《工厂供电》授课教案.docx
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《工厂供电》授课教案
《工厂供电》授课教案
教学学期：
授课教师：
授课班级：
日期：
项目一：
供配电系统概述
课题
供配电系统的认识
课次
1
授课班级
学时
2
上课地点
教学目标
能力目标
知识目标
素质目标
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。
工厂供电系统的组成。
1、培养学生的创新精神与实践能力；
2、促进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；
3、培养学生的团队合作精神；
4、培养学生的学习能力。
教学重点与难点
工厂供电系统的组成。
教学过程
主要教学内容
备注
自我介
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
绍、介绍
课程（15
引入项
分钟）
目，明确
任务
1.项目引入
10min
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
讲授
（10min）
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
利用多媒体讲授
电源进线高压配电所
高压用电设备
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。
重在掌握
概念
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
学生讨论
（15min）
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.
三、小组讨论（计划、决策）
每个班分为6个小组，对教师授课内容进行讨论，学生可以当场向教师提问不明之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是小部分讲解或课后辅助的形式均可。
四、学生讨论工厂供电系统的组成。
（实施）
学生练习，老师指导，对部分同学的错误答案予以提示或指正。
五、教师总结评价（检查、评价）
教师点评或示范：
教师根据学生的知识掌握情况，再次补充、讲解理论、集体修改学生在操作或讲述中的错误。
六、布置作业（电子作业，课下完成）
学生练习
（15min）
教师总结评价（10）
作业
（5min）
小结
作业
工厂供电系统的组成
课题
电力系统中性点的运行方式与特点
课次
2
授课班级
学时
2
上课地点
能力目标
知识目标
素质目标
1.了解电力系统有哪些中性点运行方式。
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。
1、培养学生的创新精神与实践能力；
2、促进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；
3、培养学生的团队合作精神；
4、培养学生的学习能力。
教学目标
2.了解各种中性点
运行方式的适用环
境。
教学重点与难点
中性点经消弧线圈接地的电力系统。
中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统。
教学过程
主要教学内容
备注
项目引入
10min
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。
引入项
目，明确
任务
讲授
（25min）
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。
利用多媒
体讲授
重在掌握
应用
学生讨论
（15min）
三、小组讨论（计划、决策）
每个班分为6个小组，对教师授课内容进行讨论，学生可以当场向教师提问不明之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是小部分讲解或课后辅助的形式均可。
四、学生练习中性点直接接地或经低电阻接地的电力系统（实施）
学生练习，老师指导，对部分同学的错误予以提示或指正。
五、教师总结评价（检查、评价）
教师点评或示范：
教师根据学生的知识掌握情况，再次补充、讲解理论、集体修改学生在操作或讲述中的错误。
六、布置作业（电子作业，课下完成）
学生练习
（25min）
教师总结评价（10）
作业
（5min）
小结
作业
课后习题1－4
项目二：
高低压设备的运行与维护
课题
电力变压器和互感器的认识和使用
课次
3
授课班级
学时
2
上课地点
能力目标
知识目标
素质目标
1、培养学生的创新精神与实践能
教学目标
1.了解电力变压器的
种类区分。
1.电力变压器的种
类。
力；
2、促进学生个性发展，培养学生
2.熟练掌握电力变压
2.电力变压器的使
分析问题与解决问题的能力；
器的使用方法。
用方法。
3、培养学生的团队合作精神；
4、培养学生的学习能力。
教学重点与难点
电力变压器的种类。
电力变压器的使用方法。
教学过程
主要教学内容
备注
一、电力变压器
项目引入
概述
电力变压器（PowerTransformer,文字符号为T或TM）,是变电所中最关键的设备,其功用是将电力系统中的电力电压升高或降低,以
利于电力的合理输送、分配和使用。
引入项目，明确
任务
1.电力变压器的类型
电力变压器按功用分,有升压变压器和降压变压器两大类。
用户变电所都采用降压变压器。
二次侧为低压配电电压的降压变压
器,通常称为“配电变压器”。
电力变压器按容量系列分,有R8容量系列和R10容量系列两大类。
所谓R8容量系列,是指容量等级是按R8=√（8&10）≈1.33倍数递增的。
电力变压器按相数分,有单相和三相两大类,用户变电所通常都
采用三相变压器。
讲授
（25min）
电力变压器按调压方式分,有无载调压和有载调压两大类型。
用户变电所大多采用无载调压变压器。
电力变压器按绕组导体材质分,有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类型。
用户变电所以往大多采用较价廉的铝绕组变压器,如SL7型等;现在一般采用更为节能的S9、SC9等系列铜绕组变压器。
电力变压器按绕组型式分,有双绕组变压器、三绕组变压器和
自耦变压器。
用户变电所一般采用双绕组变压器。
电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分,有油浸式、树脂绝缘干式和充气式（SF6）等变压器。
其中油浸式变压器又分油浸自冷式、油
浸风冷式和强迫油循环冷却式等。
用户变电所大多采用油浸自冷式
变压器,但树脂绝缘干式变压器近年来在用户变电所中日益增多,高
层建筑中的变电所一般都采用干式变压器或充气变压器。
充气（SF6）变压器一般用于成套变电所。
电力变压器按结构性能分,有普通变压器、全密封变压器和防雷变压器等。
2.电力变压器的联结组别
电力变压器的联结组别,是指变压器一、二次绕组（或一、二、三次绕组）因采取不同联结（连接）方式而形成变压器一、二次侧（或一、二、三次侧）对应的线电压之间的不同相位关系。
图2-1变压器Yyn0联结组
图2-2变压器Dyn11联结组
图2-3Yzn11联结的防雷变压器
利用多媒
体讲授
重在掌握
应用
小结：
1）Dyn11的意义：
D:
高压侧三角形接法，y：
低压侧星型接法；
n：
低压侧中性点引出；11：
高低压差相位差30度。
使用场合：
单相不平衡电流超过额定电流的25%，即单相负载多；系统有较大的谐波存在，有消谐作用；
2）Yyn0的意义：
Y：
高压侧星型接法，无中性点引出；y：
低压侧星型接法；n：
中性点引出；0：
高低压差位差0度。
使用场合：
三相负荷基本平衡；供电系统谐波不严重；常用于
10KV系统。
3）Yzn11的意义：
Y：
高压侧星型接法，无中性点引出；z：
低压侧曲折型接法；n：
中性点引出；11：
高低压差位差11度。
使用场合：
多雷地区。
3.电力变压器的结构和型号
电力变压器的基本结构,包括铁心和一、二次或一、二、三次绕组两大部分。
电力变压器的并列运行条件
两台或多台电力变压器并列运行时,必须满足以下三个基本条
件:
（1）所有并列变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等这也就是所有并列变压器的电压比必须相同,允许差值范围为±5%。
（2）所有并列变压器的阻抗电压必须相等由于并列变压器二次侧的负荷是按其阻抗电压值成反比分配的（参看下面例2-2）,因此并列变压器的阻抗电压如果不同,将导致阻抗电压较小的变压器过负荷甚至烧毁。
所以并列变压器的阻抗电压必须相等,允许差值范围为±10%。
（3）所有并列变压器的联结组别必须相同
这也就是所有并列变压器的一次电压和二次电压的相序和相位都必须对应地相同,否则不允许并列运行。
假设两台变压器并列,一台为Yyn0联结,另一台为Dyn11联结,则它们的二次电压将出现30°相位差,从而并列运行时将在两台变压器的二次绕组间产生电位差ΔU,如图2-7所示。
这一电位差ΔU将在两台变压器的二次绕组回路内产生一个很大的环流,有可能使变压器绕组烧毁。
图2-7Yyn0联结变压器与Dyn11联结变压器并列运行时二次侧电压相量图
学生讨论
（15min）
三、小组讨论（计划、决策）
每个班分为6个小组，对教师授课内容进行讨论，学生可以当场向教师提问不明之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是小部分讲解或课后辅助的形式均可。
四、学生练习总结电力变压器的种类和使用注意事项（实施）
学生练习，老师指导，对部分同学的错误答案予以提示或指正。
五、教师总结评价（检查、评价）
（1）由小组学生代表回答电力变压器的种类和使用注意事项，答不出的再由其它组成员进行补答。
（2）教师点评或示范：
教师根据学生的知识掌握情况，再次补充、讲解理论、集体修改学生在讲述中的错误。
六、布置作业（电子作业，课下完成）
学生练习
（25min）
教师总结评价（10）
作业
（5min）
小结
作业
课后习题2－2
课题
电力变压器和互感器的认识和使用
课次
4
授课班级
学时
2
上课地点
能力目标
知识目标
素质目标
1、培养学生的创新精神与实践能
教学目标
1.了解互感器的种类区分。
2.熟练掌握互感器的
使用方法。
1.互感器的种类。
2.互感器的使用方法。
力；
2、促进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；
3、培养学生的团队合作精神；
4、培养学生的学习能力。
教学重点与难点
互感器的种类。
互感器的使用注意事项。
教学过程
主要教学内容
备注
项目引入
二、电流互感器（CurrentTransformer,文字符号TA）
（一）电流互感器的功用和接线方案
1.电流互感器的功用
（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘这既可防止主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备,又可防止仪表、继电器等二次设备的故障影响主电路,从而提高整个一、二次电路运行的安全性和可靠性,并有利于保障人身安全。
（2）用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电流范围例如用一只5A的电流表,通过不同变流比的电流互感器就可测量任意大的电流。
而且由于采用电流互感器,可使仪表、继电器等二次设备的规格统一,有利于这些设备的批量生产。
2.电流互感器的结构
电流互感器的原理结构和接线如图2-8所示。
引入项目，明确任务
讲授
（25min）
图2-8电流互感器的原理结构和接线
电流互感器的结构特点是:
一次绕组的匝数很少,有的电流互感器还没有一次绕组（参看后面图2-13）,而是利用穿过其铁心的一次电路导体（母线）作为一次绕组（相当于绕组匝数为1）,且一次绕组导
体相当粗;而二次绕组匝数很多,导体较细。
工作时,一次绕组串联在一次电路中,而二次绕组则与仪表、继电器等的电流线圈串联,形成
一个闭合回路。
（二）电流互感器的类型和型号
电流互感器的类型很多。
利用多媒
体讲授
按其一次绕组的匝数分,有单匝式（包括母线式、芯柱式、套管式等）和多匝式（包括线圈式、线环式、串级式等）。
按其一次电压分,有高压和低压两大类。
按其用途分,有测量用和保护用两大类。
按其准确度等级分,测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级,保护用电流互感器有5P、10P两级。
按其绝缘和冷却方式分,有油浸式和干式两大类,油浸式主要用
于户外装置中。
（三）电流互感器使用注意事项
1.电流互感器工作时二次侧不得开路
2.电流互感器的二次侧必须有一端接地
3.电流互感器连接时必须注意其端子极性
三、电压互感器（VoltageTransformer,文字符号TV）
（一）电压互感器的功用和接线方案
1.电压互感器的功用
（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘这与电流互感器的功用完全相同,以提高一、二次电路运行的安全性和可靠性,并有利于保障人身安全。
（2）用来扩大仪表、继电器等二次设备应用的电压范围例如用一只100V的电压表,通过不同变压比的电压互感器就可测量任意高的电压,这也有利于电压表、继电器等二次设备的规格统一和批
量生产。
2.电压互感器的结构
电压互感器的原理结构和接线如图2-14所示。
重在掌握应用
图2-14电压互感器的原理结构和接线
电压互感器的结构特点是:
一次绕组匝数很多,二次绕组匝数较少,相当于降压变压器。
工作时,一次绕组并联在一次电路中,而二次绕组则并联仪表、继电器的电压线圈。
由于这些电压线圈的阻抗很
学生讨论
（15min）
大,所以电压互感器工作时其二次侧接近于空载状态。
二次绕组的额定电压一般为100V。
（二）电压互感器的类型和型号
电压互感器按相数分,有单相和三相两大类。
按绕组绝缘和冷却方式分,有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）两大类。
（三）电压互感器使用注意事项
1.电压互感器工作时二次侧不得短路
由于电压互感器一、二次绕组都是在并联状态下工作的,如果发生短路,将产生很大的短路电流,有可能烧毁电压互感器,甚至危及一次电路的安全运行。
因此电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器进行短路保护。
2.电压互感器的二次侧必须有一端接地
这与电流互感器二次侧接地的目的相同,也是为了防止一、二次绕组绝缘击穿时,一次侧的高电压窜入二次侧,危及人身和设备的安全。
3.电压互感器在连接时也必须注意其极性
三、小组讨论（计划、决策）
每个班分为6个小组，对教师授课内容进行讨论，学生可以当场向教师提问不明之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是小部分讲解或课后辅助的形式均可。
四、学生练习总结互感器的种类和使用注意事项（实施）
学生练习，老师指导，对部分同学的错误答案予以提示或指正。
五、教师总结评价（检查、评价）
（1）由小组学生代表回答互感器的种类和使用注意事项，答不出的再由其它组成员进行补答。
（2）教师点评或示范：
教师根据学生的知识掌握情况，再次补充、讲解理论、集体修改学生在讲述中的错误。
六、布置作业（电子作业，课下完成）
学生练习
（25min）
教师总结评价（10）
作业
（5min）
小结
作业
课后习题2－4
课题
高低压一次设备运行与维护
课次
5
授课班级
学时
2
上课地点
能力目标
知识目标
素质目标
1.常用电气器件的
1、培养学生的创新精神与实践能力；
2、促进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；
3、培养学生的团队合作精神；
4、培养学生的学习能力。
1.熟悉常用电气器
图形符号及字母符
教学目标
件的图形符号及字
号。
母符号。
2.熟悉各种常用高
2.各种常用高低压
低压电器的使用
电器的使用
教学重点与难点
常用电气器件的图形符号及字母符号。
各种常用高低压电器的使用
教学过程
主要教学内容
备注
一、开关电器中的电弧问题
项目引入
高低压开关电器用于高低压电路的通断控制。
如果通断负荷电
路,特别是通断存在着短路故障的电路,就会在开关电器的触头间产生电弧,因此对于开关电器,其触头间电弧的产生和熄灭问题很值得关注,这直接影响到开关电器的结构性能。
（一）电弧的产生
开关触头在分断电流时之所以会产生电弧,内因在于触头本身和周围介质中存在着大量可被游离的电子。
如果分断的触头间又存
引入项目，明确任务
在足够大的电压（外因）,则触头间有可能产生强烈的游离而形成电
弧。
电弧就是一种具有强光和高温的电游离现象。
讲授
（25min）
产生电弧的游离方式有:
（1）热电发射
（2）高电场发射（3）碰撞游离（4）热游离
（二）电弧的熄灭
要使电弧熄灭,必须使触头间电弧中的去游离率（速率）大于游离率（速率）。
熄灭电弧的去游离方式有:
（1）正负带电质点的“复合”
（2）正负带电质点的“扩散”
上述带电质点的复合和扩散,都使电弧中间的离子数减少,即去游离增强,从而有助于电弧的熄灭。
（三）开关电器中常用的灭弧方法
（1）速拉灭弧法
（2）冷却灭弧法（3）吹弧或吸弧灭弧法（4）长弧切短灭弧法（5）粗弧分细灭弧法（6）狭沟灭弧法（7）真空灭弧法（8）六氟化硫（SF6）灭弧法
二、高压隔离开关和负荷开关
（一）高压隔离开关
高压隔离开关（high-voltagedisconnector,文字符号为QS）的功用,主要是用来隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修。
因此其结构有如下特点,即它断开后有明显可见的断开间隙,而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的,能充分保障人身和设备的安全。
但是隔离开关没有专门的灭弧装置,因此它不允许带负荷操作。
然而它可用来通断一定的小电流,例如励磁电流不超过2A的空载变压器,电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。
高压隔离开关按安装地点,分户内式和户外式两大类。
图2-23是GN8-10型户内式高压隔离开关的外形;图2-24是GW2-35型户外式高压隔离开关的外形。
图2-23GN8-10型户内式高压隔离开关
图2-24GW2-35型户外式高压隔离开关
利用多媒体讲授
重在掌握应用
高压隔离开关全型号的表示和含义如下:
（二）高压负荷开关
高压负荷开关（high-voltageload-switch,文字符号为QS）,具有简单的灭弧装置,因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流,但不能断开短路电流。
因此它必须与高压熔断器串联使用,借助熔断器来实现短路保护,切断短路故障。
负荷开关断开后,与隔离开关一样,有明显可见的断开间隙,因此它也具有隔离电源、保证安全检修的功用。
图2-27是一种比较常见的FN3-10RT型户内压气式高压负荷开关的外形图。
上半部为负荷开关本身,很像一般高压隔离开关,实际上它也就是在高压隔离开关基础上加一个简单的灭弧装置。
图2-27FN3-10RT型高压负荷开关
高压负荷开关全型号的表示和含义如下:
三、高压断路器
高压断路器（high-voltagecircuit-breaker,文字符号为QF）的功用
是,不仅能用来通断正常负荷电流,而且能通断一定的短路电流,并
能在短路保护的作用下自动跳闸。
高压断路器有相当完善的灭弧结构。
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