发电厂电气技术教学大纲.doc

发电厂电气部分》课程教学大纲
    课程代码：023100
    课程名称：发电厂电气部分
    英文名称：Electrical Equipments and Circuits in Power Plants
    课程总学时： 60（其中理论课48学时,实践12学时）  学分： 4
    课程类别：必修     课程性质： 专业核心课
    先修课程：电路、电机学、电力系统分析
    面向专业：电力系统自动化技术
    开课单位：电气工程系
    一、课程的性质、地位和任务
    发电厂电气部分是电力系统自动化技术专业的核心专业课，也是一门理论与实际结合较紧密的课程。本课程主要讲述发电厂、变电所电气一次系统的工作原理、基本结构、设计方法及运行理论，以及部分电气二次系统的原理和技术。本课程的主要任务是从应用的角度出发，使学生掌握发电厂、变电站主接线基本形式、各类发电厂的接线特点、主接线设计方法、厂用电接线、配电装置、主要电气设备及其选择方法、控制与信号以及电弧理论、发热理论、电动力理论等内容。通过本课程的学习，使学生获得必须的发电厂变电站电气部分的基本知识和实践技能，初步掌握发电厂、变电站电气主系统的设计与计算方法，树立理论联系实际的观点，培养实践能力、创新意识和创新能力，为以后从事有关电气设计、检修、安装、运行、维护及管理等工作奠定必要的基础。
    二、课程的教学目标
    （一）理论、知识方面
    （1）了解不同类型发电厂的发电过程；掌握发电厂、变电站主接线基本形式；
    （2）理解导体发热、电动力计算的实质，掌握计算方法；熟练掌握电气设备的图形符号和文字符号，熟悉其工作原理及应用场合；
    （3）理解最小安全净距的概念，了解配电装置的类型，掌握配电装置的布置原则；
    （4）熟悉二次回路不同的接线方式，掌握断路器的控制与信号电路的分析方法；
    （5）熟悉发电厂变电站运行操作的相关规程、规范；熟悉常用电气设备使用的手册；熟悉 3 ～ 110kV 发电厂变电站设计手册。
    （二）能力、技能方面
    （1）具有电气设备选择和校验的能力，具有电气元件安装、调试的能力；
    （2）熟悉操作票制度和工作票制度，掌握常用电气装置之间倒闸操作的操作过程；
    （3）具备初步的中小型发电厂和变电所主接线设计的能力。
    三、课程教学内容与要求
    绪论 （1学时）
    1.教学内容及基本要求
    我国电力工业发展概况； 电力工业的发展前景；甘肃电力工业发展历程及前景。
    第1章 能源和发电 (3学时)
    1.教学内容及基本要求
    我国的能源政策；火力发电厂生产过程及特点（2学时）；水力发电厂、核能发电厂生产过程及特点。（1学时）。
    2.重点、难点
    重点：不同类型发电厂的特点。
    难点：火力发电厂生产过程。
    第2章 发电,变电和输电的电气部分 (3学时)
    1.教学内容及基本要求
    理解一次电路与二次电路的概念，掌握一次电气设备的类型，掌握常用设备的功能；掌握300MW、600MW发电机组电气部分接线特点及使用的主要电气设备（2学时）；了解高压交流输变电的特点(选)。
    2.重点、难点
    重点：电气主接线的概念，主要一次设备的功能；300MW、600MW发电机组电气部分接线特点。
    难点：发电机组电气部分接线分析。
    第3章 常用计算的基本理论和方法(5学时)
    1.教学内容及基本要求
    掌握导体载流量计算的方法（2学时），了解运行温度计算；掌握载流导体短路时发热计算（2学时）；掌握载流导体短路时电动力计算（2学时）；了解电气设备及主接线的可靠性分析(选学)。
    2.重点、难点
    重点：导体载流量计算的方法，载流导体短路时发热计算。
    难点：载流导体短路时发热计算。
    第4章 电气主接线及设计(8学时)
    1.教学内容及基本要求
    了解电气主接线的用途及基本要求，掌握电气主接线的基本接线方式（4学时） 、掌握主变压器的台数、容量及型式选择方式（1学时）；了解发电厂、变电所典型电气主接线（2学时）； 能够进行主接线设计方案的拟定和技术经济比较（1学时）；掌握限制短路电流的方法（2学时）。
    2.重点、难点
    重点：各种电气主接线基本接线形式及应用；主变压器的台数、容量及型式选择方式；发电厂、变电所典型电气主接线的分析与设计。
    难点：带旁路母线的接线、一台半断路器接线、角形接线电路分析； 电气主接线的设计。
    第5章 厂用电接线及设计 (6学时)
    1.教学内容及基本要求
    理解厂用电的基本概念，熟悉厂用负荷的分类1学时）；掌握厂用电接线的设计原则和接线形式；掌握不同类型发电厂的厂用电接线（3学时）；熟悉负荷的统计方法及厂用变压器的选择（1学时）；掌握厂用电动机的自启动校验方法（1学时）。
    重点：厂用电接线的原则和接 线形式；不同类型发电厂的厂用电接线。
    难点：电动机自启动的校验方法。
    第6章 导体和电气设备的原理与选择(12学时)
    1.教学内容及基本要求
    理解电器设备选择和校验的一般条件（1学时）；理解电弧的产生、熄灭过程及灭弧条件（1学时）；理解高压断路器的灭弧原理及方法；掌握断路器、隔离开关、互感器的原理和选择方法（6学时）；掌握限流电抗器、高压熔断器、裸导体、电缆、绝缘子和套管的选择方法（4学时）。
    2.重点、难点
    重点：电弧的产生和熄灭；断路器、电流互感器及电压互感器的工作原理和选择。
    难点：正确理解电弧的熄灭条件，互感器的接线形式及用法、误差分析。
    第7章 配电装置 (4学时)
    1.教学内容及基本要求
    了解供配电系统对配电装置的基本要求及一般构成方法；掌握最小安全净距的概念（1学时）；户内、户外配电装置的形式及应用范围（2学时）；了解发电机与配电装置（或变压器）的连接方式，发电厂和变电所的电气设施总平面布置（1学时）
    2.重点、难点
    重点： 户内、户外配电装置的形式及应用范围。
    难点： 发电机与配电装置（或变压器）的连接方式。
    第8章 发电厂和变电站的控制与信号 (4学时)
    1.教学内容及基本要求
    了解发电厂和变电站的控制方式，熟悉二次回路接线图的类型及应用（2学时）；掌握断路器的传统控制方式（2学时）。
    重点：二次回路接线图的类型及应用；断路器的电磁控制电路分析。
    难点：断路器的电磁控制电路分析。
    四、实践教学内容与要求
    实践安排在课程内，共开设3个基础性实践，以现场参观、现场演示为主，达到认知的目的。
序号
实践项目
基本目标
实践类别
学时
1
发电厂生产过程参观
了解发电厂生产过程，认识电厂中发电、变电、送电各环节的生产、运行、管理
综合性
4
2
电器元件的现场认知
认识常用电器元件、功能及应用场所
综合性
4
3
变电站运行工况演示实验
能根据变电站的运行工况，处理不同的情况
综合性
4
总 计
12
    五、学时分配
序号
教学内容
讲课
基础实践
合计
1
绪论 能源和发电
4
4
8
2
发电、变电和输电的电气部分
2

2
3
常用计算的基本理论和方法
6

6
4
电气主接线及设计
8
4
14
5
厂用电接线及设计
6

6
6
导体和电气设备的原理与选择
10
4
16
7
配电装置
4

4
8
发电厂和变电站的控制与信号
4

4
总计
44
12
56
    六、大纲说明
    1．本课程的教学环节含课堂讲授（用多媒体课件）、习题讨论课、变电站参观、课后习题、答疑和期末考试等，课程的延伸部分有课程设计和专业实习。
    2．在教学过程中，逐步推行多媒体教学；不断进行教学方式方法的探索，重视培养学生的自学能力。
    3．考核方式和成绩评定 ：本课程的总成绩由理论考试成绩、平时作业与实验课成绩3部分组成，按百分制计。其中：理论考试成绩占：75%（理论考试成绩通过期末闭卷考试方式评定），平时作业成绩占：15%（按每次作业完成情况评定）。实验课成绩占： 10% (依实验课表现与实验报告情况评定) 。
理论考试为闭卷笔试，120分钟，满分100分，流水作业评分。
    七、推荐教材与参考书目
    [1] 熊信银. 发电厂电气部分 (第三版).北京：中国电力出版社，2004.
    [2] 范锡普．发电厂电气部分 (第二版).北京：中国电力出版社，1995
    [3] 姚春球. 发电厂电气部分 (第二版).北京：北京：中国电力出版社， 2007 ．
    [4] 刘增良. 电气设备运行与维护.北京：中国电力出版社，2004.
    [5] 章士杰. 发电厂电气主系统.北京：中国电力出版社，1999.
本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
　　东北电力大学是一所教学研究型大学，主要培养具有"一实两创"（实践能力、创新意识和创业精神）特色的高级应用型技术和管理人才。 "电气工程及其自动化专业"是我校骨干和特色专业，《发电厂电气部分》是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业必修课程，担负着培养突出"一实两创"特色电力专业技术人才的重任。
　　发电厂电气部分课程主要讲授电力系统规划、设计与运行相关的理论和方法，是学生了解和掌握电力工业生产实践、培养学生实践能力和工程素质的的重要课程。目前我校电气工程及其自动化专业生源情况十分良好，虽然我校属于二类普通高校，但在很多省市的招生分数超过重点分数线，为了将基础良好的学生培养成适应社会发展，具有素质高、实践能力强的应用型人才，《发电厂电气部分》课程组的全体教师团进进取，不断改革与探索，从课程定位、教学理念、课程体系、实践教学、实验平台建设等多全面加强课程建设。
　　通过本课程的学习可以使学生较好地掌握电力系统设计的基本方面、电力系统高压电气设备的工作原理，以及电力系统实际操作技能，完成该门课程的学习可以使学生具备分析工程问题、解决工程问题的能力及必要的实际操作技能。
知识模块顺序及对应的学时
知识模块顺序及对应的学时
　　本课程主要讲述发电厂和变电所规划设计及电气一次系统的构成、运行的基本理论和各电气设备的操作等内容，同时也讲述了二次系统的基本原理。
第1章  绪论（4学时）
　　主要介绍我国电力工业发展概况；发电厂和变电所的类型及高压电气设备简述．
第2章  电气主接线（9学时）
　　1.主接线的基本接线形式．
　　2.大型发电厂（变电所）主接线特点．
　　3.主接线的设计原则和步骤。
第3章  厂用电（4学时）
　　1.厂用电接线的原则和接线形式。
　　2．厂用变压器（电抗器）的选择。
　　3.厂电电动机选择，自起动校验和投切中动稳定分析．
第4章  导体的发热，电动力（3学时）
　　1.导体的发热过程，热量传递的过程和基本形式，热平衡方程式的建立，导体长期发热与短时发热的计算，大电流导体的热效应。
　　2.导体短路时的电动力计算，动态应力分析。
　　3.大电流封闭母线的发热与电动力。
第5章  主要电器设备原理及选择（4学时）
　　1.电器设备选择的一般条件．
　　2.高压断路器的灭弧原理及选择。
　　3.电流互感器、电压互感器的原理及选择；导体、限流电抗器的选择．
第6章  配电装置（4学时）
　　1.配电装置的安全净距。
　　2.配电装置的选型及设计原则；屋内外配电装置举例介绍；成套配电装置．
　　3.发电厂总平面布置．
第7章  发电厂的控制和信号（4学时）
　　1.断路器的控制和信号接线。
　　2.中央信号报警系统。
　　3.发电厂（变电所）微机实时监控系统。
第8章  同步发电机的运行（4学时）
　　1.同步发电机的主要参数及正常运行．
　　2.同步发电机的非正常运行及特殊运行方式。
　　3.大型汽轮发电机的扭动稳定与次同步谐振．
第9章  电力变压器运行（4学时）
　　1.变压器的绝缘老化和负荷能力．
　　2.自耦变压器的特点和运行方式。
　　3.各类变压器的并列运行分析． 
课程的重点、难点及解决办法
课程的重点、难点及解决办法
　　本课程的重点：各电气设备设计和运行的基本原理；电气设备的基本构造；各电气设备运行中需要注意的问题；各电气设备如何进行配合倒换运行方式等；电气主接线的形式，发电厂变电所电气主系统的设计；如何根据电气主接线的形式结合实际系统进行配电装置的设计；电力系统如何取得二次信号进行控制，二次回路的设计构成等。
　　本课程的难点：电气设备理论内容如何与实际现场实物相结合，各电气设备的原理如何阐述，电气设备如何在现场进行相应的操作，电气主接线的基本形式，如何结合电力系统的实际情况进行发电厂、变电所电气主系统的设计。
　　解决的办法：结合课程的特点，课程组在负责人的带领下从课程体系，理论课程内容、实践教学、教学方法和教学手段等方面积极进行改革。
　　1、精心优化课程教学体系。构建"课堂教学-实践教学-课外培养"立体化培养体系。将教学内容分类、分层，分别通过课堂教学、实践教学、课外培养不同环节进行强化教学。
　　2、数字仿真模拟教学系统进课堂。课堂教学与实践教学有机结合，生动、形象、激发学生的学习兴趣。由于教科书中的电气设备即使有图片，也是平面的，学生很难通过图片认识实际电气设备，并且有的电气设备外观上也非常相似。为了让学生对电气设备及其组成的系统有直观的了解，课程组制作了形象的三维多媒体课件，通过图文并茂的方式不仅认识了设备的外观，并且在一定程度上对设备的构造也有了一定的了解。
　　3、开展深入的实践教学改革。实践教学活动不仅能巩固学生学到的理论知识，也能加强实际操作技能，实践活动主要包括：工程课程设计，变电站数字仿真培训系统，输变电实训系统和电力工程师知识竞赛等活动。
　　4、加强与电力企业的合作。充分利用原来和电力企业的关系，派学生到电力企业实习，聘请电力企业工程师进行讲座。
实践教学的设计思想与效果
　　实践教学活动的设计思想是与工程实际零距离开展教学活动，构建了"工程认知+数字仿真模拟+工程实训+工程设计"的立体化实践教学体系，使得学生的实践能力和工程素质得到了显著的提升。
1、工程认知
　　建立了电力设备模型室，有火力发电厂、水电厂、核电厂、风力发电厂，以及不同电压等级和接线方式的变电站、各种高压电器的模型，可形象地演示电能生产的全过程和设备的结构，用于开展工程认知教育，使学生对发电厂电气部分有直观地认识和了解。
2、工程设计
　　通过课程设计使学生巩固课程的理论知识，学习和掌握发电厂或变电所电气部分设计的基本方法，拟定主接线，进行短路电流计算，选择主要电气设备绘制工程图，写出设计技术说明书．培养学生独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。
、数字仿真模拟训练
　　通过数字仿真系统可以形象地看到配电装置的立体布置，通过数字仿真培训系统可以模拟现场的操作，例如如何进行两票操作，如何进行电力系统的远程调度，二次信号如何采集与传输等。通过模拟培训生动形象化课程内容，使内容易于理解与接受，提高了学生工程感知能力和实践能力。
4、输变电运行操作培训
　　通过实际操作培训培养的学生不仅初步具备了工程师的素质，也增强了学生的自信力和动手能力。
5、开展服务于课程学习的丰富多彩的课外培养活动
　　结合课程内容，以及培训仿真内容，组织电力专业知识竞赛、电力仿真操作运行竞赛、吸引学生进入教室的课题组开展科研活动，和组建兴趣小组参与学校校园供电网的设备清查、运行参数测试、以及电网优化运行方案。