教案第一学期学院(系、部)教研室(实验室) 电气工程课程名称供配电技术授课班级主讲教师职称使用教材供配电技术课程教案第1讲[课程类别] 理论课[授课题目]1.1供配电系统的基本知识1.2电力系统电压1.3电力系统中心点运行方式[教学目的与要求]1.了解电力系统的组成，理解电力系统的运行特点和对电力系统的基本要求；2.掌握电网额定电压等级，掌握电网额定电压与电气设备的额定电压之间应当相互配合的关系；3.掌握电力系统的电压与电能质量；4.掌握电力系统中性点运行方式。

[教学重点与难点]重点：1. 电力系统的电压和电能质量问题；2. 电力系统的中性点运行方式；难点：1. 电力系统的几种中性点运行方式的特点和应用；2. 电力质量指标；[教具和媒体使用] 多媒体课件。

[教学方法] 讲授法、问题教学法。

[教学时数] 2学时。

[教学过程]导入：日常用电、工厂供电案例分析。

新授：一、电力系统的基本概念1．电力系统的组成电力系统主要由三个部分组成的一个发电、输电、变配电和用电的整体，见下图。

发电厂；电力网（变配电所、电力线路）、电能用户2. 供配电系统概况（1）具有高压配电所的工厂供电系统；（2）具有总降压变电所的工厂供电系统；（3）高压深入负荷中心的工厂供电系统；（4）只有一个变电所或配电所的工厂供电系统。

3. 工厂供电的要求和课程任务要求：安全、可靠、优质、经济。

二、电力系统的额定电压1. 供电质量的主要指标：频率、电压。

2. 额定电压的国家标准：GB 156-2007《标准电压》。

（1）电力线路的额定电压（2）用电设备的额定电压U N+5%-5%（3）发电机的额定电压 （4）电力变压器的额定电压3. 工厂供配电电压的选择 （1）工厂高压配电电压的选择。

工厂供电系统的高压配电电压的选择，主要取决于当地供电电源电压及工厂高压用电设备的电压、容量和数量等因素 （2）工厂低压配电电压的选择。

工厂低压配电电压的选择，主要取决于低压用电设备的电压。

一般采用220／380V ，其中线电压380V 接三相动力设备及380V 单相设备，而相电压220V 接220V 的照明灯具及其他220V 的单相设备。

三、供电电能质量1. 电压降与电压损失电压降即线路两端电压的相量差12U U U ⋅⋅⋅∆=-，而线路两端电压的幅值差ΔU ＝U 1－U 2称为电压损失，它近似等于电压降的水平分量。

电压损失常用它对额定电压U N 的百分比来表示，称为电压损失百分值。

其表达式为：12N%100%U U U U -∆=⨯2. 电压偏移及危害电力负荷的大小是变动的，当最大负荷时，电网内电压损失增大，使用电设备的端电压降低；反之则升高。

因此，用电设备的端电压是随电力负荷的变化而变化的，这种缓慢变化的、实际电压U 与额定电压之差称为电压偏移U δ，即N U U U δ=-。

0U δ>为正偏移，0U δ<为负偏移。

与电压损失一样，电压偏移一般也用它对额定电压的百分比来表示，称为电压偏移百分值。

其表达式为NN%100%U U U U δ-=⨯3. 电压调整措施（1）正确选择供电变压器的变比和电压分接头； （2）合理减少供配电系统的阻抗； （3）均衡安排三相负荷；（4）合理调整供电系统的运行方式； （5）采用无功功率补偿装置； （6）采用有载调压变压器。

4. 其他电能质量 （1）电压波动和闪变供电系统中的电压有效值快速变化的现象叫做电压波动。

电压波动是由于负荷急剧变动，引起系统的电压损耗快速变化，从而使电气设备的端电压出现快速变化而产生的。

电压波动会影响电动机的正常启动，可以使同步电动机转子振动，使电子设备特别是计算机无法正常工作。

电压波动对照明的影响最为明显，可使照明灯发生明显的闪烁，故称为“闪变”。

（2）谐波干扰高次谐波是指对周期性非正弦波形按傅立叶方法分解后所得到的频率为基波频率整数倍的所有高次分量，而基波频率就是50Hz 。

四、电力系统中性点运行方式1. 电力系统中性点的三种运行方式 （1）中性点不接地（2）中性点经消弧线圈接地 （3）中性点直接接地2. 按接地保护的形式不同对低压配电系统进行分类：（1）TN 系统中的设备外露可导电部分均采取与公共的保护线（PE 线）或保护中性线（PEN 线）相连接的保护方式；（2）TT 系统中的设备外露可导电部分则采取经各自的PE 线直接接地的保护方式； （3）IT 系统的中性点不接地或经阻抗（约1000Ω）接地，且通常不引出中性线，一般为三相三线制系统，其中设备的外露可导电部分，与TT 系统一样，也是经各自的PE 线直接接地。

3. 中性点不接地的电力系统（1）系统正常时电压电流的向量关系图：电B（2）系统单相接地时的电压电流向量关系图：I CI B' U（3）中性点经消弧线圈接地的电力系统作业：教材p14，习题1.1，1.2。

[教学反思]供配电技术课程教案第2讲[课程类别] 理论课[授课题目]2.1 电力负荷和负荷曲线2.2 计算负荷的确定[教学目的与要求]1.了解负荷计算的意义；2.了解负荷曲线的概念，理解年最大负荷、年最大负荷利用小时数等负荷曲线相关参数的意义；3.理解计算负荷的定义，掌握设备容量的确定方法，掌握确定计算负荷的需用系数法，了解二项式法。

[教学重点与难点]重点：1. 年最大负荷等负荷曲线参数的物理量意义；2. 计算负荷的需用系数法；难点：1. 年最大负荷等负荷曲线参数的物理量意义；[教具和媒体使用] 多媒体课件。

[教学方法] 讲授法、问题教学法。

[教学时数] 2学时。

[教学过程]导入：介绍对工厂计算负荷的目、意义和定义。

新授：一、电力负荷和负荷曲线1. 电力负荷电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：（1）一级负荷（2）二级负荷（3）三级负荷2. 工厂用电设备的工作制工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：（1）连续工作制（2）短时工作制（3）断续周期工作制断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率”来表示其工作特征。

负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用ε表示，即式中，T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t0为工作周期内的停歇时间。

断续周期工作制设备的额定容量PN，是对应于某一标称负荷持续率εN。

如果设备在εN下的容量为P N，则换算到实际ε下的设备容量Pe为3. 负荷曲线的概念负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，它绘在直角坐标纸上，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率），横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。

负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的或某类设备的负荷曲线；按负荷性质分，有有功和无功负荷曲线；按所表示的负荷变动时间分，有年的、月的、日的或工作班的负荷曲线。

4. 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量（1）年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷：年最大负荷P max，就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率。

因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。

年最大负荷利用小时：年最大负荷利用小时T max，是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷P max（或P30）持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，如图2-4所示。

年最大负荷利用小时：式中，W a为年实际消耗的电能量。

年最大负荷利用小时是反映电力负荷特征的一个重要参数，与工厂的生产班制有明显的关系。

例如一班制工厂，T max≈1800～3000h；两班制工厂，T max≈3500～4800h；三班制工厂，T max≈5000～7000h。

（2）平均负荷和负荷系数平均负荷（average load）：平均负荷P av，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能W t，除以时间t的值，即年平均负荷P av的说明如图2-5所示。

年平均负荷P av的横线与两坐标轴所包围的矩形截面恰等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积W a，即年平均负荷P av为负荷系数（load coefficient）：负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷P av 与其最大负荷P max的比值，即对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦的程度即表征负荷起伏变动的程度。

对用电设备来说，负荷系数就是设备的输出功率P与设备额定容量P N的比值，即负荷系数通常以百分值表示。

负荷系数（负荷率）的符号，有时用β；也有的有功负荷率用α、无功负荷率用β表示。

二、计算负荷的确定1. 计算负荷计算负荷：是指通过统计计算求出来的、用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。

按照计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷持续运行，其发热温度不致超出允许值，因而不会影响其使用寿命。

由于计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（即年最大负荷P max）是基本相当的，所以计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷。

2. 按需要系数法确定计算负荷（1）基本公式用电设备组的需要系数，为用电设各组的半小时最大负荷与其设备容量的比值。

由此可得按需要系数法确定三相用电设各组有功计算负荷的基本公式为：K d为需要系数，可有查表获得。

必须注意：附录表1所列需要系数值是按车间范围内设各台数较多的情况来确定的，所以需要系数值一般都比较低，例如冷加工机床组的需要系数值平均只有0.2左右。

因此需要系数法较适用于确定车间的计算负荷。

如果采用需要系数法来计算分支干线上用电设备各组的计算负荷，则附录表1中的需要系数值往往偏小，宜适当取大。

只有1～2台设备时，可认为K d＝1，即P30＝P e。

对于电动机，由于它本身功率损耗较大，因此当只有一台电动机时，其P30＝P N/η，这里P N为电动机额定容量，η为电动机效率。

在K d适当取大的同时，cosφ也宜适当取大。

无功计算负荷为：tanφ为对应于用电设备组cosφ的正切值。

视在计算负荷为cosφ为用电设备组的平均功率因数。

计算电流为U N为用电设备组的额定电压。

如果一台三相电动机，则其计算电流应取为其额定电流，即（2）设备容量的计算需要系数法基本公式P30＝K d P e中的设备容量P e，不含备用设备的容量，而且要注意，此容量的计算与用电设备组的工作制有关。

A. 对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。

B. 对断续周期工作制的用电设备组设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。