Рабочая программа учебной дисциплины электромагнитные переходные процессы (стр. 3 )

В процессе обучения для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие методы образовательных технологий:

опережающая самостоятельная работа, методы IT , междисциплинарное обучение, проблемное обучение, обучение на основе опыта, исследовательский метод.

Для изучении дисциплины предусмотрены следующие формы организации учебного процесса: лекции, практические и семинарские занятия, лабораторные работы, курсовое проектирование, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и групповые консультации,

Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации обучения отражена в матрице (табл. 4).

Таблица 4.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

Формы ОО Методы	ЛК.	ПР, семинар	ЛБ	СРС	КП
Опережающая самостоятельная работа
Методы IT
Междисциплинарное обучение
Проблемное обучение
Обучение на основе опыта
Исследовательский метод

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

-  закрепление теоретического материала на практических занятиях, при проведении лабораторных работ с использованием учебного, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

6. Организация и учебно – методическое обеспечение СР студентов

Самостоятельная работа является наиболее продуктивной формой образовательной и познавательной деятельности студента в период обучения. Для реализации творческих способностей и более глубокого освоения дисциплины предусмотрены следующие виды самостоятельной работы: 1) текущая и 2) творческая проблемно – ориентированная.

6.1. Текущая самостоятельная работа, направленная на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений включает:

– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;

– опережающую самостоятельную работу;

– выполнение домашних заданий;

– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;

– подготовку к контрольным работам, зачету, экзамену;

6.2. Творческая проблемно – ориентированная самостоятельная работа (ТСР) предусматривает:

– выполнение курсовой работы;– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конференциях, и олимпиадах;

– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;

– углубленное исследование вопросов по тематике лабораторных работ.

6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине

6.3.1. С целью развития творческих навыков у студентов при изучении настоящей дисциплины определен перечень тем научно– исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана (выдаются наиболее одаренным студентам):

– влияние переходных сопротивлений подвижных контактов коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, рубильников, разъединителей) на токи короткого замыкания в электроустановках до 1000 В;

– способы учета фактора «теплового спада тока короткого замыкания» при расчете КЗ и оценка его влияния на результаты расчетов;

– учет влияния автоматического регулирования возбуждения на токи КЗ для времени ;

– сравнительная эффективность различных мероприятий, способов и устройств для ограничения токов КЗ;

– оценка погрешности в расчетах токов КЗ при приближенном приведении параметров схемы замещения;

– исследование влияния двигательной нагрузки на токи КЗ;

– доказательство принципа независимости действия симметричных составляющих и его практическая применимость.

6.3.2. Тема курсовой работы – «Расчеты режимов коротких замыканий в простейшей энергосистеме»

Тематика курсовой работы связана с расчетом и анализом переходного процесса в энергосистеме и предусматривает расчет трехфазного, несимметричного коротких замыканий и остаточных напряжений в сложной электрической схеме.

Курсовая работа позволяет проявить творческие навыки, приобрести практический опыт решения инженерной задачи, закрепить и усвоить теоретический материал. Во­просы курсовой работы охватывают 70-75% теоретического лекционного мате­риала и практических занятий.

Таблица 5

Содержание и трудоемкость курсовой работы

Наименование разделов курсовой работы	Трудоемкость час	часов кон­сульта­ций
Сам. ра­б.	%
Задание1. Расчет трехфазного к. з. с сложной электрической системе 1.1.  Составление эл. схемы замещения, расчет сопротивлений и ЭДС элементов схемы 1.2.  Упрощение схемы замещения и расчет коэф­фициентов токораспределения 1.3.  Расчет параметров аварийного режима в точке к. з. для t = 0 с. 1.4.  Распределение тока к. з. по элементам схемы для t = 0 с. 1.5.  Расчет остаточных напряжение узлов схемы для t = 0 с. 1.6.  Расчет параметров аварийного режима в точке к. з. для t = 0,2 с. Задание 2. Расчет несимметричного к. з. в сложной электрической системе 2.1. Упрощение схемы замещения и расчет ко­эффициентов токорас пределения прямой по­следовательности 2.2. Составление схемы замещения нулевой по­следовательности, ее упрощение и расчет ко­эффициентов токораспределения 2.3. Рачет параметров аварийного режима в точке к. з. 2.4. Рачет фазных токов ЛЭП 2.5. Расчет остаточного напряжения в узле 2.6. Построение векторных диаграмм токов и напряжение 3. Оформление записки Итого	20 5 8 1 1,5 1,5 3 16 5,6 3,2 1,2 2 2 2 4 40	50 12 21 3 4 4 6 40 14 8 3 5 5 5 10 100	2 2 0,5 0,5 0,5 1 0.5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 10

6.3.3. Темы индивидуальных заданий для реферативных работ:

– роль научных трудов в изучении вопросов переходных процессов в генераторах и электроэнергетических системах;

– место учебников в становлении дисциплины «Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах» в ВУЗах и факультетах энергетического профиля Росси;

– гашение магнитного поля системы возбуждения синхронных машин и конструктивное исполнение АГП;

– анализ переходного процесса синхронного генератора без демпферных обмоток и физическое толкование возникновения и изменения токов;

– особенности расчета сопротивления нулевой последовательностей воздушных линий в зависимости от конструктивного исполнения;

– комплексные схемы замещения и их практическое приложение;

– особенности анализа сложных видов повреждений в энергосистемах;

– режимы сети с изолированной нейтралью и выбор дугогасящих реакторов;

– устройства ограничения токов короткого замыкания и особенности их применения;

– теоретические основы оптимизации режима заземления нейтралей в электрических сетях.

6.3.4. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

– представление параметров электрической схемы замещения в именованных единицах;

– уравнение переходного процесса синхронной машины и постоянные времени изменение токов;

– система возбуждения и автоматического регулирования тока возбуждения синхронной машины;

– средства ограничения токов короткого замыкания и их сравнительная эффективность.

6.4. Контроль самостоятельной работы студентов

Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения отдельных модулей дисциплины осуществляется посредством:

– защиты лабораторных работ в соответствии графиком выполнения;

– защиты рефератов по выполненным обзорным работам и проведенным исследованиям;

– представления выполненного материала по курсовой работе;

– результатов ответов на контрольные вопросы (вопросы находятся в [2, 4, 5, 6] и дополнительно предоставляются в электронной форме);

– опроса студентов на практических занятиях;

Оценка текущей успеваемости студентов определяется в баллах в соответствии рейтинг – планом, предусматривающем все виды учебной деятельности.

6.5. Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

При выполнении самостоятельной работы студенты имеют возможность пользоваться специализированными источниками, приведенными в разделе 9. «Учебно – методическое и информационное обеспечение дисциплины» и Internet-ресурсами:http://portal. main. *****:7777/SHARED/g/GOTMAN/metod/PP; http://kurs. ido. *****/.

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения

дисциплины (фонд оценочных средств)

Для текущей оценки качества освоения дисциплины и её отдельных модулей разработаны и используются следующие средства:

– список контрольных вопросов по отдельным темам и разделам (приведен в Приложении 1 и [2, 5, 6]);

– комплект заданий по теоретическим и практическим вопросам в тестовой форме (50 шт. по 9 вопросов в тесте);

– перечень тем научно– исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана изучаемой дисциплины (представлены в п. 6.3);

– комплект задач для закрепления теоретического материала;

– методические указания к лабораторным работам и отчеты по результатам их выполнения;

– задания по курсовой работе;

Для промежуточной аттестации подготовлен комплект билетов – 25 шт.; билеты содержат два теоретических вопроса и задачу. Для защиты курсовой работы имеется перечень вопросов, помещенный в [4]; защита осуществляется в форме собеседования.

7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов

Экзаменационные билеты включают три типа заданий:

1. Теоретический вопрос.

2. Расчетная задача.

3. Тестовые задания.

7.2. Примеры экзаменационных вопросов

1. Факторы (условия), определяющие начальное значение апериодического тока ( ) КЗ. Условия, принимаемые в качестве расчетных для определения (пояснить на векторной диаграмме).

2. Нарисуйте эпюру распределения симметричных составляющих напряжения при в схеме

3. Применительно к схеме имеем параметры элементов в относительных единицах: =1; ; ; ; .

Определить симметричные составляющие токов и напряжений в точке КЗ; построить векторные диаграммы.

8. Учебно – методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература:

1.  Ульянов переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970.

2. Готман переходные процессы в электрических системах: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 240 с.

3. Куликов процессы в электрических системах, учебное пособие. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2008 – 284с.

4. Готман переходные процессы в электрических системах. Учебное пособие по курсовому проектированию. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 42 с.

5. Готман переходные процессы в электрических системах. Методические указания к лабораторным работам. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008

6. Готман переходные процессы в электроэнергетических системах: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 236 с.

Дополнительная литература:

7. , , Пираторов процессы в электроэнергетических системах, учебник для ВУЗов – М.: Издательский дом МЭИ, 2008 – 416 с.

8. Ульянов переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1964.

Программное обеспечение и Internet –ресурсы

Электронная версия лабораторных работ по дисциплине (автор, доцент )

http://portal. main. *****:7777/SHARED/g/GOTMAN/metod/PP;

http://kurs. ido. *****/

9. Материально – техническое обеспечение дисциплины

– лабораторные работы проводятся в специализированных учебных лабораториях; компьютеры подключены к сети учебного корпуса ЭНИН с выходом в Internet ; используется электронный вариант лабораторных работ, разработанный на кафедре и профессиональный программный комплекс «ТКЗ – 300»;

– практические занятия проводятся в компьютерных классах;

– лекции читаются в учебных аудиториях с использованием технических средств; материал лекций представлен в виде презентаций в Power Point;

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» подготовки бакалавров; профиль – «Электроэнергетические системы и сети»

Программа одобрена на заседании кафедры «Электрические сети и системы»

(протокол от 17 cентября 2011 г.)

Автор

Рецензент: д. т. н. проф. каф. ЭСиС

Приложение 1

Вопросы текущего контроля знаний по разделам рабочей программы дисциплины

«Электромагнитные переходные процессы »

Тема 1. Общие сведения о переходных процессах

1. Что понимается под режимом электрической системы? Какие основные виды режимов характерны для электрической системы и в чём их особенности?

2. Чем определяются основные параметры электрической системы и параметры ее режима? Что определяет их принципиальное отличие?

3. Какие виды КЗ возникают в электрических системах и какова относительная вероятность их возникновения?

4. Каковы наиболее тяжелые последствия коротких замыканий и в чем они проявляются?

5 Какие типовые задачи электроэнергетики требуют расчета режимов короткого замыкания?

Тема 2. Общие указания к расчетам токов КЗ

1. Какие допущения принимаются при расчетах переходных процессов и как влияет каждое из них на точность расчета?

2. Что лежит в основе перехода от принципиальной к расчетной электрической схеме замещения?

3. Каковы основные достоинства системы относительных единиц и какова область её приложения?

4. В чем заключается отличие точного и приближенного приведения параметров электрической схемы?

5. Как формируется ряд средних номинальных напряжений ступеней трансформации?

6. Каковы основные приемы упрощения электрических схем замещения?

Тема 3. Трехфазное короткое замыкание в электрической сети

1. Чем характеризуются «шины бесконечной мощности»?

2. Какими параметрами определяется постоянная времени и какова её физическая сущность?

3. Для каких условий возникновения короткого замыкания рассчитывается ударный ток?

Тема 4. Параметры и режимы электрических машин...............

1. Какое влияние оказывают демпферные обмотки на протекание переходного процесса?

2. Какие параметры определяют синхронную машину в установившемся режиме?

3. В чем суть принципа Ленца применительно к магнитным цепям?

4. Какими параметрами характеризуются синхронные машины в начальный момент внезапного нарушения режима? Обоснуйте их физическую подоплеку и условия расчета.

5. Чем обусловлена необходимость гашения магнитного поля системы возбуждения синхронных машин?

6. Что понимается под форсировкой возбуждения и какие факторы определяют её эффективность?

7. Назовите постоянные времени, которые определяют переходный процесс синхронного генератора при наличии и отсутствии демпферных обмоток?

8. На какие слагаемые тока переходного режима оказывает влияние АРВ?

9. В чём проявляется влияние двигательной нагрузки на токи переходного режима?

Тема 5. Практические методы расчета токов трехфазного КЗ

1. Что понимается под коэффициентами токораспределения и какова суть их практического приложения?

2. В каких случаях возникает необходимость обращаться к типовым кривым для расчета периодической слагаемой тока КЗ?

3. Каким параметром характеризуется условная электрическая удаленность источников питания от места короткого замыкания?

4. Какими параметрами учитываются генераторы, синхронные и асинхронные двигатели при расчете режима КЗ?

5. При каких условиях рекомендуется учитывать двигательную нагрузку при расчёте режима КЗ?

Тема 6. Параметры элементов для токов обратной и нулевой последовательностей

1. В чем достоинства и недостатки метода симметричных составляющих при его применении к расчетам несимметричных режимов в электрических системах?

2. Каковы особенности расчета сопротивлений обратной и нулевой последовательностей для силовых элементов энергосистемы?

3. От каких факторов зависит схема замещения и реактивное сопротивление нулевой последовательности () трансформаторов?

4. Для каких трансформаторов с соединением в схеме нулевой последовательности при расчете необходимо учитывать как конечную величину?

5. Почему в схеме нулевой последовательности трансформатора с соединением обмоток за обмоткой имеет место нулевой потенциал?

6. Чем обусловлено различие и воздушных линий?

7. В чем проявляется влияние заземленных тросов воздушных линий электропередач на ?

8. При каких условиях справедлив принцип независимости действия симметричных составляющих; в чем его сущность и практическая применимость?

9. В чем отличие схем замещения обратной и нулевой последовательностей от прямой последовательности?

10. Что является источником токов обратной и нулевой последова-тельностей?

11. Какие узлы являются началом и концом схем замещения различных последовательностей при поперечной несимметрии?

12. В чём особенность учёта сопротивления в нейтрали трансформатора в схеме нулевой последовательности?

Тема 7. Несимметричные короткие замыкания

1. Что положено в основу создания комплексных схем замещения?

2. Какие соотношения для токов позволяют сформулировать правило эквивалентности прямой последовательности?

3.Что позволяет применять методы расчета токов к расчету несимметричных режимов КЗ?

4. Как записывается обобщенное расчетное выражение для периодического тока произвольного несимметричного КЗ?

5. Как записываются выражения для дополнительных сопротивлений и коэффициентов  для различных видов поперечной несимметрии?

6. По каким обобщенным выражениям рассчитываются симметричные составляющие напряжений в месте короткого замыкания?

7. Как изменяются симметричные составляющие остаточных напряжений по мере удаления от точки несимметричного замыкания?

8. Для каких целей используются комплексные коэффициенты трансформации?

9. При каких условиях токи несимметричных коротких замыканий больше тока трехфазного КЗ?

Тема 8. Однократная продольная несимметрия и сложные виды повреждений …………

1. Где располагаются клеммы начала и конца схем замещения различных последовательностей при продольной несимметрии?

2. В чем особенность расчета результирующих сопротивлений схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей при продольной несимметрии?

3. В чём заключается отличие определения результирующей ЭДС в продольной несимметрии от поперечной?

4. Что понимается под термином «сложные виды несимметрии»?

Тема 9. Замыкания в сетях с изолированной нейтралью и электроустановках до 1 кВ…

1. В чем заключаются особенности переходных процессов в сетях с изолированной нейтралью?

2. Почему однофазное КЗ на землю в сети с изолированной нейтралью может приниматься как «рабочий режим»?

3. Чем обусловлен тепловой спад тока короткого замыкания и при каких условиях необходим его учет?

4. Когда необходима компенсация тока однофазного короткого замыкания на землю и как она осуществляется?

5. При какой величине мощности двигательной нагрузки необходим её учет в электроустановках до 1 кВ?

6. В силу чего при в сетях с изолированной нейтралью можно пренебречь активно - индуктивным сопротивлением элементов схемы замещения?

7. Какова цель перекомпенсации емкостных токов при простом замыкании?

8. Каковы особенности расчета токов короткого замыкания в сетях до 1000 В?

9. Каков механизм учета переходных сопротивлений подвижных контактных соединений?

10. Для решения каких задач используются результаты расчета токов трехфазного и однофазного КЗ в электроустановках до 1000 В?

Тема 10. Ограничение токов короткого замыкания

1.Чем обусловлен рост уровней токов короткого замыкания в энергосистемах?

2. Какие технические средства и решения применяются для ограничения токов КЗ?

3. Какие условия лежат в основе оптимизации режима заземления нейтралей в электрических сетях?

4. Что понимается под координацией уровней токов короткого замыкания?

5. Каковы общие требования к токоограничивающим устройствам?

6. Чем вызвана необходимость эффективного заземления нейтралей трансформаторов в электрических сетях при 110 кВ и выше?

7. Что характеризует коэффициент заземления сети и какими параметрами он определяется?

8. Из каких соображений производится расщепление обмотки низшего напряжения трансформаторов и автотрансформаторов?