基于国标的规范化教学实践

刘锡昌

摘 要：培养高职电专业学生“认真、细致、专业、规范”的专业素质更加重要，将国家标准引入到教学情景中，一方面可以达到概念要严格定义，既科学又规范；另一方面，树立电能的质量意识。其实，任何有目的的工作都需要科学规划、合理布置、优化运行，认真细致规范的作风必须从学生抓起，从实际课程教学做起。

关键词：专业 规范 国标

菏泽职业学院新能源应用技术系，第一专业是光伏發电技术与应用，属于发电工程类专业，培养目标是“高素质的新能源发电工程类技术技能型人才”，毕业生以后主要从事电力工程方面的职业，应当具有相应的专业知识和基本技能，而培养“认真、细致、专业、规范”的专业素质更加重要，把提升职业素养贯通于教学过程之中方便而有效。[1]

一、概念要强调，定义须严格

《供配电技术》是继《电工电子技术》、《电力电子技术》之后的专业主干课程，学习目的是掌握供配电系统的相关设备及其功能，初步掌握负荷计算、短路计算、线缆选择方法，了解电能质量及相关标准。课程内容涉及众多的国际标准与行业规范，从概念和术语到原理和方法都能对应相关的标准（或设计手册），为了科学、规范的学习有必要正本求源，把国家标准融入教学过程。

GB/T156-2007《标准电压》是学习本课程的基本标准，其中对电力网络、设备的标准电压给以明确规定，在术语和定义中“标称电压”叙述为”用以标志或识别系统电压的给定值”，如标称电压1000V以内三相三/四线交流系统及相关设备的标准电压是220/380v、380/660v、1000v三个电压等级，对应的数值分别是相电压及线电压有效值，单一数值指的是系统线电压。[2]

GB/T2900.50-2008《电工术语 发电 输电及配电通用术语》中，“电压等级”叙述为“在电力系统中使用的标称电压值系列”；本标准的补充术语中关于“高压”明确定义为：“电力系统中高于1kV、低于330kV的交流电压等级”。

GB/T156-2007《标准电压》在电压1-35kV区段，交流三相系统及相关设备的标准电压为：系统标称电压为3、6、10、20、35kV，对应设备最高电压分别为：3.6、7.2、12、24、40.5五个等级；关于设备最高电压，标准当中也有表述，供电设备的最高电压是用以表示“绝缘及其他特性”，设备的最高电压就是该设备可以应用的“系统最高电压”的最大值，“系统最高电压”定义为：“在正常运行条件下，在系统的任何时间和任何点上出现的电压的最高值，不包括瞬变电压，比如，由于系统的开关操作及暂态的电压波动所出现的电压值。”而国标GB/T12325《电能质量 供电电压偏差》，对10kV系统供电电压偏差限值为7%，这就意味着设备绝缘能力相对于标准是有富裕的。[3]

并且，城市配电的10kV电压网络，通过架空线路或者地下电缆深入到各负荷集中区域，学生经常都能看见，有充分的感性认识；另外学生在认识实习时，曾经对山东的农光互补示范项目-“合者光伏电站”有初步了解，它们属于MW级中型光伏发电站，并网电压就是35kV。

实际上，GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》中，对电网的定义是：“输电、配电的各种装置和设备、变电站、电力线路或电缆的组合。他把分布在广阔地域内的发电厂和用户联结成为一个整体，把集中生产的电能配送到众多个分散的电能用户。---这里特别指电力变压器二次侧的输电网络。”相对而言，在GB/T2900.50-2008《电工术语 发电 输电及配电通用术语》中电力网定义为“输电、配电的各种装置和设备、变电站、电力线路或电缆的组合。”显得比较单薄。然而，后者关于电力系统的定义比较全面：“发电”是“将其他形式的能量转换成电能的过程”，“输电”是“从发电站向用电地区输送电能”，“变电”是“通过电力变压器的电能传递”，“配电”是“在一个用电区域内向用户供电”。

再结合教材把电力系统概括为“发、输、变、配、用”五个字，内容就更加丰富，并且“供配电”三个字的理解也明朗起来，可以理解为“电网属于大供电系统，配电属于小范围供电”。[4]

二、电能重质量，供电有标准

供电质量包括电能质量和供电可靠性，电能质量国家有标准，分别是：1.GB/T12325《供电电压偏差》；2.GB/T12326《电压波动和闪变》；3.GB/T《电网谐波》4.GB/T15543《三相电压不平衡》；5.GB/T15945《系统频率偏差》；6.GB/T18481《过电压》。其中，电压偏差（偏差相对标称电压百分比）对不同的电压等级有限值，35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%，20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的7%，220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%和-10%，并且指出：“对供电点短路容量比较小，供电距离比较长的用户，由供、用双方协议

确定”。[5]

这里“供电点短路容量”，在GB/T156-2007《标准电压》中：“供电点”是指“供电部门配电系统与用户系统的电气联结点”，短路容量在GB/T2900.50-2008《电工术语 发电 输电及配电通用术语》中定义为：“在系统一点上的短路电流与约定电压（通常指运行电压）之乘积”。关于“运行电压”，本标准中定义为“正常情况下，系统的指定点在指定时刻的电压值。”

在GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》中，关于电能质量表述为：“光伏系统向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量应当受控，在电压偏差、频率、谐波和功率因数方面应当满足实用要求并且符合标准。出现偏离标准的越限状况，系统应能检查到这些偏差并且将光伏系统与电网安全断开。”同时指出：除非另有要求，应当保证在并网光伏系统电网接口处可以测量到所有电能质量参数（电压、频率、谐波等等）。

在《JG16民用建筑电气设计规范---2008》中，明确指出：“当供电电压为35kV时，用电单位的一级配电电压宜采用10kV，；低压配电电压应当采用220/380V。”而且，明确指出：电动机、照明及无特殊要求的用电设备，电压偏差均可以符合5%的要求。这里显然与《电压偏差》国家标准有区别，这方面的标准及规范对电力线路的线缆选择提供了计算依据，尤其是低压线缆的计算，在实际的生活环境中，更具有指导价值。

电能质量之“电压波动”，在GB/T12326《电压波动和闪变》中，定义为：“电压方均根值（有效值）一系列的变动或者连续的改变。”

引起电压变动的“波动负荷”定义为“生产运行过程中周期性或者非周期性地从供电网络中取用变动过来的负荷。例如：炼钢电弧炉、电弧焊機等等”，“电压变动”的定义是“电压有效值曲线上相邻两个极值之差，以系统标称电压的百分数表示。”一般计算用“d（%）”标记。

标准列出了电压波动的限值，如：低中压系统（≤1kV，1kV-35kV），变动频度1000次/h及以内，规定的电压变动值d（%）是1.25。

同时，对于电压变动的计算给出几种方便的公式，比如：当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为时，可以用下式计算

这里提到了“有功功率和无功功率”，在GB/T2900.50-2008《电工术语 发电 输电及配电通用术语》中，有明确的定义：

有功电能是指“可以转换为某种其他形式能量的电能。”

无功电能是指“在交流系统内，与电力系统和其所接设备的运行有关的电场和磁场之间连续交换的电能。”

三、短路需计算，手册来相见

《供配电技术》中有专门一章短路电流的内容，重点是短路的概念及对称三相短路的电流计算，短路电流计算的目的是对系统线缆的力/热效应进行效验，对电气设备的动/热稳定性进行效验，以及选择和整定保护装置，确定主接线方案等等。

短路电流计算内容重要并且复杂，有一定的理论性，对高职学生难度不小。因此，把短路有关的概念搞清楚，把计算应用的理念和方法弄明白，然后以案例教学方法为主线，配合任务教学手段，达到初步掌握短路电流计算的目的。

短路电流计算以在“无穷大系统”模型下展开，把对称三相电路简化为单相电路来处理。“短路”在GB/T15544.1-2013《三相交流系统短路电流计算 第一部分》中定义为：“两个或多个导电部分之间意外或有意的导电通路，使得这些导电部分之间的电位差等于或接近于零。”“对称短路”在《工业与民用配电设计手册.第三版》（以下简称手册）明确定义为“电力系统为对称的三相系统，并假设三相短路是同时产生的。”

关于三相交流系统的短路包括对称短路（也称为三相短路）和不对称短路，不对称短路分为两相短路和单相短路（包括单相接地故障），《手册》中在基本概念部分明确指出：通常，三相短路电流最大，当电流点发生在发电机附近时，两相短路电流大于三相短路电流；当短路点靠近中性点接地的变压器时，单相短路电流也有可能大于三相短路电流。

GB/T15544.1-2013《三相交流系统短路电流计算 第一部分》中，明确指出：短路点的等效电压源法，是一种简洁实用的短路电流计算方法，计算结果一般情况下具有可以接受的精度。并且同时明确了适用于系统标称电压范围是500kV内（50/60Hz）。国标中“等效电压源”定义为“”，是为计算正序系统短路电流，而加于短路电路的理想电压源，这个等效电压源是唯一的有源电压。

等效电压源定义中，是系统标称电压，c称为电压系数，它跟短路点的位置等有关，它的取值有专门的表格。比如在允许电压偏差为6%的380/400V低压系统取值是1.05，也就是教材中的计算电压，可以理解为短路点所在线路的最高电压或首端电压。

综上所述，为了提高学生的专业素养及学习能力，将国家标准引入到教学情景中是有必要的，一方面可以达到概念要严格定义，既科学又规范，避免了因为教材编写质量造成的影响；另外，树立电能的质量意识，发电用电有国际标准和相应的规范，配电也是需要设计，否则电能质量就得不到保证，电力系统的安全可靠运行就得不到保障。其实，任何有目的的工作都需要科学规划、合理布置、优化运行，认真细致规范的作风必须从学生抓起，从实际课程教学做起，在教育教学活动中融入标准和规范意识，唯有如此才能达到培养高素质人才的要求。

参考文献

[1]GB/T156-2007《标准电压》

[2]GB/T2900.50-2008《电工术语发电输电及配电通用术语》

[3]GB/T12325《电能质量供电电压偏差》

[4]GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》

[5]GB/T12326《电压波动和闪变》