教案比赛-王瑶.docx

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1、课程名称供配电技术课程性质专业主干课授课题目3.1短路电流计算教学内容分析短路电流计算在供配电技术这门课程中的前后联系性比较强，高低压电气设备的选择和校验以及导线和线缆截面的选择都要依据短路电流计算的结果展开，因此在授课过程中注意加强重难点的讲解，提示学生本节内容的重要性。学生分析本班学生是大三的学生，对于本节内容中涉及到的一些基础知识已经在之前的课程中学习过，因此对于本节内容的理解并不会很吃力，而且该班学生学习习惯良好、主动性强，通过本次课程的学习基本能够掌握短路电流的计算方法。教学目标1 .知识与技能了解短路的原因、后果及其形式；理解标幺值的概念；掌握欧姆法三相短路电流计算、掌握标幺制法三

2、相短路电流计算。2 .过程与方法通过本次课程的学习，使学生分析问题、解决问题的能力有所提升。3 .情感与价值观将思政元素恰当融入到课程知识点中，强化学生对社会主义制度的认同感，加深对“人类命运共同体”思想的理解，激发学生的民族自豪感，引导学生管理好自己的思想和言行，以及未来作为电力工程师所必须具备的社会责任感。培养学生优良的专业水平和职业道德操守。教学重点与难点教学重点：欧姆法三相短路电流计算、标幺制法三相短路电流计算教学难点：欧姆法三相短路电流计算、标幺制法三相短路电流计算教学方法与手段教学方法：讲授法、对比法、问题驱动法；教学手段：借助多媒体辅助，实现课程讲授的形象化展示。教学环节教学内容

3、教学过程备注引入新课以“2023年美国南部大停电”为切入点，引入世界电力工业史上几次较为严重的停电事故，分析导致事故发生的各方面因素以及带来的重大影响：1.2023年美国南部大停电，强降雪导致了大规模引入大型停电事故，以短路的原因、后果及其形式作为思停电，数百万用户断电，生活受到严重影响。2.2003年8月14日，美国和加拿大的100多座电厂，其中包括22座核电站自动“保护性关闭”，造成大面积停电，使5000万人的工作和生活受到了严重的影响。造成的经济损失每天多达250亿到300亿美元，成为堪比“911”事故的北美历史上最严重大停电事故。3.2005年5月25日，莫斯科南部、西南和东南市区发生

4、大面积停电事故。大停电使得莫斯科电网321座变电站全停，损失负荷3539.5MW。据估计，此次莫斯科大停电造成损失至少10亿美元。4.2002年1月21日，当时世界上最大的水电站一一伊泰普水电站突然出现故障，造成巴西经济最发达的南部、东南部和中西部10个州以及首都巴西利亚大面积停电4个多小时。圣保罗和里约热内卢这两个城市的地铁、无轨电车和电力列车全部停驶，路口的红绿灯全部熄灭，交通一片混乱。很多人被困在电梯里，等待消防队营救。世界上共发生过25次负荷损失800万千瓦的重大停电事故。在这个名单中，我们还没有发现中国大陆的身影。在这25次世界重大停电事故名单中，美国共有6次，累计负荷损失15142

5、万千瓦，占据榜首。政结合点，使学生充分理解停电所带来的对社会和经济的负面影响，强化学生对社会主义制度的认同感，加深对“人类命运共同体”思想的理解，同时又能够起到引出教学内容的作用；通过提问引出本节课的内容，在归纳总结环节由学生对其做出回答,8分钟。中国电力容量现已居世界首位，电网规模世界第-O但是，我国有史以来发生的最大一次电网事故，负荷损失380万千瓦，远未达到重大停电事故标准。除了技术层面的原因以外，还要归功于我们的国家电网。以美国为例，对比中国的国家电网，导致大停电的主要原因在于“美国没有一张真正意义上的国家级电网”，无法达到像我国电力系统这样强大迅速的统一调度能力。再进一步结合新冠感染

6、肺炎全球疫情，对比中国和其他国家的管控措施、力度和不同结果，强化学生对社会主义制度的认同感，加深对“人类命运共同体”思想的理解，激发学生的民族自豪感，引导学生管理好自己的思想和言行，以及未来作为电力工程师所必须具备的社会责任感。通过对以上内容的分析和讨论，提出2个课前思号题：1 .短路是如何产生的？2 .短路电流要如何确定？1.短路的原因产生短路的主要原因是：(1)电气设备载流导体部分的绝缘损坏；这部分内容主要结合PPT对各个知识点进行讲解，(2)由于工作人员不遵守操作规程而进行误操作；(3)飞禽及小动物跨接裸导体等,都可以造成短路。在“短路的危害”中，首先播放一个时2.短路的危害(1)短路危

7、害视频学习(2)提问：短路有哪些方面的危害？(3)短路造成的结果：短路电流超过正常工作电流几倍到几十倍,短路电流长3分钟的短路事故的视频，使学生更直观的看到短路故障所带来的危害，要产生很大的电动力和很高的温度,使故障元件和短路回路中其它元件损坏；短路电流流过线路产生很大电压降,使电网电压水平通过事故跳闸、火灾爆炸等惨痛的经验教训，告诫3.11短路的原因、后果及其形式下降,影响电气设备正常运行；不对称短路,尤其单相接地短路,不平衡电流产生较强的不平衡磁对周围的通讯网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统等产生干扰,影响其正常运行,甚至使其误动作；短路造成停电事故,越靠近电源短路,引起停电范围

8、学生责任性不强将会带来不可逆转的伤害，以学生的情感和心理影响，培养学生优良的专业水平就越大,给国民经济造成损失也越大；严重短路会影响电力系统运行的稳定性,可导致供电系统中同步发电机失步,解列、造成供电系统解列。3.短路的形式三相短路两相短路AA和社会责任感、职业道德操守；在给出短路危害的结论之前先引导学生总结结论，培养学生主动思考的自主学习能力；在这B三相电路电流单相短路两相短路电流/伊两相接地短路部分内容的最后结合各种短路形式的特点提出c4-7c1t三相短路电流计算的目的和意义，方面引出后面的教学内容，另一方面引起学生对接下来教学内容的重视.17分钟。单相短路电流两相接地短路电流/产,三相短

9、路属于对称性短路，其他形式短路均为不对称短路。远离电源的工厂供电系统中，三相短路电流最大，造成的危害也最为严重，并且供配电系统中高低压电器设备的选择和稳定性校验也是通过将器件参数和三相短路电流数值比对确定的。3.1.2欧姆法三相短路电流计算1三相短路电流和短路容量计算三相短路电流周期分量有效值计算公式：严二Uc.2百IZE1R&+公式说明：UC为短路点的短路计算电压，考虑电压损耗的线路首端电压值，注意：短路点所处线路不同，Uc数值不同！佐|和RE、X分别为短路电路的总阻抗模和总电阻、总电抗值。由于高压线路中，总电抗远比总电阻大，因此高压电路的短路电流计算一般只计电抗，不计电阻。对于低压侧短路时

10、，只有当网X/3时才需计入电阻。如果不计电阻，则三相短路电流周期分量有效值计算公式：f,=-3X三相短路容量为：s)=6ujf)通过分析短路电流计算公式可以发现电路结构确定后，首先需要确定线路中的总阻抗才能进行短路电流的计算。供配电系统中短路电流计算一般只考虑电力系统和变压器、线路的阻抗。2.电路阻抗值计算结合PPT对这部分内容进行讲解，从短路电流公式出发，分析每一个物理量含义，引出后面的教学内容，整体思路是从结果向其构成元素出发；对重点和难点内容：外的取值问题进行强调，25分钟。（1）电力系统的阻抗计算电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力系统的电抗，可由电力系统变电站馈电线出

11、口断路器的断流容量5”来估算，这里5。C就看作是电力系统的极限短路容量Sk,因此电力系统的电抗计算公式：Xs=詈，UC的含义与前面相同。（2）电力变压勃的阻抗值计算电阻值计算：由变压器的短路损耗A&近似计算：2/、2（IJR,故一SN为变压器的额定容量；A为变压器的短路损耗（亦称负载损耗）可以通过查表获得参数。电抗值计算：由变压器的短路电压七%近似地计算：Uk%nXtX1OO100,UCU：所以X%.近，/%为变压器的短路电压（亦称100SN阻抗电压）百分值，可以通过查表获得参数。（3）电力线路的阻抗计算线路的电阻Rwz：Rw1=RuIRO为导线、电缆单位长度的电阻，可查有关手册；/为线路长度

12、。线路的电抗Xw1：XW1=XO1X。为导线、电缆单位长度的电阻，可查有关手册；（4）总阻抗计算：当线路各部分阻抗值计算完毕后根据电路连接关系，即阻抗的串并联进行化简，求出总阻抗值。化简过程中有一个问题需要注意：当线路与短路点处于不同的电压等级时，即线路与短路点分别处于变压器的两侧时，线路阻抗应统一换算到短路点的短路计算电压去，阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。具体操作方法：例题1练习3.1.3标幺制法三相短路电流计算方法X式中R、X和&为换算前元件的电阻、电抗和元件所在处电压等级；*、X和U：为换算后元件的电阻、电抗和短路点的计算电压。某供电系统如图所示。已知电力系统出口断路器为SN1

13、O-IO团型。试求工厂变电所高压IOkV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。带领学生总结短路电流计算步骤：1首先绘出计算电路图将短路计算所需考虑的各元件的额定参数表示出来，并将各元件依次编号，确定短路计算点。2 .并计算电路中各主要元件的阻抗3 .画出等效电路图在等效电路图上，将被计算的短路电流所流经的主要元件表示出来，并标明各元件的序号和阻抗值，一般是个子标序号，分母标阻抗值（阻抗用复数形式R+jX表示）。4 .化简等效电路。通常只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出其等效的总阻抗。5 .计算短路电流和短路容量任一物理量的标幺值，为该物理量的实际

14、量与所选定的基准值的比值，以电流为例：为标幺值；乙为基准值，根据设计经验统一指定；/为实际电流值，则11-OId先由学生独立思考解题过程，然后对例题分析、计算过程进行讲解：对于本节的第个重难点结合例题进行强化，即2个短路点对应不同的UC电压！例题讲解完成后，引导学生总结欧姆法计算短路电流的计算步骤，使学生进一步掌握此方法，15分钟。结合PPT对这部分内容进行讲解，先引导学生在前面欧姆法计算公式的基础上推导标幺制法按标幺制法进行短路计算时，先选定基准容量、和基准电压UdO基准容量：通常取Sd=IOOMVA基准电压：取元件所在处的短路计算电压，即取Ud=UC。基准电流则按下式计算：=悬=矗基准电抗

15、：Xd=%=aSd1 .电力系统的电抗标幺值,Xs_USg_SdX1XIrUrSJSM2 .电力变压器的电抗标幺值X；=及=也幺/屋=,XdIOOSNsdSoc3 .电力线路的电抗标幺值-X-_XqI_X!Stf1XjurSjXJU；利用其等效电路图进行电路化简，求出其总电抗标幺值XK三相短路电流周期分量有效值的标幺值按下式计算（注：标幺值制法一般用于高压电路短路计算，通常只计电抗）二增=Uj6Xg=U；二1IdSd电UCSdXZX；由此可求得三相短路电流周期分量有效值为：炉=甲工二夕三相短路容量的计算公式为：Sf）=5uJp=当XZ通过以上内容分析可见，标幺值与短路计算点的的计算公式，然后再给出结论；最后结合公式强调标幺制法和欧姆法的不同及自身的优势,20分钟