工厂供电教案第一章工厂供电概论本章主要内容：工厂供电的基本知识供电系统、发电厂、电力系统及自备电源电压、电能质量中性点运行方式低压配电系统的接地型式第一节工厂供电的意义、要求及课程任务一、意义1、工厂供电(plant power supply)：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

2、重要性：工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。

二、基本要求安全、可靠、优质、经济三、本课程的主要任务讲述中小型工厂电能供应和分配、电气照明问题，使学生具有对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算的能力。

第二节工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源一、工厂供电系统概况1、中型工厂供电系统简图：一根线表示三相线路2、中型工厂供电系统的平面布线示意图3、大型工厂总降压变电所4、高压深入负荷中心的供电系统5、只设一个降压变电所的供电系统二、发电厂和电力系统1、发电厂（发电站）：，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。

有：水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂。

2、电力系统(power system)：由各级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，称为电力系统。

电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电网第三节电力系统的电压与电能质量一、电压和频率的质量参数。

规定：频率偏差正负0.2Hz电压偏差正负5%二、三相交流电网和电力设备的额定电压1、电网（线路）的额定电压2、用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。

3、发电机的额定电压：高于同级电网电压5%4、电力变压器的额定电压的规定第四节电力系统中性点运行方式一、中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统正常运行及单相接地时的不同点。

二、低压配电系统的接地型式中性线(N线)的功能：传导不平衡电流和单相电流、减小负荷中性点的电位偏移。

保护线(PE线)的功能：防止发生触电事故用的接地线。

保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。

我国通称为“零线”，俗称“地线”。

1、TN系统（中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线(PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。

TN-C系统：TN-S系统：TN-C-S系统：2、TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。

3、IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地）主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所第二章工厂的电力负荷及其计算本章主要内容：电力负荷有关概念用电设备组计算负荷、工厂计算负荷尖峰电流及其计算第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。

双电源供电，必要时增设应急电源。

二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。

双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。

三级负荷：不属于一、二级的负荷。

对供电电源无特殊要求。

二、工厂用电设备的工作制连续工作制断续周期工作制短时工作制负荷持续率三、负荷曲线表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。

从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。

有：夏日负荷曲线、冬日负荷曲线、年负荷持续时间曲线等多种。

1、年度最大负荷：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 。

2、年最大负荷利用小时：3、平均负荷：4、负荷系数（负荷率）：第二节三相用电设备组计算负荷的确定一、需要系数法确定计算负荷1、基本公式：需要系数2、设备容量的计算连续工作制、短时工作制及断续周期工作制用电设备组容量计算。

3、多组用电设备计算负荷的确定：计入一个同时系数总的有功计算负荷：三、按二项式法确定计算负荷1、基本公式：b、c为二项式系数2、多组用电设备计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%则不论单相设备如何分配，单相设备可与综合按三相负荷平衡计算，如果大于15%则将单相设备换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。

一、单相设备组等效三相负荷的计算1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷，计算公式如下：总的等效三相计算负荷为：第四节工厂的计算负荷及年耗电量的计算工厂计算负荷是选择电源进线、电气设备、主变压器的衣据。

1、按需要系数法确定工厂计算负荷2、按年产量估算工厂计算负荷3、按逐级计算法确定工厂计算负荷4、工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷（1）、工厂的功率因数：平均功率因数、最大负荷功率因数（2）无功功率补偿100KVA及以上高压供电的用户其功率因数应达到0.9以上，其它电力用户的功率因数应达到0.85以上。

无功补偿容量（3）无功补偿后的工厂计算负荷二、工厂年耗电量的计算年有功电能消耗量年无功电能消耗量第五节尖峰电流及其计算尖峰电流是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。

1、单台用电设备2、多台用电设备同时系数第三章短路电流及其计算本章主要内容：无限大容量电力系统三相短路时的物理过程及物理量三相短路、两相短路及单相短路的计算短路电流的效应及短路校验条件第一节短路的原因、后果及形式一、短路的原因绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。

二、短路的后果产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。

三、短路的形式三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路第二节无限大容量电力系统三相短路时的物理过程一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。

二、短路的物理量1、短路电流周期分量2、短路电流非周期分量3、短路全电流4、短路冲击电流高压三相短路低压三相短路5、短路稳态电流（无限大容量系统）第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。

一、欧姆法进行三相短路计算计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。

1、电力系统的阻抗计算2、电力变压器的阻抗计算3、电力线路的阻抗计算4、阻抗换算三、标幺制法三相短路电流计算1、基准值基准容量（可以任意选取）基准电压（通常取短路计算电压）基准电流基准电抗2、元件标幺值：电力系统电抗标幺值：电力变压器电抗标幺值：电力线路电抗标幺值：3、短路电流标幺值及短路电流计算4、三相短路容量四、两相短路电流的计算五、单相短路电流的计算工程计算第四节短路电流的效应和稳定度校验一、短路电流的电动效应和动稳定度动稳定度校验一般电器：绝缘子：最大允许载荷硬母线：最大允许应力三、短路电流的热效应与热稳定度1、短路时的发热及计算短路发热的假想时间：2、短路热稳定度的校验条件一般电器：母线及绝缘导线和电缆等导体：第四章工厂变配电所及其一次系统（1—4节）主要内容：工厂变配电所任务和类型触头间电弧的产生和熄灭高压开关及开关柜的结构、原理及选择低压开关及开关柜的结构、原理及选择第一节工厂变配电所的任务和类型一、变配电所的任务变电所：受电、变压、配电的任务配电所：受电、配电的任务二、变配电所的类型工厂变电所：总降压变电所车间变电所：有车间内、露天、杆上、地下、移动变电所等。

第二节电气设备中电弧及触头一、概念电弧：一种强烈的电游离现象，光亮很强，温度很高，可烧毁触头、延长断电时间等。

碰撞游离产生电弧，热游离维持电弧。

产生电弧的游离方式：热电发射、高电场发射、碰撞游离、热游离。

熄灭电弧的去游离方式：复合、扩散。

电弧熄灭的条件：去游离率>游离率开关电器中常用的灭弧方法：速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧法。

第三节高压一次设备一次电路：变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。

一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。

包括：变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备、成套设备。

一、高压熔断器（FU）：1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式熔断器）RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护额定电流可达100ARN2型：高压电压互感器一次侧短路保护额定电流一般为0.5A2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。

3、高压隔离开关（QS）隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。

断开后有明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。

4、高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。

5、高压断路器（QF）能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

常用：高压少油断路器、真空断路器、SF6断路器6、高压开关柜将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。

具有五防功能：防止误分、误合断路器防止带负荷误拉、误合隔离开关防止带电误挂接地线防止带接地线误合隔离开关防止人员误入带电间隔7、高压一次设备的选择电气设备名称电压kV 电流A 断流能力kA或MVA 短路电流校验动稳定度热稳定度高压熔断器√√√——高压隔离开关√√—√√高压负荷开关√√√√√高压断路器√√√√√电流互感器√√—√√电压互感器√————高压电容器√————母线—√—√√电缆√√———支柱绝缘子√——√—套管绝缘子√√—√√选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流(或功率)应不小于它可能开断的最大电流(或功率)按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验表中√表示必须校验，—表示不要校验。

第四节低压一次设备一、低压熔断器二、低压刀开关和负荷开关三、低压断路器四、低压配电屏五、低压一次设备的选择按照表的要求选择电气设备名称电压V 电流A 断流能力kA 短路电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器√√√——低压刀开关√√√≯≯低压负荷开关√√√≯≯低压断路器√√√≯≯表中√表示必须校验，≯表示一般可不校验，—表示不要校验。