河南理工大学现代供电技术总结自动化考试大纲

河南理工大学现代供电技术总结自动化考试大纲

供电技术

课程编号：06110541适用专业：自动化考试方式：闭卷、笔试学时数：48学时学分数：3学分执笔者：王福忠一、课程的性质与设置目的和要求

《供电技术》是为电气工程及其自动化专业开设的专业限选课，也可作为自动化等其他专业的选修课。通过本课程的学习，使学生初步掌握110KV及以下工矿企业供电系统运行维护和设计计算所必须的基本理论和基本知识，为今后从事工矿企业供电技术工作打下良好的基础。

《供电技术》是一门实践性很强的专业课。要求学生不仅要掌握本课程的基本理论和基本知识，更重要的是能理论与实践相结合，用所学过的基本理论和基本知识去分析和解决供电过程中的实际问题。这些可以从实验、实习、课程设计和毕业设计中加强锻炼和提高。

二、课程内容与考核目标

第一章供电系统

1、目的与要求：供电系统是电力系统的一个重要环节。通过本章的学习，要求学生对供电系统有一个整体的了解。并掌握其中的一些基本概念和基本理论。2、课程内容：电力系统，供电系统及其接线方式，电网中性点运行方式。3、考核知识点：电力系统，电力网，电力负荷分级及对供电的要求，电力系统的电压，接线方式，中性点运行方式。

4、考核要求：理解电力系统和电力网的基本概念、电力负荷分级及对供电要求，重点掌握电力系统的电压等级及额定电压的基本概念、电压损失和电压偏移等基本概念和电压损失的计算；线路接线方式和变电所的主接线方式，重点掌握桥式接线方式和单母线分段的接线方式及其优缺点和适用范围；掌握电网中性点运行方式，其中重点掌握各种运行方式的优缺点及适用范围。

第二章负荷计算

1、目的与要求：负荷计算是电气设备选择、主变选择、线路及导线选择以及继电保护整定计算中的常用的一种计算，也是供电技术最基本的计算之一，因此，要求学生必须掌握负荷计算的计算方法，其中重点掌握需用系数法，二项系数法和利用系数法要理解，其它方法只作了解。

2、课程内容：负荷曲线、负荷计算的方法、企业负荷的确定与变压器选择。3、考核知识点，需用系数，年最大负荷、年最大负荷利用小时，计算负荷等一些基本概念，需用系数法，功率因数及其提高功率因数的意义。

4、考核要求：理解需用系数、年最大负荷、年最大负荷利用小时、计算负荷等概念，掌握需用系数的涵义，需用系数法以及提高功率系数的意义。

第三章短路电流

1、学习目的及要求：短路电流是电气设备选择、运行方式的确定以及继电保护中常用的一种计算，也是供电技术最基本的计算之一，因此，要求学生必须掌握短路电流计算。其中重点掌握有名制和标么制两种计算方法，有限容量的短路计算和不对称短路计算中的对称分量法要理解，其它方法只作了解。

2、课程内容：短路电流的基本概念，短路的暂态过程，无限大容量短路计算、有限容量的短路计算，大功率电动机对短路电流的影响，不对称短路计算以及短路电流的电动力效应及热效应。

3、考核知识点：暂态过程中的短路电流的组成、冲击电流、最大、最小运行方式、无限大电源容量、短路的种类、有名制法、标么值法，对称分量法的基本概念、短路电流的动热效应及设备的动热稳定性。

4、考核要求：掌握短路的种类、冲击电流、标么值、对称分量法的一些基本概念，掌握有名制和标么制两种短路电流计算方法，其中重点掌握有名制的计算方法，其它内容均要理解。

第四章高压电器设备选择

1、学习的要求：高压电器是组成电力系统的重要组成部分和必须采用的设备，其中选择计算也是供电技术中最基本的计算之一，因此，要求学生掌握设备选择计算，其中重点掌握电弧的产生与熄灭的机理，高压断路器、隔开开关以及仪用互感器的特点、功能及应用场合。

2、课程内容：开关电弧、电器选择的一般原则，高压开关设备的选择，母线及其绝缘子的选择、限流电抗器的选择，仪用互感器。

3、考核知识点：电弧产生与熄灭的机理，高压断路器的种类、功能、特点，隔离开关的功能特点，仪用互感器的使用注意事项，隔离开关不能带电操作的原因及后果。高压断器的选择计算。

4、考核要求：重点掌握电弧产生与熄灭的机理，高压断路器的功能特点，仪用互感器的使用注意事项，隔离开关不能带电操作的原理及后果。高压断器的选择计算过程要清楚，负荷开关、熔断器的特点、功能及其选择计算要理解，限流电抗器和母线绝缘子的选择计算可作了解。

第五章电力线路

1、学习目的与要求：架空线及电缆是电力线路必须的输电线，也是电力系统的重要的组成部分。因此，要求学生必须掌握线路截面的选择计算。

2、课程内容：电力线路概述，架空导线截面的选择，电缆的截面选择，电力电缆安装运行与维护。

3、考核知识点：电缆的种类，经济电流密度、经济截面、电压损失、线路截面的选择原则。

4、考核要求：重点掌握经济电流密度，经济截面和电压损失的基本概念，掌握高压线路截面的选择原则及步骤，分布负荷的电压损失计算要掌握。电缆线路的选择要理解，其它内容可作了解。

第六章继电保护

1、学习目的与要求：继电保护的牵涉供电的安全性，要求学生必须掌握继电保护的原理，设置及整顶计算以及三段式保护的相互配合。掌握变压器的保护，对自动装置也要理解。

2、课程内容：继电保护基础，电网相间短路保护、方向保护、差动保护、小接地电流系统的单相接地保护、变压器保护、高压电动机、电容器的保护以及自动装置。

3、考核知识点：继电保护的基本要求，电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数数；电流保护的接线方式及接线系数，过流保护的整定原则及整定计算，速断保护和限时速断保护的整定原则，三段式保护各段保护的保护范围及选择性实现的方法，电流电压联锁速断保护的涵义，单相接地保护方法的类型，变压器保护的设置及各种保护的原理。高压电动机和高压熔断器保护的设置，自动重合闸和备用电源自动投入的涵义、功能及用途。

4、考核要求：掌握继电保护的基本要求，电流继电器的返回系数，电流保护的接线方式及线系数，重点掌握过流保护的整定原则及整定计算，重点掌握变压器保护的设置及各种保护的原理，对三段式保护的保护范围，选择性配合及实现方法要理解，其它内容可作了解。

第七章过电压及其保护

1、学习目的与要求：过电压及其保护直接牵涉供电的安全性和系统的绝级水平，要求学生必须掌握大气过电压的产生及其保护原理及其装置，对内部过电压也要理解。另外，保护接地的原理及其相关的基本概念要掌握。

2、课程内容：大气过电压，雷电冲击波沿导线的传播，防雷保护装置。变电所与线路的防雷，内部过电压、变电所的保护接地。

3、考核知识点：过电压的种类及其产生的原因，防雷保护措施及其保护装置，保护接地的基本概念。

4、考核要求：掌握过电压的种类及其产生的原因，重点掌握防雷保护措施及其保护装置，重点掌握避雷针、避雷线、阀型避雷器的防雷原理，重点掌握变电所的雷害来源及其相应的保护措施，重点掌握保护接地的基本概念，其它内容可作理解。内部过电压可作一般性了解。

三、有关说明和实施要求

（一）．为使考试内容具体化和考试要求标准化，本大纲在列出考试内容的基础上，对各章规定了考核目标，包括考核知识点和考核要求。明确考核目标可使应考者能够进一步明确考试内容和要求，更有目的地系统学习教材，使考试命题更加明确命题范围，更准确地安排试题的知识能力层次和难易度。

本大纲在考核目标中，按照识记、领会、应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。三个能力层次是递进等级关系。各能力层次的含义是：

识记：能了解有关的概念、知识的含义，并能正确地认识和表达，是低层次的要求。

领会：在识记的基础上，能全面理解把握基本概念、基本性质、基本定理、基本方法和基本计算，能掌握有关概念、原理、方法和计算，是较高层次的要求。

应用：在领会的基础上，能运用基本概念、基本定理、基本方法分析和解决有关的理论和实际问题。这里包括简单应用和综合应用，其中综合应用是最高层次的要求。

（二）．关于教材和主要参考书教材：

供电技术王崇林等主编煤炭工业出版社201*参考书：1．《煤矿供电》崔景岳主编煤炭工业出版社19982.《供用电技术》蓝之达主编，中国电力出版社，19983．《实用供配电技术问答》柳春生主编机械工业出版社201*（三）．关于命题考试的若干规定1．本大纲各章所规定的基本要求、知识点都是考试内容。考试内容要覆盖到章，并适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。

2．本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致是：“识记”占20%，“领会”占30%，“简单应用”占30%，“综合应用”占20%。

3．要合理安排试题的难易程度。试题的难易程度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的一般比例为：2：3：3：2。

4．本课程考试可采用的主要题型有：判断题、填空题、名词解释题、问答题、计算题等五种题型。

扩展阅读：河南理工大学现代供电技术总结第一章 供电系统

第1章供电系统

第一节电力系统基础一、电力系统

发电厂一般建在燃料、水力等丰富

的地方，与用户距离一般很远。为降低输电线路的电能损耗，发电厂的电能经过升压变压器再经输电线路传输（高压输电）；经高压输电线路送到距用户较近的降压变电所，经降压分配给用户。连接发电厂和用户之间的环节称电力网，由各级变电所和电力线路组成。发电厂、电力网和用户组成的统一整体

称为电力系统,起着电能生产、变换、输送、分配和消费的作用。

电力系统电力网~发电机升压变压器输电线路降压变压器电能用户一次系统（高电压）：在工程实际中，常把发电、输变电和配电等环节叫做一次系统。二次系统（低电压）：保证一次系统安全/可靠/经济运行的信息系统及其操作机构。包括继电保护、测量和调度等环节。

供配电系统

工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。1．总降压变电所:总降压变电所负责将35～110kV的外部供电电压变换为6～10kV的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。

2．车间变电所:车间变电所将6～10kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。

3．配电线路:配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。

主要电气设备符号电力变压器(T)

隔离开关(QS)不允许带电流操作负荷开关(QL)只能分断工作电流断路器(QF)能分断任何电流

电流互感器(TA)相当于一个电流源，二次最大输出电流为5A，为电流表、功率表、电度表等提供电流。电压互感器(TV)相当于一个小型变压器，二次最高输出100V标准电压。

母线(WB)是解决一个电源与多个负荷之间供电的好办法，又叫汇流排。在原理上母线是电路上的一个电气接点，起着接受、集中和分配电能的作用。

二、电力负荷的分类及对供电的要求级别停电影响一级人身伤亡，重大设备损坏，政治经济上重大损失允许停电时间备用电源投入时间，特别重要负荷不允许停电对供电电源要求举例两个独立电源供电双回路供电无特殊要求二级政治、经济造成较大损失，设备局部损坏大量减产等允许短时停电几分钟三级不属于一、二级的负荷停电影响不大炼钢厂的炼钢炉、医院、人民大会堂纺织厂，化工厂电力系统运行应满足的基本要求

1.安全：包括设备安全及人身安全2.可靠:保证不间断的供电3.优质：电能质量

4.经济：电厂煤耗、电网网损、节约用电

三、电力系统的额定电压

电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。

电力网额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济上的合理性、电机电器制造工业的水平等因素，经全面研究分析，由国家制定颁布的。从电气设备制造的角度和电力工业的发展来看，额定电压等级不宜过多。

电网（线路）额定电压等级:低压：380V,660V高压：3，6，10，35，110，220，330，500kV用电设备:用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。

发电机:发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。

变压器:变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。

变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。

第一种情况比用电设备额定电压高10%:其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。

第二种情况比用电设备额定电压高5%:当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。线路的平均额定电压

线路的平均额定电压指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。由于线路始端最大电压比电网额定电压高10%，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高5%。各级分别为：0.4kV，3.15kV，6.3kV,10.5kV,37kV，63kV，115kV，230kV，346kV，525kV。

例1.已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。GT1T2

～L110kVL2L3110kV6kVM图1.2.1例1.2.1图发电机G的额定电压：UNG=1.05UNL1=1.05×10=10.5（kV）

变压器T1的额定电压：U1NT1=UN.G=10.5（kV）(变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压)

U2NT1=1.1UNL2=1.1×110=121(kV)变压器T1的变比为：10.5/121kV

变压器T2的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV）

U2NT2=1.05UNL3=1.05×6=6.3(kV)(变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。)

变压器T2的变比为：110/6.3kV

四、电能的质量指标

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。1．电压

UUN理想：幅值恒为额定值的三相对称正弦电压

U%100%U(1)电压偏差：电网实际电压与额定电压之差N实际电压偏高或偏低对用电设备的运行有影响

以照明日炽灯为例，电压升高，则光效高，但寿命减少；电压降低，则光效严重下降。

U(2)电压波动：电压波动是指电压的急剧变化。maxUmin100%UN大容量冲击性负荷（电弧炉等）运行时，剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变化，从而导致电网发生电压波动；

引起灯光闪烁；使电动机转速脉动、电子仪器工作失常等。电压闪变：电压波动引起灯光闪烁，对人眼产生的刺激效应。

(3)高次谐波：当电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。

产生原因：电力系统自身谐波；用户方面：大功率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。

危害：供电系统能耗增大；电气设备尤其是静电电容器过流、绝缘老化加快；干扰自动化装置和通信设施的正常工作。2.频率

频率的质量是以频率偏差来衡量。我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差不得超过±0.5Hz，容量大于3000MW的用户，频率偏差不得超过±0.2Hz。3.电压波形

电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。一、对电力系统接线方式的要求

安全可靠规定条件和规定时间内保证不中止供电的能力

操作方便，运行灵活

能适应系统或本厂所的各种运行方式且运行方式相互转换灵活。经济合理投资费用和运行费用。便于发展

具有初期终期扩建的灵活方便性三、变电所的主接线

变电所的电气主接线是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路。（一）有汇流母线的主接线

母线（bus）实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。

有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线形式，按母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接线两大类。1．单母线接线

常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制（1）单母线制单母线制形式如图所示，是有汇流母线的主接线中结构最为简单的一类。在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一母线上。

单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或连接于母线上的任一隔离开关发生故障或检修时，都将影响全部负荷的用电。

（1）单母线分段接线

为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性，可采用断

路器分段的单母线接线，如图所示，图中的QF3称为分段断路器。

2.双母线接线

对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接线，可靠性不能满足要求时，可考虑采用

双母线接线，如图所示。W1为工作母线，W2为备用母线，其间通过断路器QF连接起来，QF称为母联断路器。

(二）无汇流母线的主接线

前面分析的各种有母线的主接线形式中所采用的断路器数目一般都大于连接回路的数目，造成整个配电装置占地面积大，建设成本高。对于一些对经济性要求较高的场合，在满足主接线可靠性要求的前提下，可考虑采用无汇流母线的主接线。

常见的有单元式接线和桥式接线。1.单元式接线线路-变压器组接线

单元式接线用于只有一回进线和一回出线的场合，只有一种运行方式，如图所示。这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电。2.桥式接线

当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数相同，且取消进线或出线断路器时的特殊情况，将此时的母线分段断路器称为桥断路器。

桥式接线可分为：内桥式接线、外桥式接线、全桥式接线

（1）内桥式接线L1L2桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧），则称为内桥式接线，如图(a)所示。

内桥式接线的特点是：线路的投切比较方便，变压器

QF1QF2

的投切比较复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常投切的场合。QF3

(1)L1故障

QS1

仅QF1跳闸，T1及其它回路继续运行

T1T2

(2)T1检修①断开QF3、QF1，再拉开QS1，出线l1停电

L1②关合QF和QF1，恢复L1供电。

(2)外桥式接线

桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为外桥式接线，如图(b)所示。QS2外桥式接线的特点和内桥相反：它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。

(1)L1故障

QS1①QF3和QF1同时自动跳闸，T1被切除

②断开QS2，合QF1和QF3，恢复T1运行。QF1

(2)T1检修仅停QF1和QS1（3）全桥式接线跨接桥居中，进线回路与变压器均装有断路器，称为T1全桥式接线。

特点：适应性强，供电可靠性高，操作方便，运行灵活，容易扩展成单母线分段的中间变电所；缺点是设备多，投资大，占地面积大。适用于负荷较大，对供电要求较高的大型终端变电所。

L2

QF3

QF2

T2

第四节电网中性点运行方式

电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。

特点：三相对称交流系统中性点电位为零。

电力系统中性点有三种运行方式：(1)中性点直接接地大电流接地系统(2)中性点不接地

(3)中性点经消弧线圈接地小电流接地系统

中性点运行方式的选择：主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。一、中性点不接地方式

A正常运行时

负荷UA＋UB＋UC＝0IA＋IB＋IC＝0

BCCCCIC结论：三相电压对称，三相导线对地电容电流也是对称的，三相电容电流相量之和为零，这说明

a.电路图没有电容电流经过大地流动。

适用范围3kV~60kV的电力系统

单相金属性接地故障时(C相)

UAICA

ICBIB0

ICCIA00IPEIC0UCUBb.矢量

0UCU(U)UUBBCBC负荷U(U)UUAACACC相接地时，系统的接地电流为A、B两相对地电容电流之和。I(II)IE3ICAECACBIE3IC0/XC3UA/XC3IC0ICAUA

即一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流IC0的3倍。

中性点不接地系统单相接地故障的结论0

a.故障相对地电压降为零；非故障相对地电压升高为线电压，且相位相差60。因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，绝缘投资所占比重加大，显而易见，电压等级越高绝缘投资越大。

b.三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行，但允许继续运行

的时间不能超过2h。

c.接地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性的电弧。

如果接地电流大于30A时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气

设备和可能引起多相相间短路。

如果接地电流大于5A~10A，而小于30A，则有可能形成间歇性电弧；间歇性电弧容

易引起弧光接地过电压，其幅值可达（2.5~3）U，将危害整个电网的绝缘安全。如果接地电流在5A以下，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。

二、中性点经消弧线圈接地方式

消弧线圈？安装在变压器或发

A电机中性点与大地之间的具有

ICAB负铁芯的电感线圈

当发生单相接地故障

荷ICB时，接地故障相与消弧C线圈构成了另一个回

ICICC路，接地故障相接地电ICCICBICALIL流中增加了一个感性

CCC电流，它和装设消弧线

圈前的容性电流的方

向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，使电弧易于自行熄灭，从而避免了由此引起的各种危害，提高了供电可靠性。

ICA

ICBICC

ILIPE

消弧线圈的补偿方式

负荷全补偿方式：按IL=IC选择消弧线圈的电感，使接地故障点电流为零，此即全补偿

方式。即使电容电流被完全补偿，故障点还是会流过一个不大的电阻电流。欠补偿方式：按IL过补偿方式：按IL>IC选择消弧线圈的电感，此时接地故障点有剩余的电感电流流过。

三、中性点直接接地

特点：1、供电可靠性不如电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地方式。如发生单相接地时即形成单相接地短路，接地相电流很大。2、迅速切除接地相甚至三相，供电中断，可靠性低3、非故障相对地电压不变，电气设备的绝缘水平只需按电力网的相电压考虑，可以降低工程造价。3、适用于110KV及以上系统；4、380/220V低压供电系统（方便接单相负荷）

电力系统、电力网、电力负荷分级及其各自的供电方式；额定电压（用电设备的额定电压，发电机及变压器的额定电压5%（？），10%（？））；电能的三个质量指标；无备用系统的接线方式（单回路放射式、干线式）；有备用系统的接线包括哪几种；桥式接线的特点及分类；单母分段及单母线制接线；最大运行方式（22）及最小运行方式（22）；对于大中型工矿企业及重要的城区35kv变电所，其最佳运行方式为全分列运行；电网中性点运行方式分类及其各自的特点；对于380v/220v低压配电系统，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式。

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