МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
Томский политехнический университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ЭНИН
_____________
«___»________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
эксплуатация и Режимы работы
электрооборудования электростанций
НАПРАВЛЕНИЕ – 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ – «Электрические станции»
КВАЛИФИКАЦИЯ – Бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕма – 2011 г.
КУРС – 4; СЕМЕСТР – 8
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ – 8
ПРЕРЕКВИЗИТЫ – «Электромагнитные и электромеханические переходные процессы», «Электрические станции и подстанции»
КОРЕКВИЗИТЫ – «Релейная защита оборудования электростанций»
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС
Лекции | 36 час. |
Лабораторные занятия | 30 час. |
Практические занятия | 18 час. |
Всего аудиторных занятий | 84 час. |
Самостоятельная работа | 96 час. |
Общая трудоемкость | 180 час. |
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ – очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ – экз., диф. зачет
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ – кафедра электроэнергетических сетей и систем
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ЭСС – к. т.н., доцент
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП – к. т.н., доцент
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ – , доцент каф. ЭСС
2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
Основными целями дисциплины являются:
- формирование знаний о принципах научной организации эксплуатации электростанций и подстанций;
- формирование знаний об особенностях эксплуатации и ремонта синхронных генераторов, синхронных компенсаторов, электродвигателей, силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
- знакомство с общими принципами профилактики и диагностики состояния электрооборудования.
Эти знания позволят выпускникам успешно решать задачи в профессиональной деятельности, связанной с проектированием, обслуживанием и эксплуатацией объектов электроэнергетики.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к профессиональному циклу вариативной части модуля «Электроэнергетика»; профиль – «Электрические станции».
Указанная дисциплина является одной из профилирующих; имеет как самостоятельное значение, так и является базой для ряда специальных дисциплин.
Для успешного освоения дисциплины слушателю необходимо:
знать:
- технологию производства, распределения и потребления электроэнергии;
- теоретические основы принципов действия и функционирования электрических машин, трансформаторов, аппаратов;
- параметры силовых элементов электрической системы, используемых в схемах замещения прямой, обратной и нулевой последовательностях;
- влияние АРВ и нагрузки на токи короткого замыкания, методы расчета режимов трехфазного коротких замыканий и однократной продольной несимметрии;
- основные средства и мероприятия по ограничению токов короткого замыкания;
- основные критерии оценки статической и динамической устойчивости энергосистем;
- методологические основы расчёта пределов и запасов устойчивости энергосистем.
уметь:
- производить расчеты параметров нормальных и аварийных режимов с помощью специализированных компьютерных программ;
- производить выбор типа электрических машин, оборудования и структуры электроснабжения потребителей;
- осуществлять выявления расчётным путём устойчивых и неустойчивых режимов энергосистем и выбор средств обеспечения устойчивости режимов;
иметь опыт:
- работы со специальной технической литературой;
- работы со специализированными расчетными программами;
- расчета режимов трехфазной и несимметричного коротких замыканий;
- цифрового моделирования и анализа переходных процессов, происходящих в энергосистемах;
Пререквизитами данной дисциплины являются: «Электромагнитные и электромеханические переходные процессы», «Электрические станции и подстанции»
Кореквизиты – «Релейная защита оборудования электростанций».
3. Результаты освоения дисциплины
Обучающиеся должны освоить дисциплину на уровне, позволяющем им выполнять работу по эксплуатации электрооборудования электростанций, используя современные методы, проектировать собственные нужды электростанций с использованием средств вычислительной техники.
Уровень освоения дисциплины должен позволять обучающимся производить диагностику электрооборудования собственных нужд электростанций и организовывать его текущие ремонты.
В соответствии с поставленными целями в результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
- нормальные и специальные режимы работы основного электротехнического оборудования электростанций и подстанций;
- особенности эксплуатации и ремонта синхронных генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей;
- особенности эксплуатации и ремонта силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
- основные принципы эксплуатации распределительных устройств высокого напряжения, аккумуляторных установок;
уметь:
- применять на практике знания по профилактике и диагностике состояния электрооборудования;
- оформлять графическую и текстовую техническую документацию в соответствии с требованиями ЕСКД;
владеть:
- навыками работы со справочной литературой, стандартами и другими нормативными материалами
- опытом работы с современными промышленными программами.
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:
1. Общекультурные
- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способность к письменной и устной коммуникации на государственном языке: умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь; готовностью к использованию одного из иностранных языков (ОК-2);
- готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3).
2. Профессиональные
- готовность работать над проектами электроэнергетических и электротехнических систем и их компонентов (ПК-8);
- способность разрабатывать простые конструкции электроэнергетических и электротехнических объектов (ПК-9);
- способностью использовать методы анализа и моделирования линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока (ПК-11);
3. Профильно – специализированные:
- способность рассчитывать режимы работы электроэнергетических установок различного назначения, определять состав оборудования и его параметры, схемы электроэнергетических объектов.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины (36 час.)
Организация эксплуатации ремонта оборудования электростанций – 8 часов Эксплуатация синхронных генераторов – 10 часов Системы возбуждения синхронных генераторов – 10 часов Эксплуатация силовых трансформаторов и автотрансформаторов – 16 часов Эксплуатация электродвигателей собственных нужд – 10 часов Эксплуатация распределительных устройств и систем управления – 6 часов4.2. Содержание практического раздела дисциплины
4.2.1. Тематика практических занятий (18 час.)
Определение тока возбуждения синхронного генератора по спрямленной характеристике ХХ и с помощью практической диаграммы ЭДС. Построение диаграммы мощностей турбогенератора и зон ограничения. (6 часа). Расчет допустимых систематических нагрузок и аварийных перегрузок трансформатора. Определение относительного износа витковой изоляции трансформатора. (6 часов). Выбор состава механизмов и электродвигателей собственных нужд энергоблока (2 часа). Расчет успешности самозапуска электродвигателей собственных нужд по методу эквивалентного двигателя. Расчет допустимого времени пуска электродвигателя. (4 часа).4.2.2. Тематика лабораторных работ (30 час.)
Исследование нормальных режимов работы генераторов (6 часов). Моделирование асинхронного хода при потере возбуждения генератора с использованием промышленной программы “Мустанг” (6 часов). Выбор электродвигателей собственных нужд энергоблока (4 часов). Исследование установившегося режима схемы 6 кВ собственных нужд энергоблока с использованием промышленной программы “Мустанг” (8 часов). Исследование самозапуска электродвигателей собственных нужд с использованием промышленной программы “Мустанг”(6 часов).4.3 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Таблица №1
Название разделов | Аудиторная работа (час.) | СРС (час.) | Итого (час.) | ||
Лекц. | Практич. занятия | Лаб. зан. | |||
1. Организация эксплуатации ремонта оборудования электростанций | 2 | 2 | |||
2. Эксплуатация синхронных генераторов | 8 | Тема 1, 6 час. | ЛБ 1 6 час. | 20 | 37 |
3. Системы возбуждения синхронных генераторов | 2 | ЛБ 2 6 час. | 8 | ||
4. Эксплуатация силовых трансформаторов и автотрансформаторов | 8 | Тема 2 6 час. | 10 | 24 | |
5. Эксплуатация электродвигателей собственных нужд | 8 | Темы 3,4 6 час. | ЛБ 3,4,5 18 час. | 30 | 62 |
6. Эксплуатация распределительных устройств и систем управления | 2 | 2 | |||
Всего по формам обучения | 36 | 18 | 30 | 96 | 180 |
5. Образовательные технологии
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 занятия, лабораторные работы, курсовое проектирование, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и групповые консультации,
Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации обучения отражена в матрице (табл. 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
Формы ОО Методы | Лекц. | Пр. зан. | Лаб. зан. | СРС | КР |
Опережающая самостоятельная работа |
|
| |||
Методы IT |
|
|
| ||
Междисциплинарное обучение |
|
|
|
| |
Проблемное обучение |
|
| |||
Обучение на основе опыта |
|
|
|
| |
Исследовательский метод |
|
|
|
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:
– опережающую самостоятельную работу;
– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;
– подготовку к 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 курсового проекта и 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:
– Технические средства на электростанциях для перераспределения реактивной нагрузки между генераторами и изменения перетоков реактивной мощности по обмоткам автотрансформаторов связи.
– Оборудование на электростанции для изменения загрузки генераторов по активной мощности.
– Конструктивные факторы, ограничивающие единичные мощности турбогенераторов. Технические меры для увеличения единичной мощности современного синхронного генератора без нарушения конструктивных ограничений.
6.3.2. Тема курсового проекта – «Проектирование собственных нужд электростанций».
Тематика курсовой работы связана с изучением режимов работы и эксплуатации генераторов, трансформаторов и автотрансформаторов различного типа и мощности. Исследования и анализ режимов работы электрооборудования производится на ПЭВМ с использованием промышленной программы «Мустанг». Курсовая работа позволяет приобрести творческие навыки и практический опыт решения инженерных задач. В качестве исходных данных используются данные курсового проекта по курсу «Электрические станции».
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 3
Содержание и трудоемкость курсовой работы
Наименование разделов курсового проекта | Трудоемкость час | часов консультаций | |
самост. работы | % | ||
1. Расчет режимов работы турбогенератора 1.1. Паспортные данные генератора, основные параметры и характеристики. Описание принятой системы охлаждения. 1.2. Определение тока возбуждения различными способами. 1.3. Определение условий работы генератора в режиме синхронного компенсатора, асинхронном и несимметричном режимах. 1.4. Построение диаграммы мощностей генератора. 2. Расчет режимов работы силового трансформатора 2.1. Расчет теплового режима трансформатора по заданному суточному графику нагрузки. 2.2. Определение относительного износа витковой изоляции. 2.3. Расчет допустимых нагрузок и аварийных перегрузок трансформатора. 3. Расчет режимов работы электродвигателей собственных нужд. 3.1. Выбор двигателей для заданных механизмов собственных нужд. 3.2. Выбор схем рабочего и резервного питания, числа рабочих и резервных ТСН. 3.3. Построение характеристик избыточного момента на валу электродвигателя аналитически и на ПЭВМ. 4. Оформление записки Итого | 20 10 20 5 60 | 32 28 30 10 100 | 2 2 0,5 0,5 1 0.5 0,5 1 1 0.5 10 |
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;
– представления выполненного материала по курсовой работе;
– результатов ответов на контрольные вопросы (вопросы 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, учебно-методическими материалами и Internet-ресурсами (представлены в разделе 9).
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
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);
– перечень тем научно-исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана изучаемой дисциплины (представлены в п. 6.3);
– методические указания к лабораторным работам и отчеты по результатам их выполнения;
– задания по курсовой работе.
Для промежуточной аттестации подготовлен комплект билетов (приложение 2).
Защита курсовой работы осуществляется в форме собеседования.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (утв. приказом Минэнерго РФ от 01.01.01 г. N 229)
2. Пособие для изучения Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей (электрическое оборудование) /Под общ. ред. . - М.:Изд-во НЦ ЭНАС, 200с.
3. Инструкция по переключениям в электроустановках. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. – 96 с.
4. Алексеев состояния (диагностика) крупных турбогенераторов.–2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – 152 с.
5. Алексеев состояния (диагностика) крупных силовых трансформаторов.– М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 216 с.
6. Мотыгина электрической части тепловых электростанций. -М.:Энергия, 19с.
7. Сыромятников работы асинхронных и синхронных двигателей /Под ред. . – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984,–240 с.
Дополнительная литература:
1. Электрическая часть электростанций: Учебник для вузов /Под ред. . – 2-е изд., перераб. И доп. – Л.:Энергоатомиздат, 1987. – 616 с.
2. Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением. /Под ред. и . – М.:Энергия, 19с.
3. Сыромятников работы синхронных и асинхронных двигателей, 4-е изд., перераб. и доп., Энергоатомиздат, 19с.
4. Филатов аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций. – М.:Энергоатомиздат, 1983.
5. , Филатов и ремонт электрооборудования станций и сетей. - М.:Энергоатомиздат, 19с.
6. Собственные нужды тепловых электростанций / и др.; Под ред. . - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 272 с.: ил.
7. , Пономарчук работы и эксплуатации оборудования электрических станций. Методические указания к выполнению курсового проекта. Томск: ТПУ, 2004.
8. , Пономарчук и самозапуск двигателей собственных нужд. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Томск: ТПУ, 2004.
Программное обеспечение и Internet-ресурсы:
1. Профессиональный программный комплекс для расчета установившихся режимов и переходных процессов «Мустанг».
2. Профессиональный программный комплекс для расчета установившихся режимов «РАСТР».
3. Программные комплексы общего назначения: «Mathcad», «Electronics Workbench».
4. Internet-ресурсы:
4.1. , Шестакова учебник. «Управление нормальными и аварийными режимами электроэнергетических систем»
http://e-le. lcg. *****/public/URS_iep8/index. html
4.2. Сайт компании "Силовые машины" http://www. *****/
4.3. Сайт НПП «ТестЭлектро» http://*****/
9. Материально – техническое обеспечение дисциплины
– лабораторные работы проводятся в специализированных учебных лабораториях; компьютеры подключены к сети учебного корпуса ЭНИН с выходом в Internet; при выполнении лабораторных работ используются профессиональные программные комплексы;
– 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: ««Электрические станции».
Программа одобрена на заседании кафедры «Электроэнергетических сетей и систем».
(протокол № __ от «__» ______ 2011 г.)
Автор _____________ , к. т.н., доцент кафедры ЭСС.
Рецензент __________________ , к. т.н., доцент кафедры ЭСС.
Приложение 1
Примеры вопросов текущего контроля
1.Способы определения тока возбуждения турбогенератора
2.Определение допустимых режимов по диаграмме мощности генератора
3.Анормальные режимы работы генераторов
4.Эксплуатация систем охлаждения генераторов
5. Эксплуатация систем возбуждения генераторов
6.Определение температуры нагрева масла и обмотки трансформатора в переходном режиме.
7. Шестиградусное правило.
8.Регулирование напряжения автотрансформаторов.
9.Эксплуатация трансформаторного масла
10. Механические характеристики двигателей и механизмов собственных нужд.
1. Способы включения генераторов в сеть. Преимущества и недостатки этих способов.
2. Поведение обмотки ротора генератора при быстром изменении токовой нагрузки, повышение предела текучести меди.
3. Зависимость формы кривой 
от состояния обмотки возбуждения генератора (разомкнута, замкнута накоротко, замкнута на сопротивление). Условия возникновения «установившегося» режима.
4. Систематические перегрузки трансформаторов их допустимость и определение.
5. Аварийные перегрузки трансформаторов их допустимость и определение.
6. Дефекты, выявляемые в трансформаторе при измерении сопротивления КЗ под нагрузкой?
7. Влияние изменения частоты сети на производительность питательных насосов. Каким образом решается вопрос о приводе питательных насосов мощных энергоблоков, независимом от частоты питающей сети?
8. Пуск асинхронного двигателя (АД). Условия успешного пуска АД. Что влияет на длительность пуска АД?
Приложение 2
Билет 1
1. Интегральный критерий термической стойкости при кратковременной перегрузке генератора токами обратной последовательности. Пути повышения термической стойкости роторов генераторов.
2. Дефекты, выявляемые в трансформаторе при газохроматографическом анализе (ГХА) масла?
3. Влияние изменения напряжения и частоты сети на вращающий момент асинхронного двигателя.
Билет 2
Пуск асинхронного двигателя (АД). Условия успешного пуска АД. Что влияет на длительность пуска АД? Изменение режима работы генератора по реактивной мощности при переходе в асинхронный режим при потере возбуждения и влияние этого режима на напряжение прилегающей сети? Определение температуры наиболее нагретой точки (ТННТ) обмотки трансформатора при непрерывном контроле в современных условиях.