發(fā)電廠電氣技術教學大綱.doc

發(fā)電廠電氣部分課程教學大綱 課程代碼：023100課程名稱：發(fā)電廠電氣部分英文名稱：Electrical Equipments and Circuits in Power Plants 課程總學時： 60（其中理論課48學時,實踐12學時） 學分： 4課程類別：必修 課程性質： 專業(yè)核心課先修課程：電路、電機學、電力系統(tǒng)分析面向專業(yè)：電力系統(tǒng)自動化技術開課單位：電氣工程系一、課程的性質、地位和任務發(fā)電廠電氣部分是電力系統(tǒng)自動化技術專業(yè)的核心專業(yè)課，也是一門理論與實際結合較緊密的課程。本課程主要講述發(fā)電廠、變電所電氣一次系統(tǒng)的工作原理、基本結構、設計方法及運行理論，以及部分電氣二次系統(tǒng)的原理和技術。本課程的主要任務是從應用的角度出發(fā)，使學生掌握發(fā)電廠、變電站主接線基本形式、各類發(fā)電廠的接線特點、主接線設計方法、廠用電接線、配電裝置、主要電氣設備及其選擇方法、控制與信號以及電弧理論、發(fā)熱理論、電動力理論等內容。通過本課程的學習，使學生獲得必須的發(fā)電廠變電站電氣部分的基本知識和實踐技能，初步掌握發(fā)電廠、變電站電氣主系統(tǒng)的設計與計算方法，樹立理論聯(lián)系實際的觀點，培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為以后從事有關電氣設計、檢修、安裝、運行、維護及管理等工作奠定必要的基礎。二、課程的教學目標 （一）理論、知識方面 （1）了解不同類型發(fā)電廠的發(fā)電過程；掌握發(fā)電廠、變電站主接線基本形式；（2）理解導體發(fā)熱、電動力計算的實質，掌握計算方法；熟練掌握電氣設備的圖形符號和文字符號，熟悉其工作原理及應用場合； （3）理解最小安全凈距的概念，了解配電裝置的類型，掌握配電裝置的布置原則；（4）熟悉二次回路不同的接線方式，掌握斷路器的控制與信號電路的分析方法； （5）熟悉發(fā)電廠變電站運行操作的相關規(guī)程、規(guī)范；熟悉常用電氣設備使用的手冊；熟悉 3 110kV 發(fā)電廠變電站設計手冊。（二）能力、技能方面 （1）具有電氣設備選擇和校驗的能力，具有電氣元件安裝、調試的能力； （2）熟悉操作票制度和工作票制度，掌握常用電氣裝置之間倒閘操作的操作過程； （3）具備初步的中小型發(fā)電廠和變電所主接線設計的能力。 三、課程教學內容與要求 緒論 （1學時） 1.教學內容及基本要求 我國電力工業(yè)發(fā)展概況； 電力工業(yè)的發(fā)展前景；甘肅電力工業(yè)發(fā)展歷程及前景。 第1章 能源和發(fā)電 (3學時) 1.教學內容及基本要求 我國的能源政策；火力發(fā)電廠生產過程及特點（2學時）；水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠生產過程及特點。（1學時）。 2.重點、難點 重點：不同類型發(fā)電廠的特點。 難點：火力發(fā)電廠生產過程。 第2章 發(fā)電,變電和輸電的電氣部分 (3學時) 1.教學內容及基本要求 理解一次電路與二次電路的概念，掌握一次電氣設備的類型，掌握常用設備的功能；掌握300MW、600MW發(fā)電機組電氣部分接線特點及使用的主要電氣設備（2學時）；了解高壓交流輸變電的特點(選)。 2.重點、難點 重點：電氣主接線的概念，主要一次設備的功能；300MW、600MW發(fā)電機組電氣部分接線特點。 難點：發(fā)電機組電氣部分接線分析。 第3章 常用計算的基本理論和方法(5學時)1.教學內容及基本要求 掌握導體載流量計算的方法（2學時），了解運行溫度計算；掌握載流導體短路時發(fā)熱計算（2學時）；掌握載流導體短路時電動力計算（2學時）；了解電氣設備及主接線的可靠性分析(選學)。 2.重點、難點 重點：導體載流量計算的方法，載流導體短路時發(fā)熱計算。 難點：載流導體短路時發(fā)熱計算。 第4章 電氣主接線及設計(8學時) 1.教學內容及基本要求 了解電氣主接線的用途及基本要求，掌握電氣主接線的基本接線方式（4學時） 、掌握主變壓器的臺數(shù)、容量及型式選擇方式（1學時）；了解發(fā)電廠、變電所典型電氣主接線（2學時）； 能夠進行主接線設計方案的擬定和技術經濟比較（1學時）；掌握限制短路電流的方法（2學時）。 2.重點、難點 重點：各種電氣主接線基本接線形式及應用；主變壓器的臺數(shù)、容量及型式選擇方式；發(fā)電廠、變電所典型電氣主接線的分析與設計。 難點：帶旁路母線的接線、一臺半斷路器接線、角形接線電路分析； 電氣主接線的設計。 第5章 廠用電接線及設計 (6學時) 1.教學內容及基本要求 理解廠用電的基本概念，熟悉廠用負荷的分類（1學時）；掌握廠用電接線的設計原則和接線形式；掌握不同類型發(fā)電廠的廠用電接線（3學時）；熟悉負荷的統(tǒng)計方法及廠用變壓器的選擇（1學時）；掌握廠用電動機的自啟動校驗方法（1學時）。重點：廠用電接線的原則和接 線形式；不同類型發(fā)電廠的廠用電接線。 難點：電動機自啟動的校驗方法。第6章 導體和電氣設備的原理與選擇(12學時)1.教學內容及基本要求 理解電器設備選擇和校驗的一般條件（1學時）；理解電弧的產生、熄滅過程及滅弧條件（1學時）；理解高壓斷路器的滅弧原理及方法；掌握斷路器、隔離開關、互感器的原理和選擇方法（6學時）；掌握限流電抗器、高壓熔斷器、裸導體、電纜、絕緣子和套管的選擇方法（4學時）。 2.重點、難點 重點：電弧的產生和熄滅；斷路器、電流互感器及電壓互感器的工作原理和選擇。 難點：正確理解電弧的熄滅條件，互感器的接線形式及用法、誤差分析。 第7章 配電裝置(4學時) 1.教學內容及基本要求 了解供配電系統(tǒng)對配電裝置的基本要求及一般構成方法；掌握最小安全凈距的概念（1學時）；戶內、戶外配電裝置的形式及應用范圍（2學時）；了解發(fā)電機與配電裝置（或變壓器）的連接方式，發(fā)電廠和變電所的電氣設施總平面布置（1學時） 2.重點、難點 重點： 戶內、戶外配電裝置的形式及應用范圍。難點： 發(fā)電機與配電裝置（或變壓器）的連接方式。第8章 發(fā)電廠和變電站的控制與信號 (4學時)1.教學內容及基本要求 了解發(fā)電廠和變電站的控制方式，熟悉二次回路接線圖的類型及應用（2學時）；掌握斷路器的傳統(tǒng)控制方式（2學時）。重點：二次回路接線圖的類型及應用；斷路器的電磁控制電路分析。 難點：斷路器的電磁控制電路分析。 四、實踐教學內容與要求 實踐安排在課程內，共開設3個基礎性實踐，以現(xiàn)場參觀、現(xiàn)場演示為主，達到認知的目的。序號 實踐項目 基本目標 實踐類別 學時 1 發(fā)電廠生產過程參觀 了解發(fā)電廠生產過程，認識電廠中發(fā)電、變電、送電各環(huán)節(jié)的生產、運行、管理 綜合性 4 2 電器元件的現(xiàn)場認知 認識常用電器元件、功能及應用場所 綜合性 4 3 變電站運行工況演示實驗 能根據(jù)變電站的運行工況，處理不同的情況 綜合性 4 總 計 12 五、學時分配 序號 教學內容 講課 基礎實踐 合計 1 緒論 能源和發(fā)電 4 4 8 2 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 2 2 3 常用計算的基本理論和方法 6 6 4 電氣主接線及設計 8 4 14 5 廠用電接線及設計 6 6 6 導體和電氣設備的原理與選擇 10 4 16 7 配電裝置 4 4 8 發(fā)電廠和變電站的控制與信號 4 4 總計 44 12 56 六、大綱說明 1本課程的教學環(huán)節(jié)含課堂講授（用多媒體課件）、習題討論課、變電站參觀、課后習題、答疑和期末考試等，課程的延伸部分有課程設計和專業(yè)實習。 2在教學過程中，逐步推行多媒體教學；不斷進行教學方式方法的探索，重視培養(yǎng)學生的自學能力。3考核方式和成績評定 ：本課程的總成績由理論考試成績、平時作業(yè)與實驗課成績3部分組成，按百分制計。其中：理論考試成績占：75%（理論考試成績通過期末閉卷考試方式評定），平時作業(yè)成績占：15%（按每次作業(yè)完成情況評定）。實驗課成績占： 10% (依實驗課表現(xiàn)與實驗報告情況評定) 。理論考試為閉卷筆試，120分鐘，滿分100分，流水作業(yè)評分。 七、推薦教材與參考書目 1 熊信銀. 發(fā)電廠電氣部分(第三版).北京：中國電力出版社，2004. 2 范錫普發(fā)電廠電氣部分 (第二版).北京：中國電力出版社，1995 3 姚春球. 發(fā)電廠電氣部分 (第二版).北京：北京：中國電力出版社， 2007 4 劉增良. 電氣設備運行與維護.北京：中國電力出版社，2004. 5 章士杰. 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng).北京：中國電力出版社，1999. 本課程在專業(yè)培養(yǎng)目標中的定位與課程目標東北電力大學是一所教學研究型大學，主要培養(yǎng)具有一實兩創(chuàng)（實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神）特色的高級應用型技術和管理人才。 電氣工程及其自動化專業(yè)是我校骨干和特色專業(yè)，發(fā)電廠電氣部分是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程，擔負著培養(yǎng)突出一實兩創(chuàng)特色電力專業(yè)技術人才的重任。發(fā)電廠電氣部分課程主要講授電力系統(tǒng)規(guī)劃、設計與運行相關的理論和方法，是學生了解和掌握電力工業(yè)生產實踐、培養(yǎng)學生實踐能力和工程素質的的重要課程。目前我校電氣工程及其自動化專業(yè)生源情況十分良好，雖然我校屬于二類普通高校，但在很多省市的招生分數(shù)超過重點分數(shù)線，為了將基礎良好的學生培養(yǎng)成適應社會發(fā)展，具有素質高、實踐能力強的應用型人才，發(fā)電廠電氣部分課程組的全體教師團進進取，不斷改革與探索，從課程定位、教學理念、課程體系、實踐教學、實驗平臺建設等多全面加強課程建設。通過本課程的學習可以使學生較好地掌握電力系統(tǒng)設計的基本方面、電力系統(tǒng)高壓電氣設備的工作原理，以及電力系統(tǒng)實際操作技能，完成該門課程的學習可以使學生具備分析工程問題、解決工程問題的能力及必要的實際操作技能。知識模塊順序及對應的學時知識模塊順序及對應的學時本課程主要講述發(fā)電廠和變電所規(guī)劃設計及電氣一次系統(tǒng)的構成、運行的基本理論和各電氣設備的操作等內容，同時也講述了二次系統(tǒng)的基本原理。第1章 緒論（4學時）主要介紹我國電力工業(yè)發(fā)展概況；發(fā)電廠和變電所的類型及高壓電氣設備簡述第2章 電氣主接線（9學時）1.主接線的基本接線形式2.大型發(fā)電廠（變電所）主接線特點3.主接線的設計原則和步驟。第3章 廠用電（4學時）1.廠用電接線的原則和接線形式。2廠用變壓器（電抗器）的選擇。3.廠電電動機選擇，自起動校驗和投切中動穩(wěn)定分析第4章 導體的發(fā)熱，電動力（3學時）1.導體的發(fā)熱過程，熱量傳遞的過程和基本形式，熱平衡方程式的建立，導體長期發(fā)熱與短時發(fā)熱的計算，大電流導體的熱效應。2.導體短路時的電動力計算，動態(tài)應力分析。3.大電流封閉母線的發(fā)熱與電動力。第5章 主要電器設備原理及選擇（4學時）1.電器設備選擇的一般條件2.高壓斷路器的滅弧原理及選擇。3.電流互感器、電壓互感器的原理及選擇；導體、限流電抗器的選擇第6章 配電裝置（4學時）1.配電裝置的安全凈距。2.配電裝置的選型及設計原則；屋內外配電裝置舉例介紹；成套配電裝置3.發(fā)電廠總平面布置第7章 發(fā)電廠的控制和信號（4學時）1.斷路器的控制和信號接線。2.中央信號報警系統(tǒng)。3.發(fā)電廠（變電所）微機實時監(jiān)控系統(tǒng)。第8章 同步發(fā)電機的運行（4學時）1.同步發(fā)電機的主要參數(shù)及正常運行2.同步發(fā)電機的非正常運行及特殊運行方式。3.大型汽輪發(fā)電機的扭動穩(wěn)定與次同步諧振第9章 電力變壓器運行（4學時）1.變壓器的絕緣老化和負荷能力2.自耦變壓器的特點和運行方式。3.各類變壓器的并列運行分析課程的重點、難點及解決辦法課程的重點、難點及解決辦法本課程的重點：各電氣設備設計和運行的基本原理；電氣設備的基本構造；各電氣設備運行中需要注意的問題；各電氣設備如何進行配合倒換運行方式等；電氣主接線的形式，發(fā)電廠變電所電氣主系統(tǒng)的設計；如何根據(jù)電氣主接線的形式結合實際系統(tǒng)進行配電裝置的設計；電力系統(tǒng)如何取得二次信號進行控制，二次回路的設計構成等。本課程的難點：電氣設備理論內容如何與實際現(xiàn)場實物相結合，各電氣設備的原理如何闡述，電氣設備如何在現(xiàn)場進行相應的操作，電氣主接線的基本形式，如何結合電力系統(tǒng)的實際情況進行發(fā)電廠、變電所電氣主系統(tǒng)的設計。解決的辦法：結合課程的特點，課程組在負責人的帶領下從課程體系，理論課程內容、實踐教學、教學方法和教學手段等方面積極進行改革。1、精心優(yōu)化課程教學體系。構建課堂教學-實踐教學-課外培養(yǎng)立體化培養(yǎng)體系。將教學內容分類、分層，分別通過課堂教學、實踐教學、課外培養(yǎng)不同環(huán)節(jié)進行強化教學。2、數(shù)字仿真模擬教學系統(tǒng)進課堂。課堂教學與實踐教學有機結合，生動、形象、激發(fā)學生的學習興趣。由于教科書中的電氣設備即使有圖片，也是平面的，學生很難通過圖片認識實際電氣設備，并且有的電氣設備外觀上也非常相似。為了讓學生對電氣設備及其組成的系統(tǒng)有直觀的了解，課程組制作了形象的三維多媒體課件，通過圖文并茂的方式不僅認識了設備的外觀，并且在一定程度上對設備的構造也有了一定的了解。3、開展深入的實踐教學改革。實踐教學活動不僅能鞏固學生學到的理論知識，也能加強實際操作技能，實踐活動主要包括：工程課程設計，變電站數(shù)字仿真培訓系統(tǒng)，輸變電實訓系統(tǒng)和電力工程師知識競賽等活動。4、加強與電力企業(yè)的合作。充分利用原來和電力企業(yè)的關系，派學生到電力企業(yè)實習，聘請電力企業(yè)工程師進行講座。實踐教學的設計思想與效果實踐教學活動的設計思想是與工程實際零距離開展教學活動，構建了工程認知+數(shù)字仿真模擬+工程實訓+工程設計的立體化實踐教學體系，使得學生的實踐能力和工程素質得到了顯著的提升。1、工程認知建立了電力設備模型室，有火力發(fā)電廠、水電廠、核電廠、風力發(fā)電廠，以及不同電壓等級和接線方式的變電站、各種高壓電器的模型，可形象地演示電能生產的全過程和設備的結構，用于開展工程認知教育，使學生對發(fā)電廠電氣部分有直觀地認識和了解。2、工程設計通過課程設計使學生鞏固課程的理論知識，學習和掌握發(fā)電廠或變電所電氣部分設計的基本方法，擬定主接線，進行短路電流計算，選擇主要電氣設備繪制工程圖，寫出設計技術說明書培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設計的基本技能。、數(shù)字仿真模擬訓練通過數(shù)