供配电技术

本教材是高职高专电气自动化技术专业引进国际先进的CDIO工程教育理念，进行CDIO项目式课程改革配套教材，是应CDIO课程改革的需要而编写的。本教材是主要针对供配电技术的应用，与哈尔滨电气设备厂合作选取来自企业的真实项目，并将知识和技能融入到项目中，使学生在完成项目构思、设计、实现和运行的过程中，学到知识，掌握技术和技能。

专业教材编写说明
前言
项目一供配电系统主电路的设计1
【项目构思】1
一、项目分析1
二、相关知识2
（一）企业供配电的意义、任务及基本要求2
（二）电力系统、供配电系统的组成2
（三）电力系统的额定电压7
（四）电力系统的中性点运行方式11
三、110kV变电站主电路的设计构思16
【项目设计】16
一、供配电系统一次设备的选型18
（一）电力变压器与互感器18
（二）高压一次设备、高压配电柜29
（三）低压一次设备、低压配电屏45
二、供配电线路结构设计56
（一）企业变配电所主接线的基本结构56
（二）供电线路导线与电缆截面积的选择65
三、照明供电及其设计69
（一）照明标准与照明方式69
（二）常用照明光源与灯具71
（三）照度计算77
（四）照明供电系统80
【项目实现】84
一、供配电一次系统设计实例84
二、供配电一次系统设计实施87
三、企业配电线路的安装88
（一）电力线路的接线方式88
（二）电力线路的结构与敷设92
【项目运行】101
【工程训练】103
项目二供配电系统控制与保护电路的设计106
【项目构思】106
一、项目分析106
二、继电保护的相关知识107
（一）继电保护的基本知识107
（二）常用的保护继电器108
（三）继电保护装置的接线方式111
（四）带时限的过电流保护112
三、电力变压器继电保护的相关知识113
（一）变压器的气体保护114
（二）变压器的过电流保护、电流速断保护、过负荷保护117
（三）变压器的差动保护117
（四）变压器低压侧的单相保护117
四、供配电系统中二次回路的相关知识117
（一）二次回路接线图的基本绘制方法117
（二）二次回路的操作电源120
（三）高压断路器的控制和信号回路120
五、继电保护电路的设计构思123
【项目设计】125
一、工程概况125
二、负荷数据126
三、负荷分级与供电电源128
（一）负荷等级与容量128
（二）供电电源128
（三）电压选择与电能质量128
四、电力变压器的选择129
（一）变压器形式与台数129
（二）变压器容量选择129
【项目实现】130
一、供配电系统控制与保护电路的设计前期准备130
二、供配电系统控制与保护电路的设计安装及工艺要求130
三、变电所操作电源设计130
四、交流所用电设计131
五、继电保护设计132
（一）设计思路132
（二）整定计算132
六、二次接线设计133
【项目运行】141
一、供配电系统控制与保护电路的设计整机调试与运行141
二、供配电系统控制与保护电路的设计控制项目验收141
【知识拓展】142
一、继电保护与二次接线设计中的常见问题142
二、供配电系统的绝缘监视装置与电测量仪表143
（一）绝缘监视装置143
（二）电测量仪表144
【工程训练】147
项目三电力负荷与短路电流的计算148
【项目构思】148
一、项目分析148
二、相关知识149
（一）电力负荷与负荷曲线的有关概念149
（二）短路的原因、类型与危害151
三、负荷计算的设计构思152
【项目设计】152
一、电力负荷的计算154
（一）企业电力负荷的计算154
（二）尖峰电流及其计算160
二、短路电流的计算161
（一）无限大容量电力系统供电时短路过程的分析161
（二）三相短路电流的计算162
（三）两相短路电流的计算164
（四）单相短路电流的计算165
（五）短路电流的效应与设备短路稳定度的校验165
三、功率因数与节约电能技术168
【项目实现】173
（一）项目任务书173
（二）负荷计算174
（三）无功功率补偿计算177
（四）短路电流计算178
【项目运行】179
一、项目运行步骤179
（一）高压线路导线的选择179
（二）低压线路导线的选择180
（三）变电所主变压器的容量选择180
二、考核标准181
【知识拓展】181
一、安全、环保、节约用电181
（一）电气安全技术181
（二）人体触电常识183
（三）电气安全与接地保护185
（四）触电的急救与处理187
（五）雷电与过电压概述190
（六）防雷设备191
（七）防雷保护措施196
（八）环保、节约用电的意义与途径197
二、供配电系统的维护与巡检198
【工程训练】204
附录205
附录A供配电系统的运行管理制度205
附录BCDIO项目报告模板215
参考文献217

前言本书是国家骨干高职院校哈尔滨职业技术学院重点建设项目——电气自动化技术专业进行CDIO项目式课程改革而编写的系列配套教材之一；以电气自动化技术专业“订单培养、德技并重”的人才培养模式为指导，引入国际先进的CDIO工程教育理念，采用“项目导向、任务驱动”教学模式，是高职院校进行供配电类课程的项目式课程改革非常实用的配套教材。其主要特色如下： 1）通过对企业变电所的深入调研，与相关企业合作共同编写本书。从岗位工作分析着手，引入新技术，结合供配电技术的特点，精选教学内容，突出工程应用，确定了三个项目，这些项目都是来自供配电企业的真实项目。将供配电技术所涉及的知识点和技能点有效地融入项目之中，同时内容中加入了供配电系统的国家标准和企业常用的相关制度，使学生的学习和训练更加有的放矢。 2）引入国际先进的CDIO工程教育理念，按照供配电产品研发到产品运行的生命周期，将这些项目分为构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate）四个阶段。学生以团队的方式完成项目，以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习，不仅让学生在完成项目的过程中学习知识、掌握技能，更重要的是培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，将学生培养成高端技术技能型人才。 3）按照技术技能型人才的培养目标，在强调培养学生实践操作技能的同时，还保持供配电技术的完整性，使学生通过项目的学习和训练，掌握完整的供配电技术，为学生今后的可持续发展奠定基础。 本书按照企业供配电系统的结构组成和设计要求，设置了三个项目:供配电系统主电路的设计、供配电系统控制与保护电路的设计、电力负荷与短路电流的计算。 本书编写分工如下：哈尔滨职业技术学院刘卫民编写了项目一，哈尔滨信息工程学院马玉志编写了项目二；哈尔滨职业技术学院孙福才编写了项目三，哈尔滨职业技术学院马乐、谢吉龙参与了项目部分内容的编写。全书由哈尔滨职业技术学院刘卫民主编并统稿，哈尔滨电器设备厂王冠奎、哈尔滨职业技术学院崔兴艳主审。 本书在编写过程中，与哈尔滨电器设备厂、哈尔滨电机厂有限责任公司等企业进行合作，得到了企业专家和专业技术人员的大力支持。哈尔滨大电机研究所孙玉田副所长对本书提出了许多宝贵意见和建议，在此特表示衷心的感谢。由于编者水平所限，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。 编者