確定（）K∑pK∑q：總的有功計算負荷為：總的無功計算負荷為：P30.i和∑Q30.i總的視在計算負荷為：總的計算電流為：3.按二項式法確定計算負荷。思政點課程思政點：，1.損。2在充數(shù)。4.通過小結，概述本課內(nèi)容，并布四．小結（5分鐘）注意聽本章主通過課堂總結，讓學生對本節(jié)課內(nèi)容形成整體認置作業(yè)和預習任務。最后容為我們提供了深刻的理解，使我們能夠更好地配置電成本，為實現(xiàn)可持續(xù)電力供應奠定了堅實的基礎識，并突出重點和難點內(nèi)容。PAGEPAGE1【教學單元分析】

工廠供電課程教案第3章短路電流及其計算供配電系統(tǒng)的短路故障是供配電系統(tǒng)運行中常見的故障現(xiàn)象之一，系統(tǒng)一旦發(fā)生短路故障會對供配電的安全穩(wěn)定運行造成嚴重影響。本章以無窮大容量系統(tǒng)為研究對象，分析三相短路后的暫態(tài)過程，詳細介紹利用有名值法和標幺值法對三相短路電流進行計算，以及基于對稱分量法的不對稱短路電流的計算，進一步闡述短路故障下電氣設備的電動力效應、熱效應的基本概念與校驗方法，從而服務于電氣設備的選擇、校驗和繼電保護的整定計算。【教學目標】（1）知識層面掌握電力系統(tǒng)短路的類型、發(fā)生的原因及危害，熟悉無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程，掌握短路相關物理量。（2）能力層面掌握電氣元件阻抗標幺值的計算方法，短路電流的短路功率法計算方法。（3）素質層面能夠利用標幺制計算短路電流，熟悉短路電流的熱效應和電動力效應的概念。（4）思政育人層面通過短路事故的經(jīng)驗教訓，告誡我們電氣安全的重要性，培養(yǎng)電氣領域規(guī)范操作的意識，突出責任感在電氣工程領域的重要性，從而樹立正確的職業(yè)觀念，培養(yǎng)學生的問題分析能力，【教學重點與難點】（1）教學重點：1.電力系統(tǒng)短路的類型，相關物理量的理解；（2）教學難點：1.無限大容量電力系統(tǒng)三相短路的物理過程的理解；【教學設計】（1）設計要點一通過與實際大企業(yè)和小企業(yè)應對經(jīng)濟問題類比，介紹無窮大容量系統(tǒng)的特征及其在工程分析計算中的應用，并且說明了無限大容量系統(tǒng)的定義。設計依據(jù)：將專業(yè)知識與日常生活中常見的現(xiàn)象相結合，更容易使學生理解，通過類比問題引出課程內(nèi)容，能夠培養(yǎng)學生主動分析問題的能力。（2）設計要點二在進行短路電流計算之時，對于其中標幺值法計算中較為難懂的知識內(nèi)容，通過類似于程序流程圖的形式進行表示。設計依據(jù)：抽象的物理概念理解起來比較困難，通過更容易理解的圖例進行解釋，利于學生掌握專業(yè)方法，同時有益于建立物理概念與實際方法之間的聯(lián)系。（3）設計要點三在進行三相短路電流計算時，引導學生思考實際電氣設備在電網(wǎng)運行中存在的相關問題，在此基礎上引出“在著眼矛盾普遍性的基礎上，把握矛盾的特殊性，抓住決定事物性質的主要設計依據(jù)：計算三相短路電流的兩種方法，有名值法和標幺值法，能夠讓我們樹立對于同一事情根據(jù)不同需要可以采取不同解決方法的觀念。對立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證法的實質和核心。具體問題具體分析就是要在著眼矛盾普遍性的基礎上，把握矛盾的特殊性，抓住決定事物性質的主要矛盾和矛盾的主要方面。只有具體問題具體分析，才能正確地認識和解決矛盾。--PAGE10-【教學實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動通過學生間探討經(jīng)歷過的停電事件，引出意外停電的重要故障短路并分析其發(fā)生原因。通過工程實例及新聞報道講解短路故障的危害和類型。一、短路的原因、危害和類型供配電系統(tǒng)故障不僅會影響電氣設備正常運行，甚至會引發(fā)火災、導致人員傷亡等。在各種系統(tǒng)故障中，短路是最嚴重的故障。短路是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的不同相之間、相地線之間的直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接。（一）短路的原因供配電系統(tǒng)中發(fā)生短路的原因很多，主要包括以下幾類：（（二）短路的危害由于短路回路阻抗變小，導致短路后系統(tǒng)電流瞬間升高，為正常額定電流的幾倍甚至幾十倍，可達幾萬至幾十萬安培，會對整個系統(tǒng)及電力設備造成極大的威脅，具體危害為：小組討論案例分析通過小組討論使學生更好的理解短路的發(fā)生情況。通過案例分析使學生更好的理解短路的危害和類型。（（三）短路的類型k（3）表k（2）k（1，1）k（1）表短路短路種類示意圖代表符號性質三相短路K(3)ABCK（3）三相同時在一點短接，屬于對稱短路兩相短路 AKB CK（2）兩相同時在一點短接，屬于不對稱短路兩相接地短路 KABCK（1,1）在中性點直接接地系統(tǒng)中，兩相在不同地點與地短接，屬于不對稱短路單相接地短路 BKCK（1）在中性點直接接地系統(tǒng)中，一相與地短接，屬于不對稱短路小。課程思政點：202166220設備故障導致發(fā)生一級重要用戶供電電源中斷事件。6月6日1321500電站220千伏黎鼓Ⅱ回線路因山火導致C相高阻接地故障跳C220C#1#2220千伏母線失靈保護相繼動作，#1、#2主變跳閘，220千伏Ⅰ母線、Ⅱ母線失壓，一級重要用戶貴廣鐵路貴陽段220千伏榕江在電氣工程領域的重要性，從而樹立正確的職業(yè)觀念。3將電網(wǎng)系統(tǒng)簡化為無限大容量系統(tǒng)，并以此為基礎分析短路發(fā)生的暫態(tài)過程。二、無限大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程為簡化分析，通常將所接電網(wǎng)看作無限大容量系統(tǒng)?！盁o限大容量系統(tǒng)”是指端電壓保持恒定、沒有內(nèi)部阻抗、電源容量無限大的系統(tǒng)。（一）無限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程下圖為電源為無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路的三相電路圖和單相等效電路圖。圖中Rkl、Lkl為短路回路的電阻和電感，R’、L’為負載的電阻和電感。ua R L k(3)R' 'kl Lu ia b Lkl R'u ibc Lkl R' ic由于三相電路對稱，可用單相等值電路圖進行分析。ua R k(3)' 'kl Lkl R LikkikUsin(t)uRiLdikm a klk kldt通過求解上式非齊次一階微分方程，可得其解為：tikIpmsin(tk)iopoeI Umpm式中， R2)2為路流期量幅，kl klarctanLkl k R為短回阻角； R為路回時常kl kl數(shù)；iopo為短路電流非周期分量初值；為電源電壓的初相角。t=0iopoiopoImsin()Ipmsin(k)ikItk)[Im)Ikip可見，三相短路電流由短路電流周期分量ip和非周期分量inp1.三相短路時最大短路電流在電路參數(shù)和短路發(fā)生位置確定的情況下，短路電流周期電流分量的幅值恒定，而在暫態(tài)過程中非周期分量電流的初始值越大，短路電流最大可能瞬時值也就越大。短路電流的非周期分量的初始值不僅與合閘角有關，還與短路前的狀態(tài)有關。4在介紹完三相短路的暫態(tài)過程之后對其相關物理量及其計算進行詳細講解。90。當（短Im0路前系統(tǒng)空載）且Ipm與時間軸平行（即0）時，短路電流非周期分量將取得最大值。iopo1）短路前電路處于空載，即Im0；2）發(fā)生短路時電壓瞬間過零點，即0；因此，在最嚴重條件下的短路全電流表達式為：t tikIpmcostIpme2Ipcost 2Ipe式中，Ip為短路電流周期分量有效值。短路電流非周期分量最大時的短路電流波形如圖。三相短路時只有其中一相電流最嚴重，短路電流計算也是計算最嚴重三相短路時的短路電流。（二）三相短路的有關物理量1.短路電流周期分量有效值短路電流周期分量有效值的計算表達式為IUavp 3Zk式中，Uav為線路平均額定電壓，即為線路額定電壓的1.05倍。結合我國電網(wǎng)電壓等級標準，Ua取值為0.4kV、0.69kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV、37kV、69kV、115kV、230kV等。ZR2(L)2k kl kl次暫態(tài)短路電流是指短路后第一個周期的短路電流有效值，對于無限大容量系統(tǒng)而言，短路電流周期分量不衰減，即I″＝Ip逐層遞進，分析短路發(fā)生過程中的相關物理量，使學生更好的掌握有關的知識。Ik（tT1tT 1tTIk(t) TTikdt TT(ipinp)dt22 2 2t t2 2式中，ikTinpTtinp(t)ipIp(t）I I2I2k(t) p(t) np(t)t=0.01s時得001iship(0.01)inp(0.01) 2Ipe) 2kshIp0.01其中，ksh1e為短路電流沖擊系數(shù)。若系統(tǒng)為純電阻性電路時ksh=1；若為純電感性電路時ksh=2。實際供配電系統(tǒng)通常為阻感性電路，因此沖擊系數(shù)的取值范圍為0≤ksh≤2。短路沖擊電流有效值Ish是短路后第一個周期的短路全電流有效值，其計算表達式為Ish12(ksh1)I2p為方便計算，高壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路，一般可取ksh=1.8；低壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路，一般可取ksh=1.3。穩(wěn)態(tài)短路電流有效值是指短路電流非周期分量衰減完后的短路電流有效值。無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路，短路電流的周期分量有效值保持不變，其計算表達式如下：IIUav k 3Zk）Sk avIk式中，SK；UvVIk（5結合例題詳細講解有名值法的計算過程。三、三相短路電流計算（一）有名值法有名值法的計算基本原理是先求短路回路總阻抗，結合線路電壓，根據(jù)歐姆定律求短路電流。如圖所示無窮大容量系統(tǒng)，當K點發(fā)生三相短路故障時，三相短路電流周期分量的有效值為I(3) Uavk 2 23RX式中，RΣ和XΣ分別表示短路回路的總電阻和總電抗。對于高壓供電系統(tǒng)來說，通?？傠娍惯h大于總電阻，在進行短路計算時忽略電阻；對于低壓供電系統(tǒng)來說，當總電阻大于三分之一總電抗時，計算短路電流時需要考慮總電阻的影響。如果不計系統(tǒng)總電阻的影響，無窮大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障時，短路電流周期分量的有效值為I(3)Uavk 3X供電系統(tǒng)中的母線、線圈型電流互感器的一次繞組、低壓斷路器的過電流脫扣線圈及開關的觸頭等阻抗相對很小，在短路計算中忽略不計。而電力系統(tǒng)、電力變壓器和電力線路等主要元件的阻抗計算如下所述。電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗很小，－般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗可由系統(tǒng)所接變電所高壓饋電線出口斷路器的斷流容量Soc來估算，據(jù)此電力系統(tǒng)的電抗為XU2SS av oc式中，Soc為系統(tǒng)出口斷路器斷流容量，可查有關手冊或產(chǎn)品樣本。變壓器的電阻與短路損耗有關，其計算公式為：RP(U2S)T K av N式中，SN為變壓器的額定容量；△Pk為變壓器的短路損耗，可查有關手冊或產(chǎn)品樣本。通過例題帶領學生更好的掌握有名值法計算的步驟和需要特別注意的要求。6結合例題重點講解標幺值法的概念及計算方法。U%U2XK avT100SN式中，Uk%為變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值，可查有關冊或產(chǎn)品樣本。3.電力線路的阻抗線路的電阻RL可由導線電纜的單位長度電阻rL值求得，即RLrLl式中，rL為導線/電纜單位長度的電阻，可查有關手冊或產(chǎn)品樣本；l為線路長度。線路的電抗可由導線/電纜單位長度的電抗xL求得，即XLxLl式中，xL為導線/電纜單位長度的電抗，可查有關手冊或產(chǎn)品樣本。這里需要注意計算短路電路的阻抗時，假如電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。由△P=U2/RQ=U2/X:RR(Uav)2UavXX(Uav)2Uav式中，RXUavR’、Uav’（二）標幺值法若供配電系統(tǒng)中包括多個電壓等級，采用常規(guī)的有名值計算短路電流時，需將所有元件的阻抗歸算到同一電壓等級，給計算帶來較多不便。而采用標幺值法進行短路電流計算時無需阻抗換算，以下將對該方法進行闡述。標幺值 該量的實際值（任意單位）該量的基準值（與實際值同單位）SdUdIdZd遵守ISd 功率方程SdId和d 3Id通過例題帶領學生更好的掌握標幺值法計算的步驟和需要特別注意的要求。電壓方程Ud3IdZdU2ZddSd多級電壓的供電系統(tǒng)，假設短路發(fā)生在3WL處，基準容量選為Sd，線路1WL~4WL各級基準電壓分別為Ud1Uav1、Ud2Uav2、Ud3Uav3、Ud4Uav4，則線路1WL的電抗Z1WL'歸算到短路點所在電壓等級的電抗Z1WL為Z 'Z (Uav2)2(Uav3)2U Uav1 av21WL的標幺值電抗為Z ' 'S U U S SZ Z dZ (av2)2(av3)2dZ dZ U2 U U U2 U2d3 av3 av1 av2 av3 av1即Z Z SdU 2av1可以發(fā)現(xiàn)，用基準容量和元件所在電壓等級的基準電壓計算的阻抗標幺值，與將元件的阻抗換算到短路點所在的電壓等級，再用基準容量和短路點所在電壓等級的基準電壓計算的阻抗標幺值相同，即變壓器的變比標幺值等于1。因此，標幺值法可避免多級電壓系統(tǒng)中阻抗的換算，短路回路總阻抗的標幺值為各元件的阻抗標幺值之和。采用標幺值法計算短路電流具有計算簡單、結果清晰的優(yōu)點。1.主要電氣元件的阻抗標幺值計算（1）線路電阻、電抗的標幺值lr0x0（幺值為RRrlSdZ 0U2d dXXxlSdZ 0U2d dx0、XTUK%NU% U2k NXXT100 SNUk%SdT Z U2 100 Sd d NSD（2）電抗器的電抗標幺值電抗器給出的參數(shù)是電抗器的額定電壓UL.N、額定電流IL.N和電抗百分數(shù)XL%，其電抗標幺值為*X X% U U2X% U SXLLL L.N dL L.NdZ 100 3I S 100 3I U2d L.N d L.N d式中，Ud為電抗器安裝處的基準電壓。（3）系統(tǒng)的阻抗標幺值Sj（則系統(tǒng)阻抗相對于基準容量Sd（MVA）的標幺值為XSjsSd2.三相短路電流的計算無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流周期分量的幅值和有效值保持不變，短路電流的有關物理量I″、Ish、ish、I∞和Sk都與短路電流周期分量有關。因此，只要算出短路電流周期分量的有效值，其他短路相關物理量很容易求得。（1）三相短路電流周期分量有效值IUav Ud UdSd Sd1k 3Z 3ZZ 3ZU2 Zk k d k d d kI Sdd III由于 d，p k d，即IIdIIkZ d kkI1kZk（2）沖擊短路電流短路沖擊電流和短路沖擊電流有效值為ish 2kshIkIsh12(ksh1)Ik2高壓供電系統(tǒng)系統(tǒng)ish2.55Ik，Ish1.52Ik；低壓供電系統(tǒng)ish1.84Ik，Ish1.09Ik。（3）三相短路容量三相短路容量計算如下：S I IdSISSk av k dZ d k d kk由上式可知，三相短路容量實際值等于基準容量與三相短路電流標幺值的乘積，三相短路容量的標幺值等于三相短路電流的標幺值。課程思政點：計算三相短路電流的兩種方法，有名值法和標幺值法，能夠讓我們樹立對于同一事情根據(jù)不同需要可以采取不同解決方法的觀念。對立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證法的實質和核心。具體問題具體分析就是要在著眼矛盾普遍性的基礎上，把握矛盾的特殊性，抓住決定事物性質的主要矛盾和矛盾的主要方面。只有具體問題具體分析，才能正確地認識和解決矛盾。7通過圖解詳細講解對稱分量法的概念及計算過程。四、不對稱短路電流計算（一）對稱分量法的基本原理對稱分量法的原理是：一組不對稱的相量，可以分解成為正序、負序和零序三組對稱的相量。在線性網(wǎng)絡中這三組相量是相互獨立的，每組序相量可按分析三相對稱系統(tǒng)的方法來處理。然后將三個對稱系統(tǒng)的分析計算結果，按照一定的關系組合起來，即可得出求取的不對稱相量。下面以圖3-8所示的三組對稱相觀察圖解8通過例題詳解計算過程。量為例，說明對稱分量法的分解和合成方法。（a）正序（b）負序（c）零序（d）正、負、零序合成的相量圖?，??120o，相序與正常運行方式一致的一組對稱相量。圖（b）負序分量為三個大小相等，相位相差120o，相序與正常運行方式相反的一組對稱相量。圖（c）中零序分量為三個大小相等，相位相同的一組相量。這三組對稱相量合成后組成一組不對稱的相量，如圖（d）所示。當選擇a相作為基準相，并引人旋轉相量=ej120后，三相正、負、零序相量滿足以下關系：2 正序量：b1 a1，c1 a1 2負序量：b2 a2，c2 a2零序量：b0 c0 a0圖3（??，? 1 1 a a12 b a2 2c a0上式可簡寫為PTS，其中PST（3-40）T-1 1 2a1 1 a 12a2 3 b 1 1 1a0 c上式可簡寫為ST1P一地分解成三組對稱相量。（二）不對稱短路電流的計算1.單相短路電流的計算通過例題帶領學生更好的掌握標幺值法計a阻a相對地電壓a0，而、c兩相的電壓b0，c0）K(1)Ss AR L I(2)k k kBR L I(2)k k kC3-14b所示。這種情況與發(fā)生不對稱故障是等效的，也就是說，網(wǎng)絡中發(fā)生的不對稱故障，可以用在故障點接入一組不對稱的電勢源來代替。這組不對稱電勢源可以分解成正序、負序和零序三組對稱分量。（3-14e及f在正序、負序和零序網(wǎng)絡中，各序電壓方程式可表示為qZf)fa)fa)0Zf(2)fa(2)fa(2)0Z ff(0)fa(0) fa(0)式中，qZff(1)，Zff(2)，Zff(0)分別為正序、負序和零序網(wǎng)絡中短路點的輸入阻抗。fa(1)，fa(2)，fa(0)分別為短路點電流的正序，負序和零序分量；fa(1)，fa(2)，fa(0)分別為短路點電壓的正序，負序和零序分量。（a相V=0、I=0、I=0fa fb fc 0 fa fa(1) fa(2) fa(0)2 =0fb fafa(2) fa(0) 2 =0fc fafa(2) fa(0)經(jīng)過整理上式，可以得到單相接地短路下的邊界條件： 0fa fa(1) fa(2) fa(0) fa)fa(2)fa(0)聯(lián)立上式方程可得????? = ??????? = ????????????fa(1)√3??????????)+??????????)+??????????)) ??????????)+??????????)+??????????)式中，qZ1Σ≈Z2Σ。?????= 3????????????a2??1)+??????????)2.兩相相間短路電流的計算當f點發(fā)生BC兩相相間短路，則該點三相對地電壓及流出）滿足、、=0fb fc fb fc fa序對稱分量表示可得fa(1) fa(2)fa)fa(2)=0fa(0)可得 = qfafa(2)Z Zffff(2)根據(jù)上式，故障相短路電流為& 2& & 2 I=I +I =() eq j3 eqfb fafa(2) Z Z Z Zffff(2) ffff(2)????? =????????? +????2????? =(?????????2) ???????????????????? ????????(1) ????????(2) ????()+????()ff1 ????????2????????????=????√3???? +????ff(1) ????????(2)由此可見，當Zff(=Zff(2)√??????如果兩相通過阻抗短路，所對應邊界條件為：=zfa(1) fa(2) ffa fa)fa(2) =0 fa(0)與網(wǎng)絡方程式聯(lián)立求解即得故障處電流，其計算表達式如下： = qfafa(2)Z Zffff(2)j3 qfb fc Z Z zffff(2) fI(2)UavK 2ZK式中，Uav為短路點的平均額定電壓，Zk為短路回路一相總阻抗。在無限大容量系統(tǒng)中或遠離發(fā)電機處發(fā)生短路時，兩相短路電流和單相短路電流都比三相短路電流小，在后續(xù)章節(jié)中兩相短路電流主要用于相間短路保護靈敏度的校驗，而單相短路電流主要用于單相短路保護的整定計算和單相熱穩(wěn)定度的校驗。3.兩相接地短路電流的計算假設f點發(fā)生BC兩相短路接地，故障點三相對地電壓及流（）滿足、=0fb fc fa稱分量表示可得 fa(1) fa(2) fa(0)fa)fa(2)fa(0)=0與單相短路接地的邊界條件類似，只是電壓和電流互換?？蛇M一步得出故障處各序電流為 = eqfaZ ZZ ff(2)ff(0) ffZ +Z ff(2) ff(0)Zff(0)fa(2) faZ +Z ff(2) ff(0) Zff(2)fa(0) faZ +Zff(2) ff(0)故障相的短路電流為2 2Zff(2)Zff(0))fb fafa(2) fa(0) faZ +Z ff(2) ff(0) Z 2Z 2 ff(2) ff(0))fc fafa(2) fa(0) faZ +Z ff(2) ff(0)（3-57）兩相短路接地時流入大地中的電流為Zff(2)g fb fc fa(0) faZ +Zff(2) ff(0)9結合其它專業(yè)課程的內(nèi)容，講解短路發(fā)生時的其它效應。五、短路電流效應和穩(wěn)定度校驗（一）熱效應和熱穩(wěn)定度1.電動力效應供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路相導體中將產(chǎn)生很大的短路電流，因為各相導體都處在相鄰電流所產(chǎn)生的磁場中，導體將受到巨大的電動力作用，可能對電器和載流導體產(chǎn)生嚴重的機械性破壞，稱為短路電流的電動力效應。（1）短路時的最大電動力通過結合其它專業(yè)課內(nèi)容，使學生對專業(yè)知識有更清晰的認識以及更深刻的了解。兩根平行導體通過電流分別為i1和i2，其相互間的作用力F(單位N）可用下式計算：????????=2????????1??2×107N?2????式中，????f為導體的形狀系數(shù)，與導體的形狀和相對位置有關：對于圓截面取1；對于矩形截面，則通過查下圖曲線，根據(jù)a、b及h值計算可得。圖中b、h分別為母線截面寬和高，當母線豎放時依次為母線截面的短邊、長邊，平放時為其長邊；l為導體兩相鄰支持點間距離，即檔距；a為兩導體軸線間的距離。2?√3????)=√3????????2????×107N?2?????????? ???????????由此可見，在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，中間相導體所受的電動力比兩相短路時導體所受的電動力大，因此校驗電器和載流部分的短路動穩(wěn)定度，一般應采用三相短路沖擊電流或短路后第一個周期的三相短路全電流有效值。（2）短路動穩(wěn)定度的校驗條件:imax≥ish式中，imax為電氣設備的動穩(wěn)定電流峰值，可查有關手冊或產(chǎn)品樣本。:Fal≥Fc式中，F(xiàn)al為絕緣子的最大允許載荷，可由有關手冊或產(chǎn)品樣本10根據(jù)電力系統(tǒng)中保護裝置的作用方式分析短路電流的電動力效應和動穩(wěn)定度。0.6值;Fc（3）c.硬母線的動穩(wěn)定度校驗條件為:δal≥δc式中，δal(TMY型)，δal=140MPa(LMY)，δal=70MPa;δc（3）時所受到的最大計算應力。ish根據(jù)GB50054-20111%100kW（二）短路電流的電動力效應和動穩(wěn)定度供配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，強大的短路電流通過電氣設備或載流導體，會產(chǎn)生很大的熱量，使電氣設備或載流導體的溫度急劇升高的現(xiàn)象，稱為短路電流的熱效應。電氣設備和載流導體均有規(guī)定的最高允許溫度。2s～3s??????????=??1??2????????于周圍介質溫度??0為止。θk對不同的電力系統(tǒng)運行要求進行分析，使學生掌握短路電流帶來的其他效果。（1）理論方法由于實際短路電流幅值變動，用它來計算θk相當困難，因此一般是采用一個恒定的短路穩(wěn)態(tài)電流????∞來等效計算實際短路電流所產(chǎn)生的熱量。假設在某一短路發(fā)熱假想時間????????????????內(nèi)導體內(nèi)通過短路穩(wěn)態(tài)電流????∞所產(chǎn)生的熱量，恰好等于實際短路電流????????或??????(????)????????????，即tk????????=?????2????????????=????2????????????(????) ∞ ????????????0短路發(fā)熱假想時間????????????????可用下式近似地計算：????????????????????=????????+0.05( )2??∞式中，tk????（）????????（????????=????????????+????????????（????????=02；對，可取????????????=0.1~0.15s。當??????>1????38??????=??????????=??∞，因此????????????????=????????+0.05????（2）工程曲線法????????????3-18（K????）??????。利用圖中曲線由????????查????????的步驟如下：θL值。如6????????。????????αα坐標軸上的????????。③利用下式計算KkK K(I)2tK L S imaA2)??∞(kA)；????????????????為短路發(fā)熱假想時間(s)；????????和????????分別為正常負荷時和短路時導體加熱系數(shù)(A2?s/mm4)。④從縱坐標軸上找出????????值。bb????????值。（3）熱穩(wěn)定度的校驗條件一般電氣設備的熱穩(wěn)定度校驗條件????2????≥????(3)???????? ∞????????????式中，It為電氣設備的熱穩(wěn)定電流；t為電氣設備的熱穩(wěn)定試驗時間。以上的It和t可查有關手冊或產(chǎn)品樣本。母線及絕緣導線和電纜等導體的熱穩(wěn)定度校驗條件??????.??????????≥??????????.??????????六、三相短路電流計算例題1.某工廠供電系統(tǒng)如圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10Ⅱ型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k－1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。解：1.求k－1點的三相短路電流和短路容量（Uc1＝10.5kV）（1）計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1）電系的抗由錄表8得SN10-10Ⅱ斷路的斷流容量 因此2）3-1得3）k-1（（（2）計算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值，因此，因此4）三相短路容量2．求k－2點的短路電流和短路容量（Uc2=0.4kV）1）電力系統(tǒng)的電抗2）架空線路的電抗3）電力變壓器的電抗：由附錄表5得Uk％=5，因此4）繪k－2點短路的等效電路并計算其總電抗：（2）計算三相短路電流和短路容量1）三相短路電流周期分量有效值2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4）三相短路容量11通過小結，概述本課內(nèi)容，并布置作業(yè)和預習任務。七．小結（5分鐘）讓學生了解供配電系統(tǒng)運行中常見的故障現(xiàn)象之一——短路，以及其嚴重影響和危害，以無窮大容量系統(tǒng)為研究對象，分析三相短路后的暫態(tài)過程，詳細介紹有名值法和標幺值法的計算，以及基于對稱分量法的不對稱短路電流的計算，進一步闡述短路故障下電氣設備的電動力效應、熱效應的基本概念與校驗方注意聽講，回顧本章主要內(nèi)容。通過課堂總結，讓學生對本節(jié)課內(nèi)容形成整體認識，并突出重點和難點內(nèi)容。2626PAGEPAGE1工廠供電課程教案第4章工廠變配電所及其一次系統(tǒng)【教學單元分析】【教學目標】（1）知識層面（2）能力層面（3）素質層面（4）思政育人層面【教學重點與難點】高/低壓（2）教學難點：1.變電所變壓器臺數(shù)和容量選擇的基本原則和計算方法；2.讀懂變配電所主電路接線圖?！窘虒W設計】（1）設計要點一通過讓學生們列舉生活中常見的開關電氣設備，引出本講的主題——供配電系統(tǒng)中常見高低壓開關設備，確定本講的內(nèi)容范疇。（2）設計要點二在進行不同開關設備選擇之時，對于其中一些較為難懂的知識內(nèi)容，通過數(shù)學公式的形式進行表示。（3）設計要點三在講解供配電系統(tǒng)常見主接線類型時，引導學生思考電業(yè)安全生產(chǎn)，在此基礎上引出課程思政內(nèi)容。PAGEPAGE10【教學實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動1在學生學習的引導過程中我們深入研究了電力變壓器電氣設備用于改變交流電電壓的裝置一、電力變壓器1.電力變壓器的分類及結構， （2）按相數(shù)分：有單相和三相兩大類，用戶變電所通常都采用三相變壓器；（3）按調(diào)壓方式分：無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩大類，用戶變電所大多采用無載調(diào)壓變壓器；（4）按繞組導體材質分：銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器兩大類；（5）按繞組型式分：雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器，用戶變電所大多采用雙繞組變壓器；（6）（SF6）（7）按結構性能分：普通變壓器、全密封變壓器和防雷變壓器等，用戶變電所大多采用普通變壓器。2．聯(lián)接組別Yyn0a-x閱讀材料在這個互動環(huán)節(jié)中，老師可以提出關于電力變壓器的應用案例或問題，鼓勵學生以小組或個人形式分享他們對該主題的見解和認識。學生們將有機會探討電力變壓器在日常生活中的實際應用，如家用電器、工業(yè)設備等方面的具體場b-y，c-z作為線段標記。（1） Yyn0聯(lián)結圖變壓器Yyn0聯(lián)結組別a)一二繞結線b)一、次壓量 c)鐘表表示Yyn0（12時時（2） 聯(lián)結圖變壓器Yyn0聯(lián)結組別a)b)c)表示針的位置一樣。思考兩種聯(lián)結區(qū)別景。接著，老師可以與學生進行深入的互動，引導他們思考電力變壓器在不同應用領域下的作用機制和效果。（3） Yyn03n（nYyn0Yyn0Yyn0（N）25%3．銘牌主要技術參數(shù)的含義電力變壓器全型號的表示和含義如下：（1）U1N的額定電壓為U2NU1NU2N都是kVV（2）I1NI2NI2N示線電流，單位是A。（3）20作單位。4．電力變壓器的并列運行條件（1）所有并列變壓器的額定一次電壓和二次電壓必須對應相等；（2）所有并列變壓器的阻抗電壓必須相等；（3）所有并列變壓器的聯(lián)結組別必須相同；3∶1。2引導學生深入掌握電流互感器的選用和校準的重要性強調(diào)其在電力系統(tǒng)的運行和監(jiān)控中發(fā)揮著關鍵作用。二、電流互感器1.電流感圖符是變電的備。1．工作原理，（1匝I2NN1、N22．接線方式閱讀原理觀察接線圖這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的實際操作和問題解決能力，促進他們對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在電流互感器方面的實際應用的深刻理解。通過互動，學生可以分享不同案例和經(jīng)驗，拓寬對電流互感器選用和校準重要性的認知，提高b②兩相電流差接線：該接線又叫兩相一繼電器式接線，過流電線的電，其值相電流倍這接適中性不地壓統(tǒng)中c（，作d所示。3．使用注意事項①電流互感器在工作時二次側不得開路；②電流互感器二次側有一端必須接地；③電流互感器在接線時，必須注意其端子的極性；（4）類型和型號互感器的類型很多：（按其用途分，有測量用和保護用兩大類；0.1、0.2、0.5、1、3、5等級，保護用電流互感器有5P、10P、兩級。現(xiàn)在應用最普遍的是環(huán)氧樹脂澆注絕緣的干式電流LQJ-10LMZJ1-0.5500V及以下的低壓配電裝置中。他們在電力系統(tǒng)運行和監(jiān)控中綜合考慮不同因素的能力。討論中還可以引導學生思考在特定情境下如何合理選擇和校準電流互感器，以確保電力系統(tǒng)的高效運行。3引導學生深入了解電壓互感器的選擇和校驗的重要性強調(diào)這一過程對于確保電力系統(tǒng)的可靠運行至過學生互們的積極分享并討論與電壓互感器選擇和校準相關的實際應用格式。三、電壓互感器感器形號是變換設1．工作原理，Ku：U2NN1N2Ku10/0.1kV2．電壓互感器的接線方式電壓互感器一次電壓取決于一次側連接的電網(wǎng)電壓，不受二次影響。電壓互感器二次側負載是測量儀表、繼電器的電壓線圈，近視工作在開路狀態(tài)，一、二次繞組不允許短路，在二次側出口處安裝熔斷器或自動空氣開關，應用過載和短路保護。理解原理這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的實際操作和問題解決能力，促進他們對電壓互感器方面的實際應用的深刻理解。通過互動，學生可以分享不同案例和經(jīng)驗，拓寬對電壓互感器選擇和校準重要性的認知，提高他們在電力系統(tǒng)運行中綜合考慮不同因素的能力。討論中還可以引導學①圖②V圖③00（圖④用個相繞壓互器一三五芯柱式壓感成Y0/Y0/ 形(圖d)中組組成供量個電壓三相壓另組繞零序組接開三角電繼器當路正常作口角端的序壓近零而線路上生相地障口角端零壓接近100V，使電壓繼電器動作，發(fā)出信號。3．電壓互感器使用注意事項及配置原則思考生思考在特定情境下如何合理選擇和校準電壓互感器，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。①電壓互感器在工作時，其一、二次側不得短路；②電壓互感器二次側有一端必須接地；③電壓互感器在接線時，必須注意其端子的極性。4引導學生詳細了解高低壓一次開關設備的特性和應用強調(diào)這一過程對于理解電力系統(tǒng)的運作方式以及確保其安全運行通過學生他們的積勵分享并討論與高低壓一次開關設備特性和應用相關應用格式。四、高低壓一次開關設備1．高壓開關設備（1（）QS；圖形號；， 修；（2QL（3圖形號；并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障?；颍⊿F6）理解這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的實際操作和問題解決能力，促進他們在高低壓一次開關設備方面的實際應用的深刻理解。通過互動，學生可以分享不同案例和經(jīng)驗，拓寬對高低壓一次開關設備特性和應用重要性的認知，提高他們在電力系統(tǒng)安全運1）油斷路器分為多油和少油兩大類，以油為滅弧介質，斷流容量小、運行維護比較困難，現(xiàn)已很少使用；2）35kV2．低壓開關設備（1（QK）HD13型低（2HR3（3QDW15（4塑料外殼式斷路器的類型繁多，國產(chǎn)的典型型號有DZ2063A。行中綜合考慮不同因素的能力。討論中還可以引導學生思考在特定情境下如何合理選擇和使用高低壓一次開關設備，以確保電力系統(tǒng)的可靠運行。組裝靈活方便，安全性能好等優(yōu)點。思考5引導學生深入研究高低壓一次開關設備的選擇標準和這一過程對于確保電力系統(tǒng)的有效運行至關重發(fā)他們的鼓勵分享并討論與高低壓一次開關設備選擇標準和方法相關的應用格式。五、高低壓一次開關設備的選擇1．高壓一次設備的選擇4-14-11-110kV理解選擇的意義理解表格這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的深度分析和決策能力，促進他們對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在高低壓一次開關設備方面的實際應用的深刻理解。通過互動，學生可以分享不同案例和經(jīng)驗，拓寬對高低壓一次開關設備選擇標準和方法重要性的認知，提高他們在電力系統(tǒng)有效運行中10kV母線短路時的1.1s0.2s。SN10-10SN10-10Ⅰ4-22．低壓一次設備的選擇4-34-1思考問題綜合考慮不同因素的能力。討論中還可以引導學生思考在特定情境下如何制定合理的選擇標準和方法，以確保電力系統(tǒng)的高效運行。6引導學生深入了解供配電系統(tǒng)的主接線方式，通過學生互動的步1kV1kV）1.放射式接線，；理解這樣的互動步驟有助于培養(yǎng)學生的實際運用和問題解決能力，促進他們對供配電系統(tǒng)主接線方六、供配電系統(tǒng)的主接線方式六、供配電系統(tǒng)的主接線方式們的參與興趣，共同探討與該接線方式相關的生活中應用。環(huán)形接線，實質上是兩端供電的樹干式接線。4.變配電所的主接線方案主接線圖有兩種繪制形式：（l）.（2）.在變配電所施工圖中使用。式方面的實際應用的深刻理解。通過互動，學生可以分享不同案例和經(jīng)驗，拓寬對主接線方式的認知，提高他們在設計和應用供配電系統(tǒng)時的全面考慮能力。討論中還可以引導學生思考在特定環(huán)境下如何選擇合適的主接線方式，以確保供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3；（4）.變配電所常用主接線類型和特點1）線路—變壓器組單元接線2）單母線接線分為單母線不分段接線和單母線分段接線。3）橋式接線橋式接線是指在兩線路—變壓器組接線的高壓側間跨接一個斷路器，猶如一座橋，其中：①內(nèi)橋式接線：②外橋式接線：，操作頻繁，有穿越功率流經(jīng)的中間變電所。思政點課程思政點：10kV202210kV5項4810kV3610kV思考10V99.99965%，電網(wǎng)使30%。3.能夠根據(jù)實際需求進行合理擴建，具有一定前瞻性。7引導學生深入了解工廠供配電系統(tǒng)的主接線方案。七、工廠配電所的主接線方案6～10kV220/380V1.工廠變電所的主接線圖（1）有工廠總降壓變電所或高壓配電所的工廠變電所和（2）工廠無總變、配電所的工廠變電所工廠內(nèi)無總變、配電所時，其工廠變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側的開關電器、保護裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設置高壓配電室。思考問題通過互動環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的興趣，鼓勵他們積極分享并討論與該方案相關的實際應用格式，以促進共同學習和經(jīng)驗交流①只有一臺變壓器的小型變電所主接線 ②裝有兩臺主變壓器的小型變電所主接線 可供一、二級負荷8引導學生深入了解工廠變配電所所址的選。八、工廠變配電所所址選擇1.變配電所所址選擇的一般原則1）盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。2）進出線方便，特別是要便于架空進出線。3）接近電源側，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4）設備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。思考問題通過互動環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的積極參與，鼓勵他們分享和探討在這一選擇的實際應用，以促進更深入的學習和5）不應設在有劇烈振動或高溫的場所，無法避開時，應有防振和隔熱的措施。6）不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠離時，不應設在污染源的下風側。7）不應設在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8）不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。9）不應設在地勢低洼和可能積水的場所。負荷指示圖是將電力負荷按一定比例（例如以1mm2圖工廠負荷指示圖負荷圓的半徑r由車間的計算負荷P30＝Kπr2得P30k為負／2設有負荷P1P2和P4-74為P（x1,1P（x2,2P（x3,3P＝∑Pi＝P1＋P2＋P3觀察負荷指示圖，經(jīng)驗交流。則仿照力學中求重心的力矩方程可得寫成一般式：因此可求得負荷中心的坐標為：2.變配電所的總體布置2）變配電所總體布置方案示例4-754-5824-764-77圖車間變電所的平面圖和剖面圖2121PAGEPAGE22圖工廠高壓電配電所與附屬車間變電所布置方案圖無高壓配電室和值班室的車間布置方案9.通過小結，概述本課內(nèi)容，并布置作業(yè)和預習任務。九．小結（5分鐘）最后兩節(jié)重點討論了工廠變配電所所址選擇的關鍵注意聽講，回顧本章主要內(nèi)容。通過課堂總結，讓學生對本節(jié)課內(nèi)容形成整體認識，并突出重點和難點內(nèi)容。供了實質性的指導。PAGEPAGE1【教學單元分析】

工廠供電課程教案5【教學目標】（1）知識層面了解電力線路的類別，高、低壓線路的接線方式，架空線路、電纜線路、車間線路的結構和敷設。（2）能力層面掌握導線和電纜截面選擇計算的方法，線路電壓損耗的計算。（3）素質層面能夠根據(jù)車間動力電氣平面布線圖了解車間配電系統(tǒng)。（4）思政育人層面【教學重點與難點】（1）教學重點：1.放射式接線、樹干式接線、環(huán)形接線；（2）教學難點：1.導線和電纜截面選擇及其計算方法；【教學設計】（1）設計要點一通過不同電壓等級實際架空線路的比對，引出本講導線截面積選擇的必要性，確定主要研究對象和范圍。設計依據(jù)：通過類比推理的方法，將繁復的專業(yè)知識整合為一個整體，能夠加深學生的記憶和理解效果，更好的培養(yǎng)學生舉一反三的自我思考。（2）設計要點二在進行具體導線截面選擇之時，對于其中一些電壓損失作為選擇依據(jù)的計算內(nèi)容，通過相量圖表的形式進行表示。設計依據(jù)：專業(yè)術語的正確表述非常關鍵。通過圖表對專業(yè)術語進行解釋，利于學生理解專業(yè)術語，同時有益于建立術語與概念之間的直接聯(lián)系。（3）設計要點三在講解工廠電力系統(tǒng)敷設時，引導學生思考中國工業(yè)建設發(fā)展所面臨的問題，在此基礎上引出課程思政內(nèi)容。2035--PAGE10-【教學實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動1線路的重一、工廠電力線路及其接線方式（一）電力線路的任務和類別1kV（二）工廠電力線路接線方式1.高壓線路的接線方式（1）放射式接線。（2）樹干式接線：要提高供電可靠性，可采用雙干線供電或兩端供電的接線方式。（3）環(huán)形接線：實質上是兩端供電的樹干式接線。通過講解使學生了解到電力出本章內(nèi)線路的重容。要作用。2通過圖解詳細介觀察圖解通過分析不同接線紹各種不方式的圖同的接線方式及其優(yōu)缺點和適用場合2.低壓線路的接線方式（1）放射式接線3結合國標的規(guī)定講解不同線路的敷設方式和二、工廠電力線路的敷設（一）架空線路的敷設GB50061-201066kV危險場所。閱讀材料，。（2（2）樹干式接線（3）環(huán)形接線（N線或PEN線）電位在三相對稱時為零，而且其截面也較小，機械強度較差，所以中性線一般架設在靠近電桿的位置。1-電桿；2-橫擔；3-導線；4-避雷線5-26bc5-26f5-26d5-26e（1）檔距：架空線路的檔距，又稱跨距，是指同一線路上相鄰兩根電桿之間的水平距離。下表是10kV及以下架空線路的檔距（據(jù)GB56-10。。；。區(qū)域檔距線路電壓3kV~10kV3kV以下市區(qū)45~5040~50郊區(qū)50~10040~6010kVGB50061-2010用絕緣導線，則線距可結合當?shù)剡\行經(jīng)驗確定。線路電壓線間距離。，、、。檔距40及以下50607080901001101203kV~10kV0.600.650.700.750.850.901.001.051.153kV以下0.300.400.450.50注：3kV以下架空線路靠近電桿的兩導線間的水平距離不應小于0.5m。（2）設計和安裝時必須遵循架空線路的導線與建筑物之間的垂直距離按GB50061-2010規(guī)定。（二）電纜線路的敷設（1）直接埋地敷設（2）電纜溝敷設線路電壓線路電壓3kV以下3kV~10kV35kV66kV距離3.03.04.05.0200mm0.711.1（。控制電纜10kV及其以下電纜根數(shù)01234560-3503805106407709001350450580710840970110025506007808609901120112536507508801010114012701400480090010301160129014201550595010501180131014401570180061120120013301460159017201850（3）電纜多孔導管敷設2根，PVC（4）電纜沿墻敷設（5）電纜橋架敷設（三）車間線路的敷設車間線路一般分為絕緣導線和裸導線。1.絕緣導線的敷設力工程電纜設計規(guī)范》。2.裸導線的敷設LMY型281配電母線槽2配電裝置3插接式母線4機床5照明母線槽6燈具課程思政點：20351+N實現(xiàn)從碳達峰到碳中和，這將是一場治國理政的大考。4通過實物圖片以及學生討論列舉電力設備的類型和結構。三、工廠電力線路的結構和型號（一）架空線路的結構1低壓導線2針式絕緣子3橫擔4低壓電桿5橫擔6高壓懸式絕緣子串7線夾8高壓導線9高壓電桿10避雷線觀察圖片5-2所示，圖中1、5、11、14為終端桿，2、9為分支桿，3為轉角桿，4、6、7、10為直線桿(中間桿)，8為分段桿(耐張桿)，12、13為跨越桿。（1）80%（2）（3）終端桿：終端桿是安裝在線路起點和終點的耐張桿。終端桿只有一側有導線，為了平衡單方向導線的拉力，需要在導線的對面裝拉線。（4）轉角桿：轉角桿用在線路改變方向的地方，通過轉角可以實現(xiàn)線路轉彎。（5）（6）特種桿：用于跨越鐵路、公路、河流、山谷的跨越桿塔，線路中導線需要換位處的換位桿塔及其他電力線路所采用的特殊形式的桿塔，統(tǒng)稱為特種桿。（3MS/（（2MS/（0M（7.52M（35kV10kV《66kV拉線、水平拉線及YV，，，。屬部件。金具的種類有：懸垂線夾、耐張金具、聯(lián)結金具、接續(xù)金具保護金具、拉線金具。（二）電力電纜的結構1纜鉛皮；2皮纏帶絕緣；3絕芯線絕緣；4線填充物；5充導體10kV5-75-8a)中間頭剝切尺寸示意圖b)1銅屏蔽層(半導層，7應力管，8纜芯絕緣，9壓接管，10填充膠，11四氟帶，12應力疏散膠、；、熱縮密封管；4-纜芯絕緣層；5-應力控制管；7-應力疏散膠；8-半導體層；9-銅屏蔽層；10-熱縮內(nèi)護層；11-鋼鎧；12-外護套；19-接地線（4）電纜的型號35kV5-9ZL（vQ（FeRaNH。2）41。3）VV42－103×5010kV350mm2，；、5對車間線路的主要結構和設計流程進行詳細講解。（三）室內(nèi)（車間）線路的結構室內(nèi)（車間）線路一般采用絕緣導線和裸導線。（銅（2）銅鋁（）BVR-銅形和管形等，其材質有銅、鋁和鋼。車間內(nèi)以采用LMY型硬鋁母線最為普遍。6通過課程思政點引出導線和電纜截面選擇的四、導線和電纜截面選擇的一般原則（1）（2）（3）））5）課程思政點：“兩點論”與“重點論”的統(tǒng)一，對不同問題切忌一概而論。7按照發(fā)熱條件對五、按發(fā)熱條件選擇導線和電纜截面（一）三相系統(tǒng)相線截面的選擇通過例題詳細講解導線和電纜的電流及截面積進行計算按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應使其允許載流量Ial不小于通過相線的計算電流I30，即式中，θal為導線額定負荷時的最高允許溫度；θ0為導線的允許載流'量所采用的環(huán)境溫度；0為導線敷設地點實際的環(huán)境溫度。（二）中性線和保護線截面的選擇（N線（1）A0Aφ的50％，即A0應與相線截面Aφ線電流，因此中性線截面A0宜等于或大于相線截面Aφ，即（PE）保護線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時單相短路電流通過時的短路熱穩(wěn)定度。根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求，保護線（PE線）的截面APE，按GB50054-1995《低壓配電設計規(guī)范》規(guī)定：（PEN線保護中性線兼有保護線和中性線的雙重功能，因此PEN線截面選擇應同時滿足上述PE線和N線的要求，取其中的最大截面。8損耗條件六、按電壓損耗選擇導線和電纜截面通過例題詳細講解對導線和電纜的電流及截面積進行計算。線路的允許電壓損耗不超過5％（。（－）集中負荷的三相線路電壓損耗的計算i各線段電流都用大寫電流IlrxLRX。Uφ2Uφ1Uφ2i1Uφ1i1Uφ2。電壓降在參考軸（縱軸）上的投影稱為電壓降的縱分量，用△Uφ表示。δUφ。Uφ。cosφ≈1的線按照電壓損耗條件的選型計算?；蜇摵蒫osφ≈1的線路，則電壓損耗為UN。線路電壓損耗的百分值為“均一無感”的三相線路電壓損耗百分值為式中，C為計算系數(shù)，如表所示?；蚬β?對于均一無感的兩相三線線路，由相量圖可知線路電壓損耗為9電流密度條件對導線和電纜的電流及截面積進七、按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面下圖是線路年費用C與導線截面A1（2312（Aec表示。。按經(jīng)濟電流密度jec計算經(jīng)濟截面Aec的公式為：Aec截面。10通過圖例講解車間變電所八、車間變電所布線圖（。配電線路標注的格式為：式中，a為線纜編號；b為線纜型號；c為并聯(lián)電纜或線管根數(shù)（單根電em2為NNgN2h為（2Ek為。觀察圖例11通過小布置作業(yè)和預習任務。九．小結（5分鐘）裝。注意聽本章主要內(nèi)容。。1818PAGEPAGE10工廠供電課程教案第6章工廠供電系統(tǒng)的保護裝置【教學單元分析】【教學目標】（1）知識層面（2）能力層面針對不同的元件，能根據(jù)實際情況合理選擇保護裝置，并實現(xiàn)不同保護之間的配合。（3）素質層面理解設置保護的基本原則，能明確微機保護的優(yōu)勢。（4）思政育人層面【教學重點與難點】（1）教學重點：各種元件的保護配置、繼電保護的基本知識、線路保護的整定；（2）教學難點：線路保護的整定計算?！窘虒W設計】（1）設計要點一以家庭常用的保險絲為例，引出本講的主題——保護裝置，給出常見保護裝備的照片，加深對保護裝置認知。（2）設計要點二在進行不同元件的保護配置設置時，要引導學生合理歸納，讓學生能舉一反三?！窘虒W實施流程】教學步驟教學內(nèi)容學生活動設計意圖教師活動1引導學生深入了解工廠供電系統(tǒng)的過電流保護裝置，通過學生互動，激發(fā)他們的主動參與，鼓勵分享和探討與過電流保護裝置相關的實際應用格式。一、工廠供電系統(tǒng)中的保護繼電保護裝置是按照保護的要求，將各種繼電器按一定的方式進行連接和組合而成的電氣裝置，其任務是：（1）故障時作用于跳閘；（2）異常狀態(tài)時發(fā)出報警信號。（1）選擇性：當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,只離故障點最近的保護裝置動作,切除故障,而供電系統(tǒng)的其它部分仍然正常運行；（3）速動性：保護裝置在應該動作時,就不應該拒動作反之，在不應該動作時,就不應該誤動作；SP=Ik.min/Iop.1Ik.minIop.1為保護裝置一次動作電流。理解掌握要求這樣的互動步驟有助于促進學生之間的合作學習，提升他們的理解和實際運用能力。繼電保護裝置除了滿足上述四項基本要求外，尚應要求投資省、便于調(diào)試和維護，且盡可能滿足系統(tǒng)運行所要求的靈活性。思政點課程思政點：學習思政知識2在學生學習的引導過程中，我們深入研究了熔斷器保護的定義，即一種用于電路過載或短路時自動中斷電流以防止損壞設備二、熔斷器保護1熔斷器的配置熔斷器的配置主要考慮選擇性和經(jīng)濟性，要能使故障范圍縮小，且熔斷器使用數(shù)量要盡量少。圖是車間低壓放射式配電系統(tǒng)中熔斷器配置的合理方案，既可滿足保護選擇性的FU5k-5FU4主要k-4FU4FU3k-1~k-3圖熔斷器在低壓放射式線路中的配置觀察圖片在這個互動環(huán)節(jié)中，老師可以提出關于熔斷器保護的實際案例或問題，鼓勵學生以小組或個人形式分享他們對該主題的見解和的保護裝置PEPEN線PEPENPEPEN2熔斷器熔體電流的選擇(1)保護線路的熔斷器熔體電流的選擇保護線路的熔體電流應滿足以下條件：IN.FEIN.FEI30IN.FEIpk，以使熔體在線路出現(xiàn)正常尖峰電流時也不會熔斷。由于尖峰電流是短時最大電流，而熔體加熱熔斷需一定時間，所以滿足IN.FEKIpk式中，K13s（K=~8sK=0.350.8sK=0.5~0.6KK=1K=1。熔斷器保護還應與被保護的線路相配合，使之不致發(fā)生因過負荷和短路引起絕緣導線或電纜過熱起燃而熔斷器IN.FEKOLIal認識。學生們將有機會列舉熔斷器保護在日常生活中的實際應用，比如家庭電路、工業(yè)設備等方面的具體情況。接著，老師可以與學生進行深入的互動，引導他們討論熔斷器保護在不同場景下的工作原理和應用效果。IalKOL為絕緣導線2.51.5。1(IN.FEKOLIal0.85)。對有爆炸氣體區(qū)域內(nèi)的線路，應取為0.8。（2）保護電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇保護變壓器的熔斷器的熔體電流，應滿足下式要求：IN.E1.5~2.0I1NT式中，I1N.T為變壓器的額定一次電流。上式考慮了以下三個因素：熔體電流要躲過來自變壓器低壓側的電動機自起動（3）保護電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇由于電壓互感器二次側的負荷很小，因此保護高壓電壓互感器的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A。3熔斷器保護靈敏度的檢驗為了保證熔斷器在其保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時可靠地熔斷，熔斷器保護的靈敏度應滿足下列條件：SIk.min