工厂供电第一章.docx

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工厂供电第一章

教师授课教案

课程名称：

工厂供电年至年第学期第次课

班级：

10电气1、2班编制日期：

年月日

教学单元（章节）：

第一章概论

第一节工厂供电的意义、要求及工厂供电系统概况

目的要求：

1.了解工厂供电的意义、要求及课程任务。

2.了解工厂供电系统的组成。

3.掌握变配电所的任务。

知识要点：

工厂供电系统的组成。

技能要点：

教学步骤：

1.先了解工厂供电的意义及这门课程的任务。

2.了解工厂供电系统的组成。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学、讲述、分析、图示、实例。

作业布置情况：

课后思考题1－1、1－2

课后分析与小结：

授课教师：

授课日期：

年月日

教学内容

板书或旁注

第一节

工厂供电:

工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电.

意义：

电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于实现电气化后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。

要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

（4）经济供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约

电能和减少有色金属消耗量。

（5）应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系。

课程任务：

主要是以企业供配电系统的一次部分为主，讲述一般企业内部的电力供应和分配问题。

掌握主要一次电气设备的功能、结构、原理，并初步掌握使用、安装、检修、试验的基本技能。

掌握企业的负荷计算、短路电流计算，一次主要电气设备的选择和校验。

掌握企业变配电所的结构、所址、布置及安图。

掌握一般企业供配电系统的初步设计。

同时了解发电厂及电力系统的基本知识，为今后从事企业供配电技术工作奠定基础。

第二节

一.工厂供电系统概况

工厂供电系统的组成:

一般中型工厂的电源进线是6～10kV.

车间变电所低压用电设备

电源进线高压配电所

高压用电设备

教学内容

板书或旁注

对于大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂,一般经过两次降压。

对于35kV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所,经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需的电压.这种供电方式,称为高压深入负荷中心的直配方式.是否采用要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定.

对于小型工厂,由于所需容量一般不大于1000kV·A或稍多,因此通常只设一个降压变电所,将6～10kV电压降为低压用电设备所需的电压。

配电所的任务:

接受电能和分配电能，不改变电压.

变电所的任务:

接受电能,变换电压和分配电能.

母线的任务:

汇集和分配电能.

工厂供电系统:

是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统,包括厂内的变配电所和所有高低压供配电线路.

教师授课教案

课程名称：

工厂供电年至年第学期第次课

班级：

10电气1、2班编制日期：

年月日

教学单元（章节）：

第一章概论

第二节发电厂、电力系统与工厂的自备电源

目的要求：

1.了解发电厂类型。

2.理解电力系统的概念。

3.了解工厂的自备电源。

知识要点：

1.电力系统的概念。

2.工厂的自备电源。

技能要点：

教学步骤：

1.发电厂的类型。

2.电力系统的概念。

3.工厂的自备电源。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学、讲述、分析、图示、实例。

作业布置情况：

课后思考题1－3、1－4

课后分析与小结：

授课教师：

授课日期：

年月日

教学内容

板书或旁注

二.发电厂和电力系统简介

（一）发电厂

发电厂:

是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂.

水力发电厂

火力发电厂

按其所利用的核能发电厂

能源不同分风力发电厂

地热发电厂

太阳能发电厂

（二）电力系统

电力系统:

由各种电压的电力线路将一些发电厂,变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。

电力网:

电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。

习惯上电网往往以电压等级来区分，如10kV电网，实际上是指某一电压的相互联系的整个电力线路.

电网可按电压高低和供电范围大小分为:

区域电网和地方电网.

区域电网范围大,电压一般在220kV及以上.

地方电网范围小,最高电压一般不超过110kV.

教学内容

板书或旁注

三.工厂的自备电源

（一）采用柴油发电机组的自备电源

柴油发电机组按起动控制方式分：

有普通型、自起动型和全自动化型等类型。

作为应急电源，应选自起动型或全自动化型。

自起动型柴油发动机组在公共电网停电时，能自行起动；全自动化型，则不仅在公共电网停电时能自行起动，而且在公共电网恢复供电时能使柴油发电机组自动退出运行。

（二）采用交流不停电电源（UPS）的自备电源

交流不停电电源（UPS）主要由整流器（UR）、逆变器（UV）和蓄电池组（GB）等三部分组成，其示意图如下图所示。

公共电网正常供电时，交流电源经晶闸管整流器UR转换为直流，对蓄电池组GB充电。

当公共电网突然停电时，电子开关QV在保护装置作用下进行切换，使UPS投入工作，蓄电池组GB放电，经逆变器UV转换为交流对重要负荷供电。

教师授课教案

课程名称：

工厂供电年至年第学期第次课

班级：

10电气1、2班编制日期：

年月日

教学单元（章节）：

第一章概论

第三节电力系统的电压与电能质量

目的要求：

1.了解电网、用电设备、发电机、变压器等的额定电压。

2.了解电能质量的两个参数。

3.理解电压偏差、波动、波形及其三相对称性的含义。

4.了解工厂供配电电压的选择。

知识要点：

1.变压器的额定电压。

2.电压偏差的含义及其计算。

3.工厂供配电电压的选择。

技能要点：

教学步骤：

1.电网、发电机、变压器等的额定电压。

2.电压偏差的计算及波动、波形、三相对称的含义。

3.工厂供配电电压的选择。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学、讲述、分析、图示、实例。

作业布置情况：

课后习题1、2

课后分析与小结：

授课教师：

授课日期：

年月日

教学内容

板书或旁注

一.概述

频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数.

一般交流电力设备的额定频率为50Hz,偏差不超过±0.5Hz.如果电力系统容量达3000MW或以上时,频率偏差不超过±0.2Hz在电力系统非正常状况下，频率偏差不应超过±1Hz.频率的调整,主要依靠发电机的转速来调节.

电压质量是按照国家标准或规范对电力系统电压的偏差、波动、波形及其三相的对称性（平衡性）的一种质量评估.

二.三相交流电网和电力设备的额定电压

（一）电网的额定电压（见表1-1）

（二）用电设备的额定电压

规定与同级电网的额定电压相同

（三）发电机的额定电压

规定高于同级电网额定电压5%.

（四）电力变压器的额定电压

1.电力变压器一次绕组的额定电压

①当变压器直接与发电机相连时,其额定电压高于同级电网额定电压5%.

②当变压器连接在线路上时,其额定电压应与电网额定电压相同.

2.电力变压器二次绕组的额定电压

①变压器二次恻供电线路较长时,其额定电压应比相联电网额定电压高10%,其中5%是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部约5%的电压降,另外5%用以补偿线路上的电压降.

②变压器二次恻供电线路不长时,其额定电压只需高于所联电网额定电压5%,用以补偿变压器满负荷运行时绕组内部5%的电压降.

三.电压偏差与电压调整

（一）电压偏差

1.电压偏差的含义及其计算

电压偏差:

是指给定瞬间设备的端电压与设备额定电压

之差对额定电压的百分值来表示,即

教学内容

板书或旁注

（二）电压调整

为了满足用电设备对电压偏差的要求,供电系统必须采用相

应的电压调整措施.

（1）正确选择无载调压型变压器的电压分接头或采用有载调压型变压器.电力变压器的分接开关如图1-14所示.

（2）合理减少系统的阻抗.

（3）合理改变系统的运行方式.

（4）尽量使系统的三相负荷均衡.

（5）采用无功功率的补偿装置.

四.电压波动及其抑制

（一）电压波动的有关概念

1.电压波动的含义及其计算

电压波动:

是指电网电压有效值（方均根值）的连续快速变

动。

电压波动值,以用户公共供电点的相邻最大与最小电压方

均根值之差对电网额定电压的百分值来表示。

（二）电压波动的抑制措施

1）对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线或专用变压器单独供电。

2）增大供电容量，减小系统阻抗，使系统的电压损耗减小,从而减小负荷变动时引起的电压波动。

3）在系统出现严重电压波动时，减小或切除引起电压波动的负荷。

4）对大功率电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。

5）对大型冲击性负荷，如采取上述措施达不到要求时，可装设能“吸收”冲击无功功率的静止型无功补偿装置（SVC）。

五.电网谐波及其抑制

（一）电网谐波的有关概念

1.电网谐波的含义

谐波:

是指对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量,通常称为高次谐波.而基波是指其频率与工频（50Hz）相同的分量.

谐波源：

向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。

教学内容

板书或旁注

（二）电网谐波的抑制措施

1）三相整流变压器采用Y,d或D,y的结线

2）增加整流变压器二次恻的相数

3）使各台整流变压器二次恻互有相角差

4）装设分流滤波器

5）宜选用D,yn11联结组别的三相配电变压器

6）其他抑制谐波措施：

例如限制电力系统中接入的变流设备和交流调压装置等的容量，或提高对大容量非线性设备的供电电压，或者将“谐波源”与不能受干扰的负荷回路从电网的接线上分开。

六.三相不平衡及其改善

（一）三相不平衡的产生及其危害

在三相供电系统中，如果三相的电压或电流幅值或有效值不等，或者三相的电压或电流相位差不为120度时，则称此三相电压或电流不平衡。

三相供电系统中在正常运行方式下出现三相不平衡的主要原因，是三相负荷不平衡所引起的。

（二）改善三相不平衡的措施

（1）使三相负荷均衡分配；

（2）使不平衡负荷分散连接；

（3）将不平衡负荷接入更高电压的电网；

（4）采用可调的平衡化装置。

平衡化装置包括具有分相补偿功能的静止型无功补偿装置（SVC）和静止无功电源（SVG）。

七.工厂供配电电压的选择

（一）工厂供电电压的选择

工厂供电电压的选择主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。

（二）工厂高压配电电压的选择

工厂供电系统的高压配电电压,主要取决于工厂高压用电设备的电压和容量、数量等因素。

工厂采用的高压配电电压通常为10kV。

如果工厂拥有相当数量的6kV用电设备，或者电源电压就是临近发电厂的6.3kV直配电压，则可考虑采用6kV作为工厂的高压配电电压。

（三）低压配电电压的选择

工厂的低压配电电压,一般采用220/380V,其中线电压380V接三相动力设备及380V的单相设备,相电压220V接一般照明灯具及其它220V的单相设备.

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课程名称：

工厂供电年至年第学期第次课

班级：

10电气1、2班编制日期：

年月日

教学单元（章节）：

第一章概论

第四节电力系统中性点运行方式

目的要求：

1.了解电力系统有哪些中性点运行方式。

2.了解各种中性点运行方式的适用环境。

知识要点：

1.中性点不接地的电力系统。

2.中性点经消弧线圈接地的电力系统。

3.中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统。

技能要点：

教学步骤：

1.电力系统的中性点运行方式总述。

2.各种中性点运行方式的分析。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学、讲述、分析、图示、实例。

作业布置情况：

课后习题1－4

课后分析与小结：

授课教师：

授课日期：

年月日

教学内容

板书或旁注

一.电力系统的中性点运行方式

当三相电压源星形（Y）连接时，从3个电压源正极性端子A、B、C引出的导线称为端线，从中（性）点引出的导线称为中线。

三角形电源不能引出中线。

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种运行方式：

（1）电源中性点不接地

小接地电流系统（非有效接地系统）

（2）中性点经阻抗接地

（3）中性点直接接地大接地电流系统（有效接地系统）

（一）中性点不接地的电力系统

下图是电源中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图

和向量图。

假设三相系统的电源电压和线路参数R、L、C都是对

称的，系统正常运行时，三个相的相电压是对称的，三个相的对地电容电流也是平衡的。

因此三个相的电容电流的向量和为零，地中没有电流流过。

个相的对地电压，就是各相的相电压。

教学内容

板书或旁注

必须指出：

当中性点不接地系统中发生单相接地时，三相用电设备的正常工作并未受到影响，因为线路的线电压无论其相位和量值均未发生变化，因此改系统中的三相用电设备仍能照常运行。

但是这种线路不允许在单相接地故障情况下长期运行，以免再有一相发生接地故障时，形成两相接地短路，使故障扩大，这是不能允许的。

（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，引起谐振过电压，在

单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取消弧线圈接地的运行方式。

消弧线圈实际上就是一个可调的铁心电感线圈，其电阻很小，感抗很大。

（三）中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统

下图是电源中性点直接接地的电力系统发生单相接地时的电路图。

这种系统的单相接地，即通过接地中性点形成单相短路。

单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此在此系统发生单相短路时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。

中性点直接接地的系统发生单相接地时，其他两完好相的对

地电压不会升高。