供配电技术教案

供

配

电

技

术

教

案

第一章供配电技术基础知识

教学目标1、掌握电能的特点以及对供配电的基本要求；

2、了解发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；

3、掌握供配电系统的电压以及供配电电压的选择、调整措施；

4、理解电力系统中性点的运行方式及特点。

教材分析重点：1、电能的特点以及对供配电的基本要求；2、供配电系统的电压以及供配电电

压的选择、电压的调整措施。

难点：1、发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识2、电力系统中性点的运行方

式及特点。

课时安排学时

教学内容本章概述供电技术有关的一些知识，为学习后续章节奠定良好的基础。本章主要

简介供电工作的意义、要求及课程任务，讲述供配电系统及发电厂、电力系统基本知

识、供电质量、企业供配电电压的选择和要求，讲述用电的申请及用户受电工程的建

设要求。

1.1-1.2电能及电力系统

教学目标

1、掌握电能的特点以及对供配电的基本要求；

2、了解发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；

教材分析

重点：电能的特点以及对供配电的基本要求；

难点：发电厂、电力系统、电力网等方面的基本知识；

课时

课时

课型

新授课

教学方法

讲授法

组织教学

清点人数：应到：实到：

教学过程

一、电能的特点及对供配电的要求

1、国内外供配电技术的发展及电能的特点

（1）易于能量转换；（2）易于远距离传输；（3）易于调整和控制；（4）电能耗费低

2、对供配电的基本要求

供配电技术是研究电力的供应和分配问题。电力是现代工业生产的主要能源和动

力，做好供配电工作，是保证企业生产的正常进行和实现工业现代化的重要基础措施。

供配电工作要为工业生产和国民经济服务，搞好安全用电、节约用电、计划用电

（合称“三电”）工作，为满足供配电工作，必须达到以下要求：（1）安全（2）可靠

（3）优质（4）经济

二、电力系统的组成（二次能源）

（-）电力的生产和输送过程（发电厂、升压变电站、高压输电网、区域变电站、

高压配电网和电能用户）

发电厂区域变电所用户

从发电厂到用户的送电过程

（-）电力系统、电力网及动力系统的概念

通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个发电、

输电、变电、配电和用电的整体，称为“电力系统”。

发电厂与电力用户之间的输电、变电和配电的整体，包括所有变电所、各级电压

线路，称为“电力网”或“电网”。输电网，配电网HOKVo

电力系统加上发电厂的动力部分及热能系统和热能用户，称为“动力系统”。

（三）电力系统的结构

电网：地方电力网<35kv、区域电力网:110-220kv,超高压输电网-33Okv。

变电站：升压变电站和降压变电站。

电力系统额定电压：<100v,蓄电池和安全照明。

100V<u<1000V,工业和民用电器设备。

1000V以上，高压电气设备。

（四）电力生产的特点

（1）有机的整体。（2）动态平衡的相对稳定。（3）随机变化，实时调整。

三、发电厂和变电站类型

电能属于二次能源，一次能源包括煤炭、石油、天然气等。

（-）发电厂按其利用的能源不同，分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂以及

风力、地热、太阳能和潮汐能发电厂等类型。

1、水力发电厂

水电站的发电容量与水电站所在地点上下游的水位差（通称“水头”或“落差”）

和流过水轮机的水流量的乘积成正比，因此建造水电站，必须用人工的办法来提高水

位，通常水力发电厂有“坝后式水电站”、“引水式水电站"和''混合式水电站”。

2、火力发电站

“火电厂”利用燃料（煤、天然气、石油等）的化学能来生产电能。我国的火电

厂以燃煤为主。为了提高燃煤效率，现代火电厂都把煤块粉碎成煤粉，用鼓风机吹入

锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水烧成高温高压的蒸汽，推动气轮机转动，带动

与它联轴的发电机旋转发电。凝气式电厂和热电厂（电能、蒸汽和热水）。

3、核能发电厂

核能发电厂又称“原子能发电厂”简称“核电站”，它是利用原子核的裂变能来

生产电能的工厂，其生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆代替了燃煤锅炉。

（二）变电站类型

枢纽变电站（330-500KV）,地区重要变电站（220-330KV）和一般变电站110KV。

本次课讲述了电能的特点以及对供配电的基本要求以及发电厂、电力系统、电力网等

方面的基本知识；

课堂小结

思考与习题1、2、3

本章是对电能的基本了解，了解发电厂、电力系统、电力网等。理解电力系统中性点

布置作业

运行方式，掌握电能特点及其供配电要求，本章是概念论述，重在理论联系实际，举

课后小结

例说明，带领学生现场参观实习教学效果更好。

1.3电力系统的中性点运行方式

1、理解电力系统中性点的运行方式及特点。

重点：电力系统中性点的运行方式及特点。

教学目标课时

教材分析新授课

课时讲授法

课型清点人数：应到：实到：

教学方法我国电力系统中电源的中性点有三种运行方式：一种是中性点不接地；一种是中

组织教学性点经阻抗接地；另一种是中性点直接接地。前两种系统又称为''小接地电流的电力

教学过程系统”，后一种系统称为“大接地电流的电力系统”。

1、中性点直接接地的电力系统

中性点直接接地的电力系统发生单相接地时即形成单相接地短路。单相短路电流

比线路正常负荷电流大得多，对系统危害很大。因此这种系统中装设的短路保护装置

动作，切断线路，切除接地故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行。110KV及以

上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式。在低压配电系统中，三相四线

制的TN系统和TT系统也都采取中性点直接接地方式。

2、中性点不接地的电力系统

中性点不接地的电力系统中三相交流的相序代号统一采用A、B、Co系统正常运

行时，三个相的相电压〃八、UB、Uc是对称的，三个相的对地电容电流也是对称

的。这时三个相的对地电容电流的相量和为零因此没有电流在地中流过。各相对地电

压均为相电压。

当系统发生单相接地故障时，假设C相接地，这时C相对地电压为零，而A相对

°,°°°a°OO

地电压力=入+（一B相对地电压以=4+（一心）="M，由此可见，C

相接地时，完好的A、B两相对地电压均由原来的相电压升高到线电压，即升高为原

对地电压的百倍。

3、中性点经消弧线圈接地的电力系统

单相接地电容电流IC大于一定值时电力系统中性点就应改为经消弧线圈接地的运

行方式。

课堂小结

课后小结

1.4电力系统的供电质量及改进措施

1、掌握供配电系统的电压以及供配间电压的选择、电压的调整措施;

教学目标2、理解电力系统中性点的运行方式及特点。

重点：供配电系统的电压以及供配间电压的选择、电压的调整措施；

教材分析难点：电力系统中性点的运行方式及特点。

课时

课时新授课

课型讲授法

教学方法清点人数：应到：实到：

组织教学一、用户对供电质量的基本要求

教学过程1、安全性

2、可靠性

3、优质性

4、经济性指标

（一）、供电质量概述

供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。

电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量的主要指标有：频率偏差、电

压偏差、电压波动和闪变、高次谐波（电压波形畸变）及三相电压不平衡度等。

供电可靠性可用供电企业对用户全年供电小时数与全年总小时数（8760h）的百分

比来衡量，也可用全年的停电次数及停电持续时间来衡量。《供电营业规则》规定：供

电企业应不断改善供电可靠性，减少设备检修和电力系统事故对用户的停电次数及每

次停电持续时间。供电设备计划检修时，对35KV及以上电压供电的用户的停电次数,

每年不应超过1次；对10KV供电的用户，每年不应超过3次。

（二）、供电频率、频率偏差及其改善措施

1、供电频率及其允许偏差（f是发电厂调节发电机的转速，供配电系统中，f不可

调节）

《供电营业规则》规定：供电企业供电的额定频率为交流50HZ。

在电力系统正常状况下，供电频率的允许偏差为：电网装机容量在300万千瓦及

以上的，为+0.2HZ；电网装机容量在300万千瓦以下的，为+0.5HZ。

在电力系统非正常状况下，供电频率的允许偏差不应超过+L0HZ。

（三）、供电电压、电压偏差及其调整措施

1、供电电网和电力设备的额定电压

1）电网额定电压

电网（线路）的额定电压（标称电压）等级是国家根据国民经济的发展需要和电

力工业的发展水平，经全面技术经济分析后确定的，它是确定其他电力设备额定电压

的基本依据。

2）用电设备额定电压

由于用电设备运行时要在线路中产生电压损耗，因而造成线路上各点的电压略有

不同，如下图的虚线所示。

3）发电机额定电压

由于电力线路一般允许的电压偏差为+5%,即整个线路允许有10%的电压损耗，

因此为维持线路首端电压与末端电压的平均值在额定值，处于线路首端的发电机额定

电压应高于电网额定电压5%,如下图所示。

+5%-

“Z---二'〜-----------1

2、电压偏差及其允许值

U-U

1）电压偏差的定义：xlOO%

UN

2）电压偏差允许值

GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定：正常运行情况下，用电设备

端子处的电压偏差允许值（以UN的百分值表示）符合下列要求：

（1）电动机：规定为+5%

（2）照明：在一般工作场所为+5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所难以

满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%、-10%。

3提高电能质量的措施

电力设备也只有在额定电压下运行才能获得最佳的经济效果。

（1）采用无功功率补偿装置

（2）降低系统阻抗：在技术经济合理时，减少系统的变压级数，增大线路导线截

面，或以电缆取代架空线，都能有效的降低系统阻抗，减少电压降，从而缩小电压偏

差的范围。

（3）正确选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器。

（4）尽量使三相负荷平衡

（5）调整同步电机的励磁电流，超前或滞后运行，产生超前或滞后的无功功率，

改善系统的功率因数和调整电压偏差。

（6）采用电抗值最小的高低压配电线路方案。

工矿企业抑制电压波动措施：

（1）负荷大的设备，专用线路或变压器单独供电。

(2)较少系统阻抗。

(3)变配电站配电线路出口加装限流电抗器，限制故障时的短路电流。

(4)大型感应电动机进行补偿。

(5)低压供配电系统中采用电力稳压器稳压。

1.5工厂供配电系统的构成

工厂供配电系统：进入企业到分配到所有用电设备终端的整个电路。

包括：工厂总降压变电站、高压配电线路、车间变配电站、低压配电线路及用电设备。

一、工厂供配电系统的负荷及对供电电源的要求

电力负荷，既可指用电设备或用电单位(用户)，也可指用电设备或用电单位所耗

用的电功率或电流。

(~)电力负荷的分级

1.一级负荷

2.二级负荷

3.三级负荷

(-)各级电力负荷对供电电源的要求

L一级负荷对供电电源的要求

一级负荷属重要负荷，应有两个独立电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电

源不应同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将

其它负荷接入应急供电系统中。可作为应急电源的电源有：

①独立于正常电源的发电机组；

②供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；

③蓄电池；

④干电池。

2.二级负荷对供电电源的要求

二级负荷也属重要负荷但其重要程度次于一级负荷。二级负荷宜由两回线路供

电，供电变压器一般也应有两台。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由

一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电;

当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%二级

负荷。

3.三级负荷对供电电源的要求

三级负荷属不重要负荷，对供电电源无特殊要求。

二、工厂供配电系统设备组成。

组成：电力变压器、配电装置、保护装置、操作机构、测量仪表及附属设备。

电力变压器：

配电装置作用：接受和分配电能，配电装置包括：母线、开关、断路器、操作机构、

测量装置和仪用互感器。

三、电力负荷的类别

电力负荷按用途分，有照明负荷和动力负荷，前者为单相负荷，在三相系统中很难

三相平衡；后者一般可视为三相平衡负荷。按行业分，有工业负荷、非工业负荷和居

民生活负荷等。

四、工厂供配电系统布置

系统设备：开关设备、互感器、避雷器、熔断器、；连接母线。

户内式变配电站：高压配电室、变压器室、低压配电室。高压电容器室和值班室。

户外配电装置:

供配电装置和各设备间距离的要求

课堂小结

课后小结

第二章供配电系统一次设备

1、理解企业供配电系统高低压一次设备；

教学目标2、理解低压配电屏和组合式成套变电站；

3、掌握电力变压器的结构。

重、难点：1、理解企业供配电系统高低压一次设备；

教材分析学时

课时新授课

课型讲授法

教学方法清点人数：应到：实到：

组织教学本章首先讲述企业交配电所主的基本要求及一些典型的高低压设备方案，接着讲述

教学过程企业变压器的结构和特点，然后介绍企业变电所主变压器台数和容量选择的基本原则，

最后简介企低压配电屏和组合式变电站。

2.1电力变压器

一、电力变压器

(-)概述

电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能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。

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。工厂变电所都采用降

压变电器。

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。

电力变压器按调压方式分为无载调压和有载调压两大类，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为铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。

电力变压器按绕组型式分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器，用户变

电所大多采用双绕组变压器。

电力变压器按绕组绝缘和冷却方式分为油浸式、干式和充气式(SF6)等变压器.

其中油浸式变压器,又分为油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水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。

电力变压器按结构性能分为普通变压器、全密封变压器和防雷变压器等。用户变

电所大多采用普通变压器。

2、电力变压器的联结组别

我国过去差不多全采用Y,ynO联结的配电变压器，但近年来D,ynll联结的配电

变压器已得到推广应用。

电力变压器的每一个电压侧有三个绕组，高压侧绕组用A-X,B-Y,C-Z作为线段标

记，低压侧绕组用a-x,b-y,c-z作为线段标记。

变压器的高低压侧三项绕组，有星形和三角形连接方式。例如，高压和低压侧都

接成星形，是Y,Y（Y/Y）联接，若高压侧三角形，低压侧星星，则为D,Y（）.

（1）Y,ynO联结和D,ynl1联结的两种配电变压器

配电变压器采用D,ynll联结较之采用Y,ynO联结有下列优点：

1）对D,ynll联结变压器来说，其3n次（n为正整数）谐波励磁电流在其三角形

联结的一次绕组不致注入高压公用电网中去。更有利于抑制高次谐波电流。

2）D,ynll连接变压器的零序阻抗较之Y,ynO连接变压器的零序阻抗小得多，因此

D,ynll联结变压器二次侧的单相接地短路电流较之Y,ynO联结变压器二次侧的单相接

地短路电流大得多，从而更有利于低压侧单相接地故障的保护和切除

3）当接地单相不平衡负载时，由于Y,ynO联结变压器要求中性线（N线）电流

不超过二次侧绕组额定电流的25%,因而严重限制了接用单相负荷的容量，影响了变

压器设备能力的充分发挥。为此，GB500252—1995（供配电系统设计规范〉规定，低

压为TN及TT系统接地形式的低压电网中，宜选用D,ynll联结变压器。D,ynll联

结变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，其承受单相不平衡负载能力远比

Y,ynO联结变压器大

二、企业或车间变电所主变压器台数的选择

（一）主变压器台数的选择应遵循下列原则：

1）、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，

应采用两台变压器，以便其中一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、

二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压

器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源。

2）、对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可

考虑采用两台变压器，以便高峰负荷期间两台运行，而低谷负荷期间切除一台，以减

少变压器损耗。

3）、除上述情况外，一般三级负荷变电所可采用一台变压器。但是负荷集中而容

量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或以上变压器。

4）、在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

（-）企业或车间变电所主变压器容量的选择

1、只装一台主变压器的变电所

主变压器的额定容量Su应同时满足全部用电设备总的计算负荷S3。的需要，即SN.T>S30

2、装有两台主变压器的变电所

每台主变压器的额定容量S*应同时满足以下两个条件：

1）任一台变压器单独运行时，应能满足不小于总计算负荷60%的需要，即SvT

20.6s30

2）任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷S30O的需要，

即SN.T2s30（Itn）

（三）单台主变压（低压为0.4KV）的容量上限：低压为0.4KV单台主变压器容量，

一般不宜大于1250KV-Ao在确定变电所主变压器的容量时，应适当考虑负荷的发展。

主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择，经两三个方案的

技术经济比较，择优而定。

三、变压器容量和过负荷能力

1.变压器的容量

电力变压器的额定容量，是指它在20°C温度条件下，室外安装时，在规定的使用

年限内（一般规定为20年）连续输出的最大视在功率。一般规定，如果变压器安装地

点的年平均气温0O.avW2O°C,则年平均气温每升高1℃,变压器的容量应相应减小

1%。因此变压器的实际容量（出力）应计入一个温度校正系数K。。

（1）对室外变压器其实际容量为：

%=勺%r=（1To。

式中SN.T为变压器的额定容量。

（2）对室内变压器，由于散热条件较差，变压器进风口和出风口间大概有15°C

温差，因此处在室中间的变压器环境温度比户外温度大约高8℃,因此其容量要减

小8%。

=:SNT=（0.92一.go-

2.变压器正常过负荷

对于油浸式变压器，其允许过负荷包括以下两部分：

（1）由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷

（2）由于夏季欠负荷而在冬季考虑的过负荷

干式变压器一般不考虑正常过负荷。

3.变压器的事故过负荷

一般来讲，变压器在运行时最好不要过负荷，但是在事故情况下可以允许短时间较

大幅度地过负荷运行，但运行时间不得超过表规定的时间。

（三）电力变压器的并列运行条件

两台或多台变压器并列运行时，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

（2）所有并列变压器的阻抗电压必须相等

（3）所有并列变压器的联结组别必须相同

此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量与最小容量之比，

一般不宜超过3：1。

课后作业

课堂小结

课后小结

高低压一次设备

1、理解企业供配电系统高低压一次设备；

2、掌握常用的一次设备。

重、难点：1、理解企业供配电系统高低压一次设备；

教学目标学时

新授课

教材分析讲授法

课时清点人数：应到：实到：

课型本章首先讲述企业交配电所主的基本要求及一些典型的高低压设备方案，接着讲述

教学方法企业变压器的结构和特点，然后介绍企业变电所主变压器台数和容量选择的基本原则，

组织教学最后简介企低压配电屏和组合式变电站。

教学过程

一高压熔断器

文字符号：FU

图形符号：-S-

对电路及其设备进行短路和过负荷保护。

1.RN系列高压熔断器

RN系列高压熔断器主要用于3〜35kV电力系统短路保护和过载保护，其中RN1

型用于电力变压器和电力线路短路保护，RN2型用于电压互感器的短路保护。

2.RW系列高压跌落式熔断器

RW系列户外高压跌落式熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过

负荷保护。

2.低压熔断器

低压熔断器

低压熔断器主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护。

二、高低压开关设备

1、高压隔离开关

文字符号：QS

图形符号：-1一

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，可以通断一定的小电流。

2、低压隔离开关

3、高压负荷开关

文字符号：QL

图形符号：­+-

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。

4、低压负荷开关

5、高压断路器

用于接通和断开高压电路的开关设备

有灭弧装置，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。

文字符号：QF

图形符号：T—

类别：按其采用的灭弧介质分有油断路器、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器

等。油断路器分为多油和少油两大类，以油为灭弧介质，断流容量小、运行维护比较

困难，现已很少使用。

真空断路器以真空作绝缘和灭弧介质，

目前应用较广应用场合：在35kV配电系统及以下电压等级中处于主导地位。

六氟化硫（SF6）断路器其中

应用场合：适用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所，要求加工精度高，对其密

封性能要求更严。

6、低压断路器

低压断路器（文字符号为QF,图形符号与高压断路器相同）是一种能带负荷通断

电路，又能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸的一种开关设备。

三、互感器

互感器是电流互感器和电压互感器的合称。

（1）可使仪表和继电器标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A；电压互感

器副绕组的电压通常都规定为100V。

（2）可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘

水平，简化仪表构造，同时保证工作人员的安全。（3）可以避免短路电流直接流过测

量仪表及继电器的线圈。

（3）互感器与系统的联接

1.电压互感器

电压互感器简称PT（文字符号为TV,单相式电压互感器图形符号为O）,是变换

电压的设备。

（1）工作原理

电压互感器的基本结构原理：的丞它由一次绕组、二次绕组、铁芯组成。一次绕

组并联在线路上，一次绕组匝数较多，二次绕组的匝数较少，相当于降低变压器。二

次绕组的额定电压一般为100V。二次回路中，仪表、继电器的电压线圈与二次绕组并

联，这些线圈的阻抗很大，工作时二次绕组近似于开路状态。电压互感器的变压比用

Ku

式中，5八U*分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压，风、N?为一次绕组和二

次绕组的匝数。变压比Ku通常表示成如10/0.IkV的形式。电压互感器有单相和三相

两大类，在成套装置内，采用单相电压互感器较为常见。

（2）电压互感器的接线方式

电压互感器一次电压取决于一次侧连接的电网电压，不受二次影响。

电压互感器二次侧负载是测量仪表、继电器的电压线圈，近视工作在开路状态，二次

绕组不允许短路，在二次侧出口处安装熔断器或自动空气开关，应用过载和短路保护。

（3）互感器在三相电路中常见的接线方式：

（a）单相互感器接线八

ABCG[wT

TV

TV

TV

（b）两个单相接成v/v形

3）三个单相三绕组或三相代芯柱式三绕组电JK互感器接成丫。“,处

①采用一个单相电压互感器的接线（图4T9a）。供仪表和继电器测量一个

线电压，如用作做备用线路的电压监视。

②采用两个单相电压互感器接成V-V形接线（图4T9b）o供仪表和继电器测量三

个线电压。

③采用三个单相电压互感器接成%/%形（图4T9c）。供仪表和继电器测量三个线

电压和相电压。在小电流接地系统中，这种接线方式中的测量相电压的电压表应按线

电压选择。

外④采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式电压互感器接成

Yo/Yo/形（图4T9d）。其中一组二次绕组接成Y。，供测量三个线电压和三个相电压;

另一组绕组（零序绕组）接成开口三角形，接电压继电器，当线路正常工作时，开口

三角两端的零序电压接近于零，而当线路上发生单相接地故障时，开口三角两端的零

序电压接近100V,使电压继电器动作，发出信号。

（4）电压互感器使用注意事项及配置原则

①电压互感器在工作时，其一、二次侧不得短路

②电压互感器二次侧有一端必须接地

③电压互感器在接线时，必须注意其端子的极性

2.电流互感器

电流互感器简称CT（文字符号为TA,单二次绕组电流互感器图形符号为加），是变

换电流的设备。把大电流变为标准5A小电流。

LlKILI9Kl

（中三相星形

（1）工作原理和接线方式

电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是：一次绕组匝数少且粗,

有的型号还没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一次电路作为一次绕组（相当于1匝）；

而二次绕组匝数很多，导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中，二次绕

组与仪表、继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，工作

时电流互感器二次回路接近短路状

匕,=&空

态。&M

式中，LN、L分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值，风、N?为其一次和二次

绕组匝数。变流比一般表示成如100/5A形式。

（2）电流互感器在三相电路中有三种接线。

①两相式接线这种接线也叫不完全星形接线，在中性点不接地的高压系统中，广

泛用于测量三相电流、电能及作过电流保护之用，公共线上的电流为,&+乙=一八，如

图4-15a所示。

②两相电流差接线这种接线又叫两相一继电器式接线，流过电流继电器线圈的电

流为iT,其量值是相电流的右倍。这种接线适用于中性点不接地高压系统中，

作过电流保护之用，如图4T5b所示。

③三相星形接线由于每相均装有互感器，能反映各相电流，广泛用于三相不平衡

系统中（高压或低压系统），作三相电流、电能测量及过电流继电器保护之用，如图

4-15c所示。

（3）电流互感器使用注意事项

①电流互感器在工作时二次侧不得开路。

②电流互感器二次侧有一端必须接地

③电流互感器在接线时，必须注意其端子的极性

（4）电流互感器的配置原则：

课堂小结2.3低压配电屏和组合式成套变电站

1、低压配电屏和组合式成套变电站

课后总结重、难点：1、理解企业供配电系统高低压一次设备；

学时

新授课

讲授法

清点人数：应到：实到：

一、低压配电屏

二、组合式成套变电站

组合式成套变电所又称“箱式变电所”，其各个单元都由生产厂家成套供应，现场

组合安装即成。

组合式成套变电所分户内式和户外式两大类。户内式目前主要用于高层建筑和民

教学目标

用建筑群的供电。户外式则用于工矿企业、公共建筑和住宅小区供电。

教材分析

组合式成套变电所的电气设备一般分三部分：

课时

1、高压开关柜2、变压器柜3、低压配电柜。

课型

教学方法本次课主要讲解了供配电系统的一次设备构，需要大家在理解的基础上掌握，举例周围的变电站设

组织教学

备。

教学过程

课后总结

课后小结

第三章工厂供配电系统电气主结线

教学目标1、理解企业变配电所的主结线方案；

2、掌握企业变配电所的结构；

3、掌握企业线路的计算方法。

教材分析重、难点：1、理解企业变配电所的主结线方案；2、掌握企业变配电所的结构；3、

掌握企业线路的计算方法。

课时安排学时

教学内容本章首先讲述企业交配电所主的基本要求及一些典型的主结线方案，接着讲述企业交

配电所的所址选择、总体布置及各部分要求，然后介绍企业变电所主变压器台数和容

量选择的基本原则，接着讲述企业电力线路的基本结线方式和基本结构与敷设要求，

讲述导线和电缆截面的选择计算方法，最后简介企业供陪电系统电气安装图的基本知

识。

3.1概述

教学目标1、掌握配电所的选址原则；

2、掌握配电所的结构；

教材分析重点：配电所的选址原则及结构；

难点：配电所的结构；

课时课时

课型新授课

教学方法讲授法

班级人数：应到：实到：

组织教学

教学过程一、变配电所所址选择的一般原则

（一）企业变配电所所址的选择，应考虑以下原则：

1）尽量靠近负荷中心，以减少配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

2）进出线方便，特别是采用架空进出线时要考虑这一点。

3）接近电源侧，对总变、配电所特别要考虑这一点。

4）设备运输方便。尽量避开剧烈震动和高温场所。

5）不宜设在多尘和有腐蚀性气体的场所；当无法远里时，则应设在污染源的上风

侧。

7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水厂所的正下方，且不宜与上述所相邻。

8）高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建。

9）不应妨碍企业或车间的发展，并适当考虑今后扩建的可能。

（二）对于大型企业一般设立一个总降压变电所，企业或车间的负荷中心，可用下面

所讲的负荷指示图或负荷矩的计算方法近似地确定。

1、负荷指示图

负荷指示图是将电力负荷（计算负荷PQ按一定比例（例如以1mm面积代表若干

KW）用负荷的形式标示在企业或车间的平面图上。各车间（建筑）的负荷圆的圆心与

车间建筑的负荷“负荷中心”大致相符。负荷圆的半径r,由车间（建筑）的计算负

荷4=K“2得：唇,

式中，K为负荷贺的比例（KW/mn?）。

2、按负荷矩法确定负荷中心

（1）按负荷功率矩法确定负荷中心

设有负荷Pl、P2和P3（均表示有功计算负荷）。他们在任选的直角坐标系中的

坐标分别为Pl（XI,Yl）,P2（X2,Y2）,P（X3,Y3）。现假设总负荷

P=2PI=PI+P2+P3的负荷中心位于P（X,Y）处。因此仿《力学》求重心的力矩方

程可得：

XSP=SP।=PlX,+P2X2+P；iX3

ySP=SPf=Plyl+P2+P3y3

写成一般式为：

X£P=（2PiXi）

y2P=（ZPsyj

（2）按负荷电能矩法确定负荷中心

由于实际上各负荷的工作时间不同，因此负荷中心不可能是固定不变的。负荷中

心不只是与各负荷的功率有关，而且与各负荷的工作时间有关因此又提出了按负荷电

能矩确定负荷中心的方法，其负荷中心的坐标下式计算

ptxAx

x_E（.ii）_E（ii）

ptA

Y_E（iiy＞）_E（iyi）

一

二、变配电所的总体布置

（-）变配电所的作用

工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占有特别重要的地位。工厂变

配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。

变电所的作用是：从电力系统接受电能，经过变压器降压（通常降为0.4kV）,

然后按要求把电能分配到各车间供给各类用电设备。

配电所的作用是：接受电能，然后按要求分配电能。两者所不同的是，变电所中

有配电变压器，而配电所中没有配电变压器。

小型企业（用电量U000KV.A）一般只将6T0KV电压降为220/380V。

（二）车间变电多根据变压器安装地点分为以下形式：

（1）附设式变电所（2）露天变电所（3）独立式变电所（4）杆上变电站

（5）地下变电所

（三）车间变电所主要有以下两种类型的变电所。

1.车间附设变电所

附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。车间附设

变电所又分内附式和外附式。

内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。

外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性

也比内附设变电所要高一些。

2.车间内变电所

变压器室位于车间内的单独房间内，虽然这种车间内变电所占用了车间内的面积,

但它处于负荷的中心，因而可以减少线路上的电能损变压器室位于车间内的单独房间

内，虽然这种车间内变电所占用了车间内的面积，但它处于负荷的中心，因而可以减

少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。由于设在车间内其安全性要差一些，故适用

于负荷较大的多跨厂房内，在大型冶金企业中比较多见。

3.独立变电所

独立变电所是相对于车间附设变电所而言的，是指整个变电所设在与车间建筑物

有一定距离的单独区域内，通常是户内式变电所，周围几个车间供电，或向全厂供电,

设置独立变电所的原因

(1)相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；

(2)由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性

气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；

(3)中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所，向全厂各车间供电。

4.杆上变电所

变电器安装在室外电杆上，适用于315KVA及以下变压器，常用于用电负荷小的用

电单位。

5.建筑物及高层建筑物变电所

容量较大，负荷集中的民用建筑，经常采用在建筑物内设变电所的变电形式，变

压器一律采用干式变压器，高压开关一般采用真空断路器。

6.箱式变电站

箱体一般由底座，围板，隔板，门，顶盖组成，箱体内通常分高压室，低压室，

变压器室，常用于居民区用电。

(四)变配电所主接线设计的基本原则

1.变配电所电气主接线：按照电源情况、负荷性质、用电容量确定。

2.负荷等级

3.企业35KV,110KV,10KV主接线的特点.

⑴根据负荷等级，电源进线为1至2回路，重要企业自备热力发电厂。

(2)变压器台数一般不超过2台。

(3)6,10KV侧母线采用单母线或单母线分段制，一般不用双母线。

(4)35KV配电装置中，出线有两回时，一般采用桥型接线，当超过两回时，采用单母

线分段接线。

课后作业

课后小结

3.2企业常用电气主接线方式及特点

1、掌握常用电气主接线；

重点：常用电气主接线；

难点：常用电气主接线；

课时

新授课

教学目标

讲授法

教材分析

班级人数：应到：实到：

企业变配电所主接线通常采用母线制。母线是变电所的变压器或配电所的电源进线

课时

到各条线路之间的电气主干线。常用母线制三种：单母线制、单母线分段制和双母线

课型

制。

教学方法

一.高压配电所的主接线：企业符合容量较大＞1000KV.A设置高压配电所。

组织教学

教学过程1.单母线接线制。

优点：接线简单、清晰。使用的电气设备少，投资少。缺点：电源、母线或连接于母

线上的任何一个隔离开关发生故障，影响全部符合供电。

2单.母线分段制。

缺点：某分段上的母线、母线分段开关故障，电源通过一路供电，供电效率低。

提高供电质量，才去母线多分段或重要用户接在两段母线上，双回路供电。

3双.母线接线。

二、车间及小型企业变电所的主电路图

从车间变电所高压侧的主结线来看，分两种情况（1）有企业总降变压电或高压配

电所的车间变压所。其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在高

压配电线路的首端，即在总变、配电所的高压配电室内，而车间变压所一般只设变压

器室和低压配电室，其高压侧大多不装开关，或只装简单的隔离开关、熔断器(室外

为跌开室熔断器)、避雷器等，凡是高压架空进线，无论变压器装在户内还是户外，

均需装设避雷器来防止雷电波沿架空线侵入变压所击毁电力变压器及其他设备的绝

缘。而高压电缆进线时，避雷器是装在电缆的首端的，而且避雷器的接地端连同电缆

的金属外皮一起接地。这是变压器高压侧可不再装设避雷器。但是，如果变压器高压

侧为架空线加一段引入电缆的进线方式时，进线WL1,变压器高压侧仍应装设避雷器。

下面介绍小型变电所几种常见的主结线方案。

(-)只有一台变压器的小型变电所主电路图

只有一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采

用的开关不同，有以下三种类型方案：

1、高压采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主电路图只适于不重要的

三级负荷供电。

|670kV

|电^进线

\QS

ftlFU

\QF

TA6中中220/380V

WTT

高压采用隔离开关-熔断器的变电所主电路图

2、高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主要电路图也只适于对三级负荷供电。

mm

高压侧采用负荷开关-熔断器的变电所主要电路图

3、高压侧采用隔离开关断路器的变电所主电路图可供二级负荷及少量一级负荷。

(-)装有两台主变压器的小型变电所主电路图

1、高压无母线、低压单母线分段的变电所主电路图这种主接线可供一、二级负荷。

rmw

2、高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主电路图，可供二、三负荷；而有联络

线时，则可供一、二级负荷。

高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主电路图

3、高低压侧均为单母线分段的变电所主电路图（见图5-6）可供一、二级负荷。

高低压侧均为单母线分段的变电所主电路图

三、企业总降压变电所的主电路图

（-）只装有一台主变压器的总降压变电所主电路图通常采用一次侧无母线、二

次侧单母线的主结线，如图3T0所示。只适于三级负荷的工厂。

（二）装有两台主变压器的总降压变电所主电路图

1、一次侧采用内桥式结线、这种主结线的运行灵活性交好，供电可靠性较高，适

用于一、二级负荷的企业。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电

检修的机率较多、并且变电所的主变压所不需要经常切换的总降压变压所。

2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图

这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，也适于一、二级负荷的工

厂。这种外桥式结线适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适于经济运行需经

常切换主变压器的总降压变电所

wl

osg,

QF.

TI

of

os

装有一台主变压器的总降压变电所主电路图

采用外桥式结线的总降压变电所主电路图

3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图

这种主结线兼有上述两种桥式接线的运行灵活性的优点，但使用高压开关设备较

多，投资较大。可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。

4、一、二侧均采用双母线的总降压变电所主电路图

采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开

关设备也相应大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在企业变电所中很

少应用，主要用于电力系统的枢纽变电站。

课后作业

课堂总结

课后小结

3.3供配电线路母线、导线和电缆的选择

教学目标1、掌握常用线路导线的选择；

2、线路的热稳定与动稳定校验

教材分析重点：供配电线路导线的选择；

难点：供配电线路导线的选择；

课时

课时

课型

新授课

教学方法

讲授法

组织教学

班级人数：应到：实到：

教学过程

一、导线和电缆型式的选择

高压架空线路，一般采用铝绞线。当档距较大、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。

沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线。低压架空线路，也一

般采用铝绞线。

高压电缆线路，在一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，

例如在振动剧烈、有爆炸危险、高温及对铝有腐蚀的场所，应采用铜芯电缆。埋地敷

设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械操作可能的场所，可采用塑料护

套电缆或带外护层的铅包电缆。在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢

丝铠装电缆。敷设在电缆沟、桥架或穿管（排管）的电缆，一般采用裸铠装电缆或塑

料护套电缆。交联电缆宜优先采用。

低压电缆线路，一般也采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路，可采

用铜芯绝缘线。

二、导线和电缆截面选择的条件

为了保证供配电线路安全、可靠、优质、经济地运行，供配电线路的导线和电缆

截面的选择必须满足下列条件：

1.发热条件

导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流（即计算电流）时产生的发热

温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

2.电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超

过正常运行时允许的电压损耗。

3.经济电流密度

35KV及以上高压线路及电压35KV以下但距离长、电流大的线路，其导线和电缆

截面按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。企业内的10KV及以下线路，

通常不按此原则选择。

4.机械强度

导线（包括裸导线和绝缘导线）截面应不小于其最小允许截面。架空裸导线的最

小允许截面见附录表21,绝缘导线线芯的最小允许截面见附录表22。对于电缆，由于

它有内外护套，机械强度一般满足要求，不需校验。但需校验短路热稳定度。母线也

应校验短路稳定度。关于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。

三、按发热条件选择导线和电缆的截面

（-）三相系统相线截面的选择

按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量不小于通过相线的

计算电流，即LNL。

如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导

线的允许载流量应乘以温度校正系数：

对电容器的引入线，由于电容器充电时有较大的涌流，因此其计算电流应取为电

容器额定电流的L35倍。

必须注意，按发热条件选择导线和电缆截面时，还必须按式（4-61）或式（4-74）

来校验导线和电缆截面与其保护装置（熔断器或低压断路器保护）是否配合得当。

（二）中性线、保护线和保护中性线截面的选择

1.中性线（N线）截面的选择

三相四线制线路中的N线，要通过不平衡电流或零序电流，因此N线的允许载

流量不应小于三相系统中的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。

1）一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面A4的50%,即

A。20.5Ao

2）由三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线

电流相等，因此其中性线截面A。应与相线截面A”相同，即

Ao=O.5AlI，

3）三次谐波电流相当突