教案

2012?2013學(xué)年第一學(xué)期

學(xué)院（系、部）

教研室（實(shí)驗(yàn)電氣工程

室）

課程名稱供配電技術(shù)

授課班級(jí)

主講教師

職稱

使用教材

二。一二年7月

供配電技術(shù)課程教案

第1講

［課程類別］理論課

［授課題目］

1.1供配電系統(tǒng)的基本知識(shí)

1.2電力系統(tǒng)電壓

1.3電力系統(tǒng)中心點(diǎn)運(yùn)行方式

［教學(xué)目的與要求］

1.了解電力系統(tǒng)的組成，理解電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求；

2.掌握電網(wǎng)額定電壓等級(jí)，掌握電網(wǎng)額定電壓與電氣設(shè)備的額定電壓之間應(yīng)當(dāng)相互配合的關(guān)系；

3.掌握電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量；

4.掌握電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.電力系統(tǒng)的電壓和也能質(zhì)量問(wèn)題；

2.電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式；

難點(diǎn)：1.電力系統(tǒng)的幾種中性點(diǎn)運(yùn)行方式的特點(diǎn)和應(yīng)用；

2.電力質(zhì)量指標(biāo)；

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí).

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)人:

日常用電、工廠供電案例分析。

新授:

一、電力系統(tǒng)的基本概念

1.電力系統(tǒng)的組成

電力系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成的一個(gè)發(fā)電、輸電、變配電和用電的整體，見(jiàn)下圖。

T

?4CI>t-------2

發(fā)電廠「

電力網(wǎng)

【2

發(fā)電廠：電力網(wǎng)(變配電所、電力線路)、電能用尸

2.供配電系統(tǒng)概況

(1)具有高壓配電所的工廠供電系統(tǒng)；

(2)具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)；

(3)高壓深入負(fù)荷中心的工廠供電系統(tǒng)；

(4)只有一個(gè)變電所或配電所的工廠供電系統(tǒng)。

3.工廠供電的要求和課程任務(wù)

要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。

二、電力系統(tǒng)的額定電壓

1o供電質(zhì)量的主要指標(biāo)；頻率、電壓.

2O額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB156-2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》.

(1)電力線路的額定電壓

(2)用電設(shè)備的額定電壓

G

(3)發(fā)電機(jī)的額定電壓

(4)電力變壓器的額定電壓

?G-+K5%3TC1H+~0%±~0%T2~+5%@

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，主要取決干當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷杭肮S高壓用電設(shè)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.

工廠低壓配電電壓的選擇，主要取決于低壓用電設(shè)備的電壓。一般采用220/380V,其中線

電壓380V接三相動(dòng)力設(shè)備及380V單相設(shè)備，而相電壓220V接220V的照明燈具及其他220V的

單相設(shè)備。

三、供電電能質(zhì)量

1o電壓降與電壓損失

電壓降即線路兩端電壓的相量差A(yù)U=ULU2,而線路兩端電壓的幅值差△Q〃一〃稱為電

壓損失，它近似等于電壓降的水平分量。電壓損失常用它對(duì)額定電壓UN的百分比來(lái)表示，稱為

電壓損失百分值。其表達(dá)式為：

II-H

AU%=」——-xlOO%

2.電壓偏移及危害

電力負(fù)荷的大小是變動(dòng)的，當(dāng)最大負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)內(nèi)電壓損失增大，使用電設(shè)備的端電壓降低;

反之則升高。因此，用電設(shè)備的端電壓是隨電力負(fù)荷的變化而變化的，這種緩慢變化的、實(shí)際電

壓U與額定電壓之差稱為電壓偏移以/，即雙7=〃-八。

可＞。為正偏移，史＜。為負(fù)偏移.與電壓損失一樣，電壓偏移一般也用它對(duì)額定電壓的百分

比來(lái)表示，稱為電壓偏移百分值。其表達(dá)式為

/

3o電壓調(diào)整措施

(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(fù)荷：

(4)合理調(diào)整供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式；

(5)采用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置；

(6)采用有載調(diào)壓變壓器。

4o其他電能質(zhì)量

(1)電壓波動(dòng)和閃變

供電系統(tǒng)中的電壓有效值快速變化的現(xiàn)象叫做電壓波動(dòng)。電壓波動(dòng)是由于負(fù)荷急劇變動(dòng)，

引起系統(tǒng)的電壓損耗快速變化，從而使電氣設(shè)備的端電壓出現(xiàn)快速變化而產(chǎn)生的.

電壓波動(dòng)會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，可以使同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，使電子設(shè)備特別是計(jì)算機(jī)

無(wú)法正常工作。電壓波動(dòng)對(duì)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

高次諧波是指對(duì)周期性非正弦波形按傅立葉方法分解后所得到的頻率為基波頻率整數(shù)倍的

所有高次分量，而基波頻率就是50Hz。

四、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

1.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的三種運(yùn)行方式

(1)中性點(diǎn)不接地

(2)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

(3)中性點(diǎn)直接接地

2.按接地保護(hù)的形式不同對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行分類：

(1)TN系統(tǒng)中的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分均采取與公共的保護(hù)線(PE線)或保護(hù)中性線(PEN線)

相連接的保護(hù)方式；

(2)TT系統(tǒng)中的設(shè)備外露可導(dǎo)業(yè)部分則采取經(jīng)各自的PE線直接接地的保護(hù)方式；

(3)IT系統(tǒng)的中性點(diǎn)不接地或經(jīng)阻抗(約1000Q)接地，且通常不引出中性線，一般為三相三線

制系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分，與TT系統(tǒng)一樣，也是經(jīng)各自的PE線直接接地。

3o中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)正常時(shí)電壓電流的向量關(guān)系圖：

電源

zcric

(2)系統(tǒng)單相接地時(shí)的電壓電流向量關(guān)系圖:

(3)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)

作業(yè):教材p14,習(xí)題1.1,1O2o

L教學(xué)反思J

供配電技術(shù)課程教案

第2講

［課程類別］理論課

［授課題目］

2.1電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

2.2計(jì)算負(fù)荷的確定

［教學(xué)目的與要求］

1.了解負(fù)荷計(jì)算的意義；

2.了解負(fù)荷曲線的概念，理解年最大負(fù)荷、年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)等負(fù)荷曲線相關(guān)參數(shù)的意義；

3.理解計(jì)算負(fù)荷的定義，掌握設(shè)備容量的確定方法，掌握確定計(jì)算負(fù)荷的需用系數(shù)法，了解二

項(xiàng)式法。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1。年最大負(fù)荷等負(fù)荷曲淺參數(shù)的物理量意義；

2.計(jì)算負(fù)荷的需用系數(shù)法；

難點(diǎn)年最大負(fù)荷等負(fù)荷曲淺參數(shù)的物理量意義；

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí).

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)入:

介紹對(duì)工廠計(jì)算負(fù)荷的目、意義和定義。

新授:

一、電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

1.電力負(fù)荷

-8-

電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用戶，如說(shuō)重要負(fù)荷、

一般負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小，如說(shuō)輕

負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。

工廠的電力負(fù)荷，根據(jù)其對(duì)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(jí)：

（1）一級(jí)負(fù)荷（2）二級(jí)負(fù)荷（3）三級(jí)負(fù)荷

2.工廠用電設(shè)備的工作制

工廠的用電設(shè)備，按其工作制分以下三類：

（1）連續(xù)工作制（2）短時(shí)工作制（3）斷續(xù)周期工作制

斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率”來(lái)表示其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周

期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，用E表示，即

e工Jx100%=一一X100%

IE+

式中，r為工作周期；亡為工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；玄為工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。

斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量PN,是對(duì)應(yīng)于某一標(biāo)稱負(fù)荷持續(xù)率j.如果設(shè)備在I下的

容量為PN,則換算到實(shí)際E下的設(shè)備容量Pe為

R=

3o負(fù)荷曲線的概念

負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖腦，它繪在直角坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)表示負(fù)

荷（有功功率或無(wú)功功率），橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。

負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車(chē)間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線；按負(fù)荷性質(zhì)分，有有功

和無(wú)功負(fù)荷曲線；按所表示的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分，有年的、月的、日的或工作班的負(fù)荷曲線.

b)

圖2-1日有功負(fù)荷曲線

?）依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線b）嬉成梯形的負(fù)荷由統(tǒng)

圖2-2年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲坡的繪制

a)夏日負(fù)荷曲線b)冬日負(fù)荷曲線c)年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線

4.與負(fù)荷曲線和負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的物理量

(1)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)

年最大負(fù)荷:年最大負(fù)荷Pa,就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平

均功率.因此年最大負(fù)荷也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30.

年最大負(fù)荷利用小時(shí)：年最大負(fù)荷利用小時(shí)Lax,是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷

按年最大負(fù)荷Pm(或PQ持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，

如圖2—4所示.

年最大負(fù)荷利用小葉：

式中，心為年實(shí)際消耗的電能量。

年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映電力負(fù)荷特征的一個(gè)重要參數(shù)，與工廠的生產(chǎn)班制有明顯的關(guān)

系。例如一班制工廠，lx處1800?3000h；兩班制工廠，T皿七3500~4800h；三班制工廠，

Tmax^5000^7000ho

(2)平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)

平均負(fù)荷(averageload):平均負(fù)荷Pav,就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，

-10-

也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間t內(nèi)消耗的電能Wt,除以時(shí)間t的值，即

_def_Wt

AV，.一

年平均負(fù)荷Pav的說(shuō)明如圖2—5所示。年平均負(fù)荷Pav的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形裁面

恰等于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積Wa,即年平均負(fù)荷P“為

8760H

圖2-4年地大負(fù)荷和

圖2-5年平均負(fù)荷

年嫌大負(fù)荷利用小時(shí)

負(fù)荷系數(shù)(loadcoefficient):負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷Pav與其

最大負(fù)荷PM的比值,即

對(duì)負(fù)荷曲線來(lái)說(shuō)，負(fù)荷系數(shù)亦稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它表征負(fù)荷曲線不平坦的程度即表征

負(fù)荷起伏變動(dòng)的程度。

對(duì)用電設(shè)備來(lái)說(shuō)，負(fù)荷系數(shù)就是設(shè)備的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN的比值，即

負(fù)荷系數(shù)通常以百分值表示。負(fù)荷系數(shù)(負(fù)荷率)的符號(hào)，有時(shí)用0;也有的有功負(fù)荷率

用a、無(wú)功負(fù)荷率用B表示.

二、計(jì)算負(fù)荷的確定

1o計(jì)算負(fù)荷

計(jì)算負(fù)荷:是指通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出來(lái)的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷

-11-

值。按照計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不致超出允

許值，因而不會(huì)影響其使用壽命。

由于計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線上查得的半小時(shí)最大負(fù)荷P4即年最大負(fù)荷Pm)是基本

相當(dāng)?shù)?，所以?jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是半小時(shí)最大負(fù)荷C

2o按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

(1)基本公式

用電設(shè)備組的需要系數(shù)，為用電設(shè)各組的半小時(shí)最大負(fù)荷與其設(shè)備容量的比值.由此可得按

需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)各組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為：

P30=KR

兒為需要系數(shù)，可有查表獲得.必須注意：附錄表1所列需要系數(shù)值是按車(chē)間范圍內(nèi)設(shè)各臺(tái)數(shù)

較多的情況來(lái)確定的，所以需要系數(shù)值一般都比較低，例如冷加工機(jī)床組的需要系數(shù)值平均只有

0.2左右。因此需要系數(shù)法較適用于確定車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷。如果采用需要系數(shù)法來(lái)計(jì)算分支干線

上用電設(shè)備各組的計(jì)算負(fù)荷，則附錄表1中的需要系數(shù)值往往偏小，宜適當(dāng)取大。只有1?2臺(tái)

設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為兒=1,即P3o=Peo對(duì)于電動(dòng)機(jī)，由于它本身功率損耗較大，因此當(dāng)只有一臺(tái)電

動(dòng)機(jī)時(shí)，其P30=PN/T],這里PN為電動(dòng)機(jī)額定容量，T]為電動(dòng)機(jī)效率。在Kd適當(dāng)取大的同時(shí)，cos。

也宜適當(dāng)取大。

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為:Q30=P3otan中

tan<p為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cos。的正切值。

視在計(jì)算負(fù)荷為

S=

30cosg

cos。為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。

計(jì)算電流為

j_S30

-12-

UN為用電設(shè)備組的額定電壓.

如果一臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)，則其計(jì)算電流應(yīng)取為其額定電流，即

I=/=尸N

30-5

（2）設(shè)備容量的計(jì)算

需要系數(shù)法基本公式P30=兒P。中的設(shè)備容量Pe,不含備用設(shè)備的容量，而且要注意，此容量的

計(jì)算與用電設(shè)備組的工作制有關(guān)。

Ao對(duì)一般連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的用電設(shè)備組

設(shè)備容量是所有設(shè)備的銘牌額定容量之和.

Bo對(duì)斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組

設(shè)備容量是將所有設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率

下的容量之和。斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備常用的有電焊機(jī)和吊車(chē)電動(dòng)機(jī)，各自的換算要求如

下：

電焊機(jī)組：要求容量統(tǒng)一換算到E=100%,因此由式（2）可得換算后的設(shè)備容量為：

==

p?！曦癬幾一SNC。/W

式中，PN、SN為電焊機(jī)的銘牌容量（前者為有功功率，后者為視在功率）；￡N為與銘牌容量

對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用小數(shù)）；￡100為其值等于100%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用1）；COS4）

為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。

吊車(chē)電動(dòng)機(jī)組：要求容量統(tǒng)一換算到E=25%,因此由式（2-2）可得換算后的設(shè)備容量為：

PC—Pz\~二2PcA/"€N

V€25

式中，PN為吊車(chē)電動(dòng)機(jī)的銘牌容量；j為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用小數(shù)）；

￡25為其值等于25%的負(fù)荷持續(xù)率（計(jì)算中用0.25）.

C.多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定

-13-

確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車(chē)間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各運(yùn)用電

設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況

對(duì)其有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）K'p和Kh：

總的有功計(jì)算負(fù)荷為：？30=K^p

總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：03。=Kj￡

以上兩式中的ZP30.i和ZQ33,分別為各組設(shè)備的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和。

總的視在計(jì)算負(fù)荷為：5卻=

總的計(jì)算電流為：〃=梟

注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用

各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來(lái)計(jì)算。

3o按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷

需要系數(shù)法是世界各國(guó)普遍采用和確定計(jì)算負(fù)荷的甚本方法，簡(jiǎn)單方便.二項(xiàng)式法應(yīng)用的

局限性很大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)

式法較之采用需要系數(shù)法更為合理，且計(jì)算也較簡(jiǎn)便。

作業(yè):（教材p19）

習(xí)題2.1、2.2；

［教學(xué)反思］

-14-

供配電技術(shù)課程教案

第3講

［課程類別］理論課

［授課題目］

2O3變電所總計(jì)算負(fù)荷的確定

2O4尖峰電流的計(jì)算

［教學(xué)目的與要求］

1.了解工廠供電系統(tǒng)的功率損耗的基本概念，熟悉工廠的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法;

2.掌握工廠無(wú)功功率補(bǔ)償；

3.了解計(jì)算尖峰電流的概念及其計(jì)算方法。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1。供電系統(tǒng)的功率損耗的基本概念；

2.工廠計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算；

3O工廠功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償方法；

難點(diǎn)：1°變壓器功率損耗的確定；

2.工廠無(wú)功補(bǔ)償裝置容量及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷的確定.

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

復(fù)習(xí)回憶：功率因素的基本概念？計(jì)算負(fù)荷的概念？

新授:

、工廠計(jì)算負(fù)荷的確定

-15-

工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線及主要電氣設(shè)備包括主變壓器的基本依據(jù)，也是計(jì)算工

廠的功率因數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償容量的基本依據(jù)。

1.按需要系數(shù)法確定工廠計(jì)算負(fù)荷

將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘縋e,(不計(jì)備用設(shè)備容量)乘上一個(gè)需要系數(shù)K“即得全廠的有功

P30=3。

計(jì)算負(fù)荷，即:

2.按逐級(jí)計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷

工廠的計(jì)算負(fù)荷(這里舉有功負(fù)荷為例)P30.(1),應(yīng)該是高壓母線上所有高壓配電線路計(jì)算

負(fù)荷之和，再乘上一個(gè)同時(shí)系數(shù)。高壓配電線路的計(jì)算負(fù)荷Pg.②，應(yīng)該是該線路所供車(chē)間變電

所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷P30.⑶，加上變壓器的功率損耗4件和高壓配電線路的功率損耗……

如此逐級(jí)計(jì)算即可求得供電系統(tǒng)所有元件的計(jì)算負(fù)荷。

在負(fù)荷計(jì)算中，電力變壓器的功率損耗可按簡(jiǎn)化公式近似計(jì)算：

有功損耗APT^O.015s3。

無(wú)功損耗.△QT=0.06S3O

以上二式中S30為變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷。

二、工廠的功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

1.工廠的功率因數(shù)

(1)瞬時(shí)功率因數(shù)

可由相位表(功率因數(shù)表)直接測(cè)出，或由功率表、電壓表、電流表的讀數(shù)通過(guò)下式求得(間

接測(cè)量):

P

c°se=詢

式中，P為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)(kW)：U為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)(kV)；l為電流表

測(cè)出的線電流讀數(shù)(A)o

(2)平均功率因數(shù)

又稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)算:

-16-

式中，此為某一段時(shí)間（通常取一月）內(nèi)消耗的有功電能，由有功電能表讀取；兒為某一段時(shí)間

（通常取一月）內(nèi)消耗的無(wú)功電能，由無(wú)功電能表讀取C

（3）最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)指在最大負(fù)荷即計(jì)算負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算：

cosy=P3Ms加

在《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)

到下列規(guī)定：100kV?A及以上高壓供電的用戶功率困數(shù)為0.90以上，其他電力用戶和大、中型

電力排灌站、復(fù)購(gòu)轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上.”并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，

應(yīng)增添無(wú)功補(bǔ)償裝置，通常采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。

2.無(wú)功功率補(bǔ)償

要使功率因數(shù)由cos①提高到cos①,,必須裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器），其容量為：

Qc=Q30-Q；0=P30（tan^-tan—）

或：Qc=、qcP3o

式中稱為無(wú)功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。這無(wú)功補(bǔ)償率，是表示要使1kW的有

功功率由cos①提高到cose,所需要的無(wú)功補(bǔ)償容量kvar值。

在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電答器的單個(gè)容量例來(lái)確定電容器的個(gè)數(shù)，

即：

n=QCJQC

3.無(wú)功補(bǔ)償后的工廠計(jì)算負(fù)荷

工廠（或車(chē)間）裝設(shè)了無(wú)功補(bǔ)償裝置以后，則在確定補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)以前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除

無(wú)功補(bǔ)償容量，即總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q?。一。3。一Qc

補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷：

S；。=QC)2

-17-

三、尖峰電流

尖峰電流是指持續(xù)時(shí)間1?2s的短時(shí)最大負(fù)荷電流.

尖峰電流主要用來(lái)選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護(hù)裝置及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件

等。

1o用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

(1)單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

單臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流就是其起動(dòng)電流，因此尖峰電流為:

Ist~Kst[N

pk

式中，IN為用電設(shè)備的額定電流；上為用電設(shè)備的起動(dòng)電流；長(zhǎng)式為用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)，籠

型電動(dòng)機(jī)Kst=5~7,繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)Kd=2?3,直流電動(dòng)機(jī)=7,電焊變壓器KN23.

(2)多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

引至多臺(tái)用電設(shè)備的線路上的尖峰電流按下式計(jì)算:

n-l

Ipk-S，N,i+^31.max

i=1

?pk—，30+(?si，N)max

作業(yè):教材p29習(xí)題2。3、2O7o

［教學(xué)反思］

-18-

供配電技術(shù)課程教案

第4講

［課程類別］理論課

［授課題目］

3.1概述

3.2無(wú)限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路分析

［教學(xué)目的與要求］

1.掌握電力系統(tǒng)短路的類型、發(fā)生的原因及危害；

2.熟悉無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過(guò)程；

3.掌握短路相關(guān)物理量。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1。電力系統(tǒng)短路的類型；

2o短路相關(guān)物理量的理解；

難點(diǎn)：Io無(wú)限大容量也力系統(tǒng)三相短路的物理過(guò)程的理解；

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)人:

電力系統(tǒng)的非正常運(yùn)行狀態(tài)的概念和成因？

新授:

一、短路概念

1o短路的種類

在供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路種類有四種：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單

-19-

相接地短路。

2.無(wú)限大容量系統(tǒng)

指其容量相對(duì)于單個(gè)用戶（例如一個(gè)工廠）的用電設(shè)備容量大得多的電力系統(tǒng)，以致饋電

用戶的線路上無(wú)論如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不

變.

在實(shí)際應(yīng)用中，常把內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電源或系統(tǒng)（戴維南等值）作為無(wú)

窮大容量電源。

3.短路物理過(guò)程

電壓源（無(wú)窮大電源），在時(shí)刻右經(jīng)電阻/?及電感Z■突然短路.

短路前（t小于等于零）

u=Umsin（創(chuàng)+a）

i=sin（6y/+a-^）

I%

Wyl（R+R,）2+a）2（L+Lf）2

+Z/）

（p=arctan-------

（R+R‘）

短路后穩(wěn)態(tài)（t至無(wú)窮）：

u=Umsin(a)t+a)

j=/p，”sin(d+a-“)

/二Um_

PmJ-+I-

,coL

(P—arctan--

R

短路暫態(tài)過(guò)程：

,

4=I，詡sin(<yr+a-(p)+[/?,sin(a~(p)-Ipmsin(a-e')]e"

“L/R

產(chǎn)生最嚴(yán)重短路電流的條件：

（1）短路瞬時(shí)電壓過(guò)零a=0；

(2)短路前空載或cos;

(3)短路回路純電感。二90：

二、三相短路的有關(guān)物理量

1.短路電流周期分量有效值

2.短路全電流有效值

因短路電流含有非周期分量，短路全電流不是正弦波，短路過(guò)程中短路全電流的有效值人

是指以該時(shí)間亡為中心的一個(gè)周期內(nèi)，短路全電流瞬時(shí)值的均方根值，即

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)其在一個(gè)周期內(nèi)數(shù)值不變，取其中心值(時(shí)刻匕的值)計(jì)算，由上式可得

短路全電流有效值為

3.短路沖擊電流和沖擊電流有效值

短路沖擊電流小是指短路全電流的最大瞬時(shí)值，短路全電流最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路后的前

半個(gè)周期,即尸0.01s時(shí)，

0.010.01

限=一%COS3X0.01)+4產(chǎn)=q(1+K)=6K3

0.01

式中心一短路電流沖擊系數(shù)，人=1+)，.

對(duì)于純電阻性電路，4尸1;對(duì)于純電感性電路，心二2。因此，14h2o

短路沖擊電流的有效值〃是指短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。

即：，sh=氤).01)+4(0.01)或，sh=+2(K#-1)Ipc

4.穩(wěn)態(tài)短路電流有效值

穩(wěn)態(tài)短路電流有效值是指短路也流非周期分量衰減完畢后的短路電流有效值，用/co表示。

-21-

/k-/pe~/OO=Uav/V32k

5、三相短路容量

在短路電流計(jì)算時(shí)，常遇到短路容量的概念，其定義為短路點(diǎn)所在線路的平均額定電壓與短

路電流周期分量所構(gòu)成的三相視在功率，即

Sk=ClJav/k

【思考】：短路電流周期分量和非周期分量形成原因？

作業(yè):無(wú)。

［教學(xué)反思］

-22-

供配電技術(shù)課程教案

第5講

［課程類別］理論課

［授課題目］

3O3短路電流計(jì)算

3.4短路電流效應(yīng)

［教學(xué)目的與要求］

1.理解標(biāo)幺制的概念，掌握電氣元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算方法；

2.掌握利用標(biāo)幺制計(jì)算短路電流的方法，了解短路電流的短路功率法計(jì)算方法；

3.熟悉短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)的概念.

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1.標(biāo)幺值、基準(zhǔn)值的概念；

2O三相短路電流的標(biāo)幺制計(jì)算方法。

難點(diǎn)：1.三相短路電流的標(biāo)幺制計(jì)算方法。

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí)。

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)人:

回憶：短路電流的周期分量和非周期分量的形成原因？

新授:

一、無(wú)限大電源容量供電系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算

1.標(biāo)么制

用相對(duì)值表示元件的物理量，稱為標(biāo)么制.標(biāo)么值是指任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的

-23-

比值，即:

標(biāo)么值=物理量的有名值/物理量的基準(zhǔn)值

標(biāo)么值是一個(gè)相對(duì)值，沒(méi)有單位.在標(biāo)么制中，則容量、電壓、電流、阻抗(電抗)的標(biāo)么值

分別為:

耳=春，U；U

3d5Ad

四個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓為給定值,再按下式求出基

準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗:

「=2X=&

ddSd

基準(zhǔn)值的選取是任意的，但是為了計(jì)算方便，通常取10OMVA為基準(zhǔn)容量,取線路平均額定

曳里為基準(zhǔn)電壓，即SHOOMVA,“二〃尸1.05〃。

2.短路回路總標(biāo)么電抗計(jì)算

采用標(biāo)么值計(jì)算短路電流葉，首先需要計(jì)算短路回路中各個(gè)電氣元件的標(biāo)么電抗，然后求

出短路回路的總標(biāo)么電抗.

(1)各元件的標(biāo)么電抗

取“二分，S為基準(zhǔn)容量。

Ao線路標(biāo)么電抗X；=3~=Xolt

B.變壓器電抗標(biāo)么值。若變壓器的額定容量為SN和阻抗電壓百分?jǐn)?shù)為"％,則忽略變壓器

繞組電阻R的電抗標(biāo)么值為

T

1005TN

(2)系統(tǒng)的標(biāo)么電抗

系統(tǒng)標(biāo)么電抗有以下三種求法:

Ao若已知供電系統(tǒng)的系統(tǒng)電抗有名值式，則系統(tǒng)標(biāo)么電抗為

-24-

X；=xA

t/av

B.若已知供電系統(tǒng)出口處的短路容量Sk,則系統(tǒng)的電抗有名值為Xk二退，進(jìn)而求得系統(tǒng)

Sk

標(biāo)么電抗為X；咚

Co若只知供電系統(tǒng)高壓出口線斷路器的斷流容量Sbr,可將供電系統(tǒng)出口斷路器的斷流容

量看作系統(tǒng)的短路容量，求系統(tǒng)標(biāo)么電抗，即x；=.

SNbr

(3)短路回路的總標(biāo)么電抗

各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算出后，可據(jù)供電系統(tǒng)單線圖繪制等效電路圖，再計(jì)算短路回路總標(biāo)

么阻抗X；。單一電源供電支路總標(biāo)么電抗由各元件標(biāo)么電抗直接相加求出，即

x±=x；+x；+x；+

在計(jì)算低壓系統(tǒng)短路時(shí)往往需計(jì)及電阻的影響，短路回路的總標(biāo)么阻抗由短路回路

總標(biāo)么電阻用和總標(biāo)么電抗X：決定，即

二、三相短路電流計(jì)算

無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流的周期分量的幅值和有效值保持不變，短路電流

的有關(guān)物理量/sh,/sh,/oo,和區(qū)都與短路電流周期分量有關(guān)。因此，只要算出短路電流周期

分量的有效值，短路電流的其它各量按公式很容易求得C

1.三相短路電流周期分量有效值

(1)三相短路電流周期分量標(biāo)么值：/;=1

因在標(biāo)么制中，U*故〃=1,則有

(2)三相短路電流周期分量的有效值。三相短路電流周期分量的有效值，可由標(biāo)么值定義按下

式計(jì)算：/k=AZ

-25-

2,短路沖擊電流

￡=2.554

在高壓供電系統(tǒng)中為

4=1皿

4=1.84//

在低壓供電系統(tǒng)中為

人=1?09/「

3.三相短路容量

\="人=皿5=V：=sd^7=SdS；

或Sk=SJ；=SdS：Y

Ak

4o兩相短路電流的計(jì)算

兩相短路，其短路電流可由下式求得優(yōu))=2=口

2Xk2Xk

兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系為優(yōu))=走/儼

雪孚卜邛點(diǎn))

5.單相短路電流的計(jì)算

在工程計(jì)算中，大接地電流系統(tǒng)或低壓三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流可用

下式進(jìn)行計(jì)算

/(I)=Uav=

k—Cx：幣X〉。

▼p-o▼p-o

三、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)及熱效應(yīng)

1o短路電流的電動(dòng)力計(jì)算

(1)兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力

-26-

F=2KJ^-x\0~\N

"a

(2)三相平行導(dǎo)體間的短路電動(dòng)力

三相短路時(shí)產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為《m=L73KJ；,iO-7,N

a

對(duì)于成套電氣設(shè)備，因其相鄰支持點(diǎn)的距離/、導(dǎo)線間的中心距/彩狀系數(shù)A；均為定值，

故最大電動(dòng)力只與電流大小有關(guān)。因此，成套設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性常用設(shè)備極限通過(guò)電流或動(dòng)穩(wěn)定

電流心表示。當(dāng)成套設(shè)備的允許極限通過(guò)電流峰值(或最大值)2＞八〃時(shí)，或極限通過(guò)電流有效

值〃》&時(shí)，設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度就能承受沖擊電流的電動(dòng)力，即電氣設(shè)備的抗力強(qiáng)度合格；否則

不合格，應(yīng)按動(dòng)穩(wěn)定性要求重選。

2。短路電流的熱效應(yīng)

短路電流產(chǎn)生的熱量可按下式計(jì)算

由于短路全電流是由周期分量和非周期分量組成，為了與這兩個(gè)分量的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)，假

想時(shí)間右也應(yīng)分成兩部分，即

G—/ipc+，i.叩

式中，3時(shí)為短路電流周期分量的假想時(shí)間，3ap為短路電流非周期分量的假想時(shí)間.

短路電流產(chǎn)生的全部熱量用于升高導(dǎo)體溫度，且使導(dǎo)體達(dá)到極限溫度，此時(shí)

人也

故得Sn—,當(dāng)

將計(jì)算出的最小熱穩(wěn)定截面與選用的導(dǎo)體截面比較，當(dāng)所選標(biāo)準(zhǔn)截面S25L時(shí)，熱穩(wěn)定

即合格。

作業(yè):教材p46,習(xí)題3.1。

［教學(xué)反思］

-27-

供配電技術(shù)課程教案

第6講

［課程類別］理論課

［授課題目］

4.1概述

4.2電弧的產(chǎn)生及其滅弧方法

4o3電力變壓器

［教學(xué)目的與要求］

1.了解供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的定義、分類；

2.掌握電弧形成、熄滅的原理，了解滅弧的基本方法；

3.了解電力變壓器的分類及其好點(diǎn)，掌握電力變壓器常見(jiàn)聯(lián)結(jié)組別的特點(diǎn)，熟悉電力變壓器銘牌

主要技術(shù)參數(shù)的含義，了解電力變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件。

［教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)］

重點(diǎn)：1O電弧形成、熄滅的原理；

2.電力變壓器常見(jiàn)聯(lián)結(jié)組別的特點(diǎn)、銘牌主要技術(shù)參數(shù)的含義以及并聯(lián)運(yùn)行的條件.

難點(diǎn)：1。電弧形成、熄滅的原理；

2.電力變壓器常見(jiàn)聯(lián)結(jié)組別的特點(diǎn).

［教具和媒體使用］多媒體課件。

［教學(xué)方法］講授法、問(wèn)題教學(xué)法。

［教學(xué)時(shí)數(shù)］2學(xué)時(shí).

［教學(xué)過(guò)程］

導(dǎo)人:

讓學(xué)生列舉所熟知的電氣設(shè)備的構(gòu)架、功能、特點(diǎn)知用途。

新授:

-28-

一、供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的定義和分類

1.定義

供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備是指用于發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的所有設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、

變壓器、控制電器、保護(hù)設(shè)備、測(cè)量?jī)x表、線路器材和用電設(shè)備(如電動(dòng)機(jī)、照明用具)等.

2o分類

(1)按電壓等級(jí)

通常交流50Hz、額定電壓1200V以上或直流、額定電壓1500V以上的稱為高壓設(shè)備；交流

50Hz、額定電壓1200V及以下或直流、額定電壓1500V及以下的為低壓設(shè)備。

(2)按設(shè)備所屬回路

(a)一次回路及一次設(shè)備：一次回路是指供配電系統(tǒng)中用于傳輸、變換和分配電力電能的主

電路，其中的電氣設(shè)備就稱為一次設(shè)備或一次電器.

(b)二次回路及二次設(shè)備：二次回路是指用來(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次回路運(yùn)行的電

路，其中的電氣設(shè)備就稱為二次設(shè)備或二次電器。通常二次設(shè)備和二次回路是通過(guò)電流互感器

和電壓互感器與一次電路相連的。

(3)按功能

(a)變換設(shè)備：是用來(lái)按電力系統(tǒng)工作的要求變換電壓或電流的電氣設(shè)備，如變壓器、互

感器等.

(b)控制設(shè)備：用于按電力系統(tǒng)的工作要求控制一次電路通、斷的電氣設(shè)備，如高低壓斷

路器、開(kāi)關(guān)等。

(c)保護(hù)設(shè)備：用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓等的保護(hù)用電氣設(shè)備，如熔斷器、

避雷器等。

(d)補(bǔ)償設(shè)備：用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)中無(wú)功功率以提高功率因數(shù)的設(shè)備，如并聯(lián)電容器等。

(e)成套設(shè)備(裝置)：按一次電路結(jié)線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及其相關(guān)的二次設(shè)備

組合為一體的電氣裝置，如高低壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。

-29-

二、電弧的產(chǎn)生和滅弧方法

1.電弧的產(chǎn)生

電弧是一種強(qiáng)烈的電游離現(xiàn)象，光亮很強(qiáng)，溫度很高，可燒毀觸頭、延長(zhǎng)斷電時(shí)間等，碰撞

游離產(chǎn)生電弧，熱游離維持電弧。

2.電弧產(chǎn)生的根本原因

開(kāi)關(guān)觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)之所以會(huì)產(chǎn)生電弧，根本原因在于觸頭本身及觸頭周?chē)慕橘|(zhì)中含

有大量可被游離的電子。

產(chǎn)生電弧的游離方式：熱電發(fā)射、高電場(chǎng)發(fā)射、碰撞游離、熱游離。

3.電弧的熄滅

＞熄滅電弧的去游離方式：復(fù)合、擴(kuò)散；

＞電弧熄滅的條件：去游離率〉游離率;

4.開(kāi)關(guān)電器中常用的滅弧方法

＞速拉滅弧法＞粗弧切短滅弧法

＞冷卻滅弧法＞狹溝滅弧法

＞吹弧滅弧法