发电厂电气部分课程实施大纲.docx

发电厂电气部分课程实施大纲目录1 .教学理念3.课程介绍32 .教师简介4.先修课程43 .课程目标4.课程内容56. 1课程的内容概要56. 2教学重点、难点及参考学时77 .课程实施97. 1教学单元一91.1 2教学单元二147.3 教学单元三167.4 教学单元四207. 5教学单元五237. 6教学单元六277 . 7教学单元七318 .8教学单元八357. 9教学单元九387. 10教学单元十447. 11教学单元H487. 12教学单元十二537 . 13教学单元十三578 .14教学单元十四637、直流输电换流站电气部分重点：1、明确电能的特点及其在国民经济中的地位和作用；2、各种发电厂的生产过程及特点3、电气主接线的概念4、300W. 600W发电机组电气部分接线特点难点：1、火电厂的生产过程2、发电机组电气部分接线分析本讲教学过程及教学方法一、本课程的目的和任务（讲授法）二、教材的主要内容（讲授法）三、电力工业的发展概况（讲授法）四、电能与发电厂（讲授法）1、电能：电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。2、发电厂：发电厂是“生产”电能的工厂，它将各种一次能源（天然能源），如煤炭、水能、核能 等转换为电能。五、火力发电厂（讲授法）1、一次能源：主要是煤、还有石油、天然气2、主要设备：锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机3、火电厂类型4、火电厂的电能生产过程整个生产过程可分为三个系统：（1）燃烧系统：燃料的化学能在锅炉中燃烧转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸气。输煤皮带V?V?送风机空气预热器煤热空气磨 煤 机锅炉除尘器 引风机 e经烟囱排向大气排粉风机煤粉细冲灰水 ，出渣”灰不、至灰场一冲灰沟 D -灰渣泵（2）汽水系统：蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机旋转，将热能转变为机械能。过热蒸汽高压加热器除氧器低压加热制冷却水:;Ct:循环水泵 一二出水（3）电气系统：汽轮机带动发电机转动，把机械能变为电能。（3）电气系统：汽轮机带动发电机转动，把机械能变为电能。发电机 励磁装置（）主变压器<r>-压电置 高配装输电线路。山匾：升压变电站II:、厂用也系统IIIIII:低压配电;:装置：II5、火电厂的特点六、水力发电厂（讲授法）1、一次能源（燃料）：水的位能或动能。2、主要设备：压力水管、水轮机、发电机3、电能生产过程4、类型按集中落差的方式分：堤坝式水电厂、引水式水电厂按径流调节的程度分：无调节水电厂、有调节水电厂。5、水电厂的特点6、抽水蓄能电厂七、核能发电厂（讲授法）1、核电厂的分类：压水堆核电厂、沸水堆核电厂2、核电厂的系统：核岛的核蒸汽供应系统、核岛的辅助系统、常规岛的系统3、核电厂的运行八、新能源发电厂（讲授法）1、太阳能发电2、风力发电3、地热发电、4、潮汐发电九、变电站类型（讲授法）1、变电站分类1）按变电站在电力系统中的地位和作用分类：2）按变电站建筑形式和电气设备布置方式分类3）其他分类2、新型变电站简介（自学）1、数字化变电站2、智能变电站十、直流输电换流站（自学）十一、发电厂和变电站电气部分概述（讲授法）1、电气设备、接线和装置（引导法）根据电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。1）一次设备：直接生产、变换、输送、分配和使用电能的设备2）二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备。引导：通过举出不同的电气设备，说明属于那种类型3）电气接线：在发电厂和变电所中，根据各种电气设备作用及要求，按一定方式用导体连接起来 所形成的电路称为电气接线。分类：一次接线、二次接线作用：表明电能汇集和分配的关系以及各种运行方式4）电气主接线图：单线图（引导法）图2-1火电厂的电气主接10kVW2引导：通过对图的分析，介绍电气主接线图的基本特点5）配电装置 2、发电厂的电气部分（引导法）引导：通过分析300MW发电机组电气部分的特点（接线图、设备的选择和特点），因此引出目前大型发电厂的电气主接线的特点，其他内容让同学自学大型发电厂的电气主接线的特点，其他内容让同学自学1电视!:2主变压器；3高压厂用变压器C为分裂线组变压器）4电压互感器吊5高压熔断器】6避雷器,7电流互感器.8中性点推地硬压器3、500KV交流变电站电气部分（自学）4、直流输电换流站电气部分（自学）本讲师生互动课堂讨论：（1）我国电力工业的发展的现状（2）通过图片分解火力发电厂的生产过程（3）电气主接线图的分析（4）发电厂电气主接线的分析本讲作业安排及课后思考课后思考：本节课是对电力工业的初步的了解，然后对发电厂的生产原理的初步了解，也是第一 次接触电力系统电气部分的一些基本概念和电气主接线图，但由于没有实践的积累和对电力系统任 何实际的接触，所以内容比较空洞抽象，同学都比较迷茫，可以通过大量的实际图片来加深同学对 知识点的认识。本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，41页7. 2教学单元二单元名称导体的发热教学日期2017年3 月 日教学专业电气2014级课次/学时2/2教学方式理论本讲教学目标1、理解研究导体发热的意义2、掌握导体的载流量计算的方法3、了解运行温度的计算本讲教学内容知识点：1、发热对电气设备的影响2、发热的分类3、导体的发热和散热过程4、导体的温升过程5、导体的载流量的计算6、大电流导体附件的钢构件的发热分析重点：1、导体发热的危害，研究发热的意义；2、导体的发热的理论及计算方法难点：载流量的计算本讲教学过程及教学方法一、概述（讲授法）1、电气设备的两种工作状态：正常工作状态、短路工作状态2、发热产生的损耗：3、发热对电气设备的影响4、发热的分类：长期发热和短时发热5、最高允许温度二、载流导体的发热和散热（讲授法）1、发热：来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量2、散热过程：对流、辐射、导热注：本部分计算公式比较多，不用一一推导其公式，只要让学生明白这些公式的应用就行三、导体的温升过程（讲授法）热平衡方程式：QR+Qt=Q,+Qf简化后表示为：Q +Q/ =即（% -4）/经过分析后，得温升过程为：t_t_r = Tw（l-e四、导体的载流量（讲授法、练习法）根据稳定温升公，可计算导体的载流量，i ra当导体工作的实际环境温度与额定环境温度不一样时，需进行温度修正【aie = Ke 义 的%工程条件：，max""9)通过实例练习载流量的实际应用：五、提高导体载流量的方法(讲授法)六、大电流导体附近钢构的发热大电流导体的周围存在的强大的交变电磁场会在钢构中产生很大的磁滞和涡流损耗。当导体电流大 于3000A时，钢构发热不容忽视。本讲师生互动课堂讨论：(1)分析导体发热的必要性(2)正常发热的特点和载流量的计算本讲作业安排及课后思考作业：2-4课后思考：本节课的内容是关于电力系统电气部分设计所需要的理论计算知识，是进行电气设计 必须掌握的内容，内容里面的公式很多，但在讲课过程中简化公式的推导过程，主要分析热量的产 生过程，进而分析热量的计算，直接利用结果进行分析。本讲参考资料发电厂电气部分(第五版).苗世洪、朱永利.中国电力出版社，41-51页7.3教学单元三本讲教学目标单元名称短路时导体的发热和电动力计算教学日期2017年4月 日教学专业电气2014级课次/学时3/2教学方式理论1、了解短时发热的基本过程2、了解载流导体短路时发热的计算3、掌握短路电流的热效应计算方法4、了解计算电动力的基本方法5、掌握载流导体短路时电动力的计算本讲教学内容知识点：1、短路时导体的发热过程2、短路时最高温度的计算3、短路电流热效应的计算4、计算电动力的方法5、三相导体短路时的电动力的计算6、导体振动时的动态应力重点：1、导体的短路时的发热和电动力的计算2、短时发热时最高温度的计算；难点：不同结构的导体的电动力的计算。本讲教学过程及教学方法一、概述（讲授法）1、短时发热的定义：短路开始到短路切除为止，很短一段时间内导体通过短路电流所引起的发热。2、计算短时发热的目的：确定导体在通过短路电流时能达到的最高温度二、短路时发热过程（讲授法、练习法）2、发热的热平衡分析：&=上以+43、最高温度3的计算练习：通过举例说明计算过程注：本部分计算公式比较多，不用一一推导其公式，只要让学生明白这些公式的应用三、短路电流热效应的计算（讲授法、练习法）1、短路电流的特点2、周期分量热效应的计算一一辛卜生法3、非周期分量热效应的计算练习：通过举例的方式理解计算方法四、计算电动力的方法（讲授法）1、毕奥一一沙瓦定律2、两条平行细长导体间的电动力计算7 L .= .=2x10-7.3、电流分布对电动力的影响a尸=2 X10-7是"2K形状系数五、三相导体短路时的电动力（讲遇£）1、电动力的计算（1）作用在边相（A、C）的电动力（2）作用在中间相（B相）的电动力2、电动力的最大值A相:-max “616x10-7琮）2 aB相：然max = 1勺用2 a结论：三相短路时电动力最大值出现在中间相（B相）上六、不同故障类型的最大电动力比较（讲授法）1、单相接地短路2、两相短路3、三相短路结论：由上分析可知，导体发生三相短路故障时，中间相所受到的电动力最大，其最大值为，最大 值出现在短路后最初半个周期（即匚0.01s）。因此，校验导体和电器设备的的动稳定应以三相短路 时中间相所受到的电动力为准。七、导体振动时的动态应力（讲授法）1、凡是连接发电机、变压器及其配电装置的导体均属于重要回路。这些回路需要考虑共振的影响； 2、即是说，在最大电动力基础上乘以动态应力系数，以求得实际动态过程中动态应力的最大值。本讲师生互动课堂讨论：（1）分析导体通过短路电流时，短路电流对导体的影响（2）短时时的热效应和电动力的计算本讲作业安排及课后思考作业安排：2-1、2-9课后思考：本节课的内容是关于电力系统电气部分设计过程中选择电气设备所需要的 理论计算知识，是进行设备选择热稳定和动稳定校验的理论要求。需要学生理解计算 的原理。本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，51-61页7. 15教学单元十五667. 16教学单元十六707. 17教学单元十七747. 18教学单元十八787. 19教学单元十九817. 20教学单元二十85.课程要求911. 1学生自学要求918. 2课外阅读要求919. 3课堂讨论的要求9210. 4课程实践的要求92.课程考核928.1 出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求928.2 成绩的构成与评分规则说明928.3 考试形式及说明（含补考）93.学术诚信939 .课堂规范93.课程资源9410 .教学合约9410.1 教师作出师德师风承诺9410.2 阅读课程实施大纲，理解其内容9410.3 同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望947.4教学单元四3、热游离：维持电弧燃烧所需的游离过程是热游离单元名称电弧的产生和熄灭教学日期2017年4月 日教学专业电气2014级课次/学时4/2教学方式理论本讲教学目标1、理解电弧产生的原因及危害2、了解电弧熄灭的过程3、掌握熄灭电弧的基本方法本讲教学内容知识点：1、电弧的形成和弧隙中介质的游离过程2、电弧间隙的去游离、3、电弧的特性及灭弧的基本原理、4、切断交流电路时电压的恢复过程5、不同短路类型对断路器开断能力的影响6、特殊运行方式下的开断对断路器开断能力的影响7、交流电弧熄灭的基本方法重点：1、电弧的产生过程2、交流电弧的熄灭条件和方法难点：正确理解电弧的产生过程和熄灭的条件本讲教学过程及教学方法一、电弧的形成和弧隙中介质的游离过程（讲授法）电弧的形成过程就是气态介质或固态、液态介质高温气化后向等离子体态的转化过程。电弧的形成与维持的三个阶段过程：电子发射，碰撞游离，热游离。1、电子发射：热电子发射、强电场电子发射2、碰撞游离：电弧的形成主要是碰撞游离所致。二、电弧间隙的去游离(讲授法)去游离过程：带电质点减少的复合和扩散，与游离过程同事发生。1、复合：正离子和负离子互相吸引，结合在一起，电荷互相中和的过程。2、扩散：带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象。游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程，开关电气设备中，为了加强灭弧能力，都采用各 种措施减弱游离过程。三、电弧的特性及灭弧的基本原理(讲授法)1、电弧的特性：交流电弧具有过零值自然熄灭及动态的伏安特性两大特点由于弧柱的热惯性，电弧温度变化即热游离程度变化滞后于电流变化，因而电弧电压呈现图3-2所 示的马鞍形。2、交流电弧熄弧的基本因素:弧隙的介质强度恢复过程，加在弧隙上的电压恢复过程(1)弧隙介质强度恢复过程：在电弧电流过零后，弧隙的绝缘能力在经过一定的时间恢复到绝缘 的正常状态的过程。弧隙介质强度以耐受电压Ud(t)表示。图3-3介质强度帙复过程曲线1真空q 2SF6i 3空气 4一油(2)弧隙电压恢复过程电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压将从不大的熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程，以 恢复电压Ur （t）表示。该电压恢复过程可能是周期性或非周期性的变化过程，这主要取决于系统 电路的参数。（3）交流电弧熄灭的条件：电弧熄灭的条件应为Ud,Ur（t）；反之，弧隙被电击穿，电弧重燃。四、弧隙电压恢复过程分析（讲授法）oob#(a)断路器电压恢复过程相当于电压为U0的直流电源突然合闸于R、L、。串联电路时，在电容。两端的电压Uc变化过程，就是断路器触头之间的电压恢复过程LCdU+ =UO产 l r ) dt < r ) c °结论：弧隙电压恢复过程是非周期性的，且按指数规律变化。恢复电压最大值不会超过U0当 l（R 1 Y 1 时.木厂正厂而COSW）结论：弧隙电压恢复过程是周期性的，触头弧隙的恢复电压最大值可达2U0。总结：弧隙电压恢复过程，取决于电路的参数，而触头两端的并联电阻可以改变恢复电压的特性。当并联电阻的数值低于临界电阻时，将把具有周期性振荡特性的恢复电压过程转变为非周期性恢复 过程。从而，大大降低恢复电压的幅值和恢复速度，相应地可增加断路器的开断能力。五、不同短路类型对断路器开断能力的影响（讲授法）断路器的弧隙恢复电压与线路参数和开断瞬间工频恢复电压Uo有直接关系，从而不同的短路类型 将对断路器开断能力有着明显的影响。1、开断中性点直接接地系统中的单相短路电路2、开断中性点不直接接地系统中的三相短路电路3、开断中性点直接接地系统中的三相接地短路电路六、特殊运行方式下的开断对断路器开断能力的影响（讲授法）1、开断小电感电流2、开断电容电流3、近距离开断4、失步故障开断七、交流电弧熄灭的基本方法（讲授法）电弧能否熄灭，决定于电弧电流过零时，弧隙的介质强度恢复速度和恢复电压上升速度的竞争。1、短弧的熄灭2、长弧的熄灭3、广泛采用的灭弧方法本讲师生互动课堂讨论：（1）电弧的产生的过程（2）电弧的熄灭原理和方法本讲作业安排及课后思考作业安排：课后思考：本节课的内容是开关电器设备的电弧的基本原理，是理解开关设备的基本原理的基础 知识，但本课程主要目的是针对电气主接线，所以本节课的内容只需要学生作一个了解即可，不用 做太多的分析和讲解。本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，62-74页7. 5教学单元五本讲教学目标单元名称电弧的产生和熄灭教学日期2017年4月 日教学专业电气2014级课次/学时5/2教学方式理论1、掌握断路器的灭弧原理及方法2、了解断路器的结构和操动机构本讲教学内容知识点：1、高压断路器的基本功能和分类2、真空断路器的原理及结构3、SF6断路器的原理及结构4、油断路器及空气断路器的原理及结构5、特高压断路器的原理及结构6、智能断路器的原理及结构7、高压断路器的操动机构重点：各类开关电器的基本原理本讲教学过程及教学方法一、高压断路器概述（讲授法）1、功能：高压断路器的功能是接通和断开正常工作电流、能快速切除过负荷电流和故障电流，它 是开关电器中最为完善的一种设备。2、结构：电路通断元件、绝缘支撑元件、操动机构及基座等几部分3、分类：1）按安装地点一一户内型和户外型两种2）灭弧介质一一六氟化硫断路器、真空断路器、油断路器、空气断路器等二、真空断路器（讲授法）1、特点：利用真空的高介质强度来灭弧的断路器。它具有触头开距短、熄弧快、体积小、质量轻、 无爆炸危险、无污染等优点2、电弧产生的因素：真空间隙的气体稀薄，分子的自由行程大，发生碰撞的几率小，所以，碰撞游离不是真空间隙 击穿的主要因素，触头电极蒸发出来的金属蒸气才是形成真空电弧的原因。3、真空灭弧室的结构真空灭弧室是真空断路器的心脏，4、真空断路器的整体结构1）分体式：断路器的灭弧室和操动机构为分体式结构，通常采用悬挂布置或综合落地布置。2）整体式：断路器的灭弧室和操动机构设置在一个几何尺寸尽量小的共同框架上。三、SF6断路器（讲授法）1、特点：目前，SF6断路器为单压式断路器，在开断短路电流时，由气缸与活塞之间的相对运动产生压 气作用，使气缸内SF6气体压强升高，气体从喷口排出，对电弧产生纵吹使其在电流过零时熄灭。 2、灭弧室的结构单压式断路器的灭弧室是根据活塞压气原理工作的，故又称压气式灭弧室。这种灭弧装置结构 简单、动作可靠。3、SF6断路器的总体结构1）支柱式2）落地罐式四、油断路器及空气断路器（讲授法）1、油断路器1）油断路器采用变压器油作为灭弧介质。其按绝缘结构可分为多油和少油断路器两大类。2）油断路器中的灭弧室是典型的自能式灭弧室，电弧在油中燃烧时，油迅速分解、蒸发并在电弧 周围形成气泡。3）在灭弧室内由气体、油和油蒸气形成的气流和液流，按照具体的灭弧装置结构，可对电弧形成 横向吹弧、平行于电弧的纵向吹弧或横纵结合方式吹弧，加速去游离过程，缩短熄弧时间，从而使 电弧在电流过零时熄灭。2、空气断路器1）空气断路器是采用压缩空气吹弧，拉长与冷却电弧。2）该断路器的灭弧室是典型的利用外部能量来熄灭电弧的外能式灭弧室，其开断性能主要与外部 供给的灭弧能量有关。五、特高压断路器（讲授法）1、特高压断路器是指用于额定电压超过750kV电压等级的更高一级电压电网，通常为lOOOkV电 压等级电网的断路器。2、当前SF6断路器在特高压领域完全取代了空气断路器，同时广泛采用GIS （封闭组合电器）结构3、比一般高压断路器更高的技术要求：1）降低开断和关合时的操作过电压2）提高GTS中的SF6气体绝缘性能3）提高单个断口电压4）配置大功率高性能的操动机构六、智能断路器（讲授法）1、智能断路器的定义：具有较高性能的断路器和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不 仅具有断路器的基本功能，还具有附加功能，尤其是在监测和诊断方面。2、组成：通常由数据采集、智能识别和调节装置三个基本模块组成3、智能断路器及满足要求的操动机构，特别是在高电压领域尚处于研究开发阶段。七、高压断路器操动机构（讲授法）操动机构是驱动断路器分合闸的重要配套设备，断路器的工作可靠性在很大程度上依赖于操动 机构的动作可靠性。1、对操动机构的要求：1）具有足够的合闸功率2）接到分闸命令后应迅速可靠地分闸3）具有自由脱扣装置与防跳跃措施4）复位与闭锁功能2、操动机构的类型根据所提供能源形式的不同，操动机构类型有：1）电磁操动机构：直接依靠电磁力合闸，可进行远距离控制和重合闸2）弹簧操动机构：以弹簧作为储能元件的机械式操动机构3）气动操动机构：以压缩空气作动力进行分闸操作，辅以合闸弹簧作为合闸储能元件的气动操动机构4）液压操动机构：将储存在储能器中的高压油作为驱动能传递媒体3、断路器操动机构的发展趋势目前，四种基本型式的操动机构都在不断改型，出现了不同原理的组合,1）电动机操动机构2）永磁操动机构本讲师生互动课堂讨论：高压断路器的工作原理及灭弧原理本讲作业安排及课后思考作业安排：课后思考：本节课程的内容主要是关于不同类型高压断路器的内部结构和灭弧原理，但由于同学 们没有实际接触该设备，对设备的了解是空的，所以在讲解的时候比较抽象，可以在课程讲授后让 同学们去多找找实际设备的照片，结合书上的结构分析来加强对设备的认识本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，74-94页7. 6教学单元六单元名称电气主接线的基本要求和基本形式教学日期2017年4月 日教学专业电气2014级课次/学时6/2教学方式理论本讲教学目标1、掌握电气主接线的基本概念2、掌握对电气主接线的基本要求3、了解电气主接线设计的基本程序4、掌握单母接线的特点和适用范围本讲教学内容知识点：1、电气主接线的基本概念2、对电气主接线的基本要求3、电气主接线的设计程序4、单母接线及单母分段接线重点：1、电气主接线的基本概念2、单母分段接线的运行特点3、单母分段带旁路母线接线的运行特点难点：单母分段带旁路母线接线的运行特点本讲教学过程及教学方法一、电气主接线的概念（讲授法）1、定义：指发电厂或变电站中的一次设备按照电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配 电能的电路2、电气主接线图：就是用国家规定的电气设备图形与文字符号，详细标示电气主接线组成的电路 图。3、发电厂和变电站中的主接线的主要作用4、绘制电气主接线图必须遵循的规则：二、对电气主接线的基本要求（讲授法）1、可靠性：首要任务，最基本要求2、灵活性3、经济性三、电气主接线的设计原则（讲授法）四、电气主接线的设计程序（讲授法）1、对原始资料的分析：包括工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备供货情况；2、主接线方案的拟定和选择；3、短路电流计算和主要电气设备选择；4、绘制电气主接线图；5、编制工程概算。五、主接线的分类（讲授法）主接线的分类：根据是否有母线，主接线接线形式可以分为有母线和无母线两大类型。1、有母接线的类型及特点2、无母接线的类型及特点六、单母不分段接线（讲授法、引导法）1、结构特征> 只有一组母线，接在母线上的所有电源和出线回路，都经过开关电器连接在该母线上并列运行；> 各回路都装有断路器和隔离开关。2、基本概念1）电源（进线）2）出线（馈线）3）隔离开关的配置原则3）接线中各电器的作用3、倒闸操作基本原则：1）五防原则2）断路器与隔离开关的配合原则：QS“先通后断”4、运行特点的分析引导：引导同学通过主接线图，分析在某些电气设备出现故障时可能会出现的现象，开总结单母接线的运行特点5、适用范围：一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中图4-2单母线分段接线.教学理念通过多年的教学实践，不断深入研究教育教学方法，采用“学习、思考、设计、创 新”的教学理念来进行课程的教学。学习：将教学内容涉及的电气主接线、电气设备、 配电装置以及测量、监控、保护等二次设备及回路接线图等基础知识教给同学们；思考: 根据现在电力系统发展的现状，思考新理论、新技术和新设备在发电厂/变电站电气系 统中的应用；设计：通过课程设计，加强工程概念，掌握发电厂电气主系统的设计方法, 并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为以后从事电气设计、运行管理 和科研工作，奠定必需的理论基础；创新：启发学生的主动性，提高他们的动手能力， 激发他们的创新性。在教学过程中，不但要借鉴传统“灌输式”教学方法的优点，而且更要发挥学生的 主观能动性，采用提问式、讨论式、启发式等教学方法，引导学生主动参与到教学过程 中来。在教学过程中，注重将课程内容与实际应用和学科前沿联系起来，这十分有助于 提高学生的求知欲望。本课程是一门与实际联系紧密的专业课程，通过课堂讲授、课后 答疑、实习等教学环节，使学生树立工程观点，了解现代大型发电厂的电能生产过程及 其特点，发电、变电和输电的电气部分，了解新理论、新技术和新设备在发电厂/变电 站电气系统中的应用，对课程内容的上，精简理论教学内容，增加工程实践教学内容。 通过教学内容的改革，达到既能较好地掌握基础理论内容，更能强化工程实践。更重要 的是培养了学生分析、解决实际问题的能力。1 .课程介绍本课程是“电气工程及其自动化专业”的一门重要的专业必修课程，是一门理论与 实际紧密结合并对学生进行工程训练的专业课。发电厂电气部分课程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 程素质的重要课程。在电气工程及其自动化专业的专业教学体系中具有承上启下和举足 轻重的地位。该课程是学生学习“电力系统继电保护原理”、“高电压技术”、“电力系统 自动化”等专业主干课程和“电力系统课程设计”、“发电厂电气部分课程设计”、“生产1、用断路器分断的运行特点引导：通过图形分析不同状态下运行特点2、用隔离开关分断的运行特点引导：通过图形分析不同状态下运行特点3、分段的数目确定：取决于电源数量和容量，通常以23段为宜4、适用范围：中、小容量发电厂和变电站的610kV接线中八、单母分段带旁路母线的接线（讲授法、引导法、练习法） 旁母作用：检修任一台进出线断路器，可以不中断该回路的供电3、旁路断路器兼作分段断路器的接线WL1 WL2WL3 WL4引导：通过接线图，分析不同的接线方式的运行特点和倒闸操作的过程练习：通过举例加强对倒闸操作过程的熟悉4、旁路母线设置的原则5、适用范围：旁路母线系统普遍应用在35KV及以上的电气主接线中本讲师生互动课堂讨论：1、单母分段接线采用不同分段方式的运行特点和区别2、单母带旁路母线的不同接线方式的倒闸操作和运行特点本讲作业安排及课后思考作业安排：4-3课后思考：本节课程的第一次接触电气主接线的概念和接线图，通过电路图让学生学会读图，了 解接线图的画法，掌握接线图的结构、运行分析、倒闸操作过程本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，96T02页7.7教学单元七单元名称电气主接线的基本形式教学日期2017年4 月 日教学专业电气2014级课次/学时7/2教学方式理论本讲教学目标掌握各种主接线的电路结构、运行方式和适用范围本讲教学内容知识点：1、双母线接线、双母分段接线及带旁路母线的双母线接线2、一台半断路器及三分之四台断路器接线3、变压器母线组接线4、单元接线5、桥形接线5、多角形接线重点：各类电气主接线的基本接线形式、运行分析难点：带旁路母校的接线、一台半断路器接线、角形接线电路的分析本讲教学过程及教学方法一、不分段双母线接线（讲授法、提问法、引导法、练习法）1、结构特征： WLIWL2WL3WL4qFI I QI C QF2提问：让学生与单母接线的结构特征作比较2、运行分析引导：通过对接线的结构分析，引导学生对该接线不同运行方式下的特点进行分析 3、适用范围：应用于对可靠性要求高、出线回路数较多的6220KV配电装置中。 4、倒闸操作：练习：通过例题分析检修的倒闸操作过程二、双母线分段接线（讲授法、引导法）1、结构特征:1、结构特征:将一组母线用分段断路器QFd分为两段（W1和W2）,两个 分段母线（W1和W2）与另一组母线（W3）之间都W2用母联断路器连接，也称为双母线三WII分段接线。2、运行特点3、适用范围：双母线分段接线较多用于220kV配电装置4、带电抗器的双母线分段接线三、带旁路母线的双母线接线（讲授法、引导法、练习法）1、电路结构2、运行分析2、运行分析1）增设了一组旁路母线W3及专用旁路断路器QFp回路。2）各回路除通过断路器与两组汇流母线连接外，还通过 旁路隔离开关与旁路母线相连接；引导：引导学生通过单母带旁路接线方式来分析双母带旁路接线的运行特点练习：通过举例分析倒闸操过程，进一步熟悉倒闸过程3、特点：4、适用范围：四、一台半断路器接线（讲授法、引导法）1、结构特征：1）每两个元件（出线、电源）用3台断路器构成一串接至两组母线, 称为一台半断路器接线，又称3/2接线。2）在一串中，两个元件（进线、出线）各自经1台断路器接至不同 母线，两回路之间的断路器称为联络断路器。2、运行特点引导：通过引导法让学生自己分析接线运行特点3、三分之四台断路器接线4、变压器母线组接线五、单元接线方式（讲授法、引导法）1、结构特征：发电机和变压器直接连成一个单元，组成单元接线；发电机与变压器直接连接，中间不设母线。2、运行方式1）发电机双绕组变压器单元接线2）发电机三绕组变压器（或自耦变）单元接线3）扩大单元接线4）发电机变压器线路单元接线六、桥形接线（讲授法、引导法）1、结构特征：2、内桥接线3、外桥接线引导：对桥形接线的运行特点分析时，通过前面学习的内容，引导学生自己总结4、桥形接线的特点和适用范围七、多角形接线（讲授法、引导法）1、结构特点：1）多角形接线的断路器数与回路数相同；2）每个边中含有一台断路器和两台隔离开关，各个边相互连接成闭合的环形2、运行特点引导：通过假设故障状态，让学生分析总结桥形接线的特点本讲师生互动课堂讨论：1、各种接线的运行特点2、部分接线的倒闸操作过程本讲作业安排及课后思考作业安排： 4T0、4-11课后思考：本节课程的内容是关于常用主接线的接线方式，比较抽象，希望同学们回去后多看看 接线的结构、运行特点和倒闸操作的内容。本讲参考资料发电厂电气部分（第五版）.苗世洪、朱永利.中国电力出版社，102-113页7.8教学单元八重点：1、主变压器的台数、容量及型式选择方法单元名称典型主接线分析和变压器的选择教学日期2017年4月 日教学专业电气2014级课次/学时8/2教学方式理论本讲教学目标1、了解发电厂、变电所典型电气主接线2、掌握主变压器的选择方法本讲教学内容知识点：1、典型主接线分析2、主变压器的选择2、发电厂、变电所典型电气主接线的分析与设计难点：1、主变压器的台数和容量的选择2、电气主接线的设计本讲教学过程及教学方法一、典型主接线分析（讲授法、提问法、引导法）由于电厂的类型、容量、地理位置以及在电力系统中的地位、作用、馈线数目、输电距离的远近及 自动化程序等因素，对不同类型的发电厂或变电所的要求亦不相同，相应所采用的主接线形式也就 各异1、火力发电厂电气主接线1）地区性发电厂2）区域性发电厂提问：通过某发电厂的电气主接线图，让同学们识别各电压等级的接线图及其特点，然后结合发电 厂的特点了解各种发电厂采用的主接线的原因2、水力发电厂的电气主接线引导：通过实际的水电站的主接线图，让学生了解水电站电气主接线的特点3、变电站电气主接线引导：通过实际的变电站的主接线图，让学生了解变电站电气主接线的特点二、主变压器的容量、台数的确定原则（讲授法、练习法）主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基 本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及 接人系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。1、单元接线的主变压器：发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度p）rN - 1 ,1COS"2、具有发电机电压母线接线的主变压器1）当发电机电压母线上负荷最小时，扣除厂用负荷后，主变能将发电机电压母线上的剩余有功和 无功容量送入系统。_ cos（pGcos（pPn -n2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主变压器应能从系统中倒送功率来满足发 电机电压母线最大可能负荷。ax P；G（"Kp）d _ coscp cos （Pgn3）对装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器 在允许正常过负荷范围内（一般考虑过负荷能力15%）,应能输送母线剩余功率的70%以上。Png（1-Kp）4 一竺竺X70% n-练习：举例说明发电厂带母线接线主变压器容量的计算方法3、连接两种升高电压母线的联络变压器：联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上的最 大一台机组容量，4、变电站主变压器对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应 满足I类及n类负荷的供电；对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满 足全部负荷的70%80%。三、变压器型式和结构的选择原则（讲授法）1、变压器相数的确定主变选择三相还是单相，主要考虑变压器制造条件、运输条件和可靠性要求等因素。2、变压器绕组数的确定变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式。3、变压器绕组接线组别的确定变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。4、变压器阻抗和调压方式的确定通过切换变压器的分接头开关，改变变压器高压绕组的匝数，从而改变其变比，实现电压调整5、变压器阻抗的选择变压器阻抗实质是绕组之间的漏抗，当变压器的电压比、型式、结构和材料确定之后，其阻抗大小 一般和变压器容量关系不大，各侧阻抗值的选择应从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、短路电 流、继电保护、系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑，以对具体工程起决定性的因素确定。 6、变压器冷却方式的选择电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循 环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。四、主变压器中性点运行方式确定（讲授法）1、中性点的接地方式：2、变压器中性点接地方式的选择原则本讲师生互动课堂讨论：1、典型主接线的特点2、变压器