МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ электроэнергетики (ИЭЭ) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 - Электроэнергетика и электротехника
Профили подготовки: Высоковольтные электроэнергетика и электротехника,
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии,
Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем,
Электрические станции,
Электроэнергетические системы и сети,
Гидроэлектростанции,
Электроснабжение,
Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике.
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"Электроэнергетические системы и сети"
Цикл: | профессиональный | |
Часть цикла: | базовая | |
№ дисциплины по учебному плану: | ИЭЭ; Б3.7 | |
Часов (всего) по учебному плану: | 144 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 4 | 6 семестр – 4 |
Лекции | 30 часов | 6 семестр |
Практические занятия | 15 часов | 6 семестр |
Лабораторные работы | 15 часов | 6 семестр |
Расчетные задания, рефераты | 15 часов самостоят. работы | 6 семестр |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 84 часа | |
Экзамены | 6 семестр | |
Курсовые проекты (работы) | Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является получение необходимых знаний в области расчета и анализа режимов работы электроэнергетических систем и сетей.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· использовать методы анализа и моделирования линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока (ПК-11);
· рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-15);
· рассчитывать режимы работы электроэнергетических установок различного назначения, определять состав оборудования и его параметры, схемы электроэнергетических объектов (ПК-16);
· определять и обеспечивать эффективные режимы технологического процесса по заданной методике (ПК-23);
· контролировать режимы работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-24);
· обеспечивать соблюдение заданных параметров технологического процесса и качество продукции (ПК-37);
· участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и электротехники (ПК-38).
Задачами дисциплины являются:
· овладеть основами расчета установившихся режимов электроэнергетических систем и сетей;
· познакомить с методами энергосбережения в электроэнергетических системах и электрических сетях
· дать информацию о методах регулирования частоты и напряжения.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям "Высоковольтные электроэнергетика и электротехника", "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", "Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем", "Электрические станции", "Электроэнергетические системы и сети", "Гидроэлектростанции", "Электроснабжение", "Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике" направления 140400 - Электроэнергетика и электротехника.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Теоретические основы электротехники", "Электрические машины", "Электрические станции и подстанции".
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Электроснабжение", "Проектирование электрических сетей", "Районные электрические сети" и "Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах".
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· принципы передачи и распределения электроэнергии (ПК-38);
· схемы электроэнергетических систем и сетей (ПК-15);
· конструктивное выполнение воздушных и кабельных линий электропередачи (ПК-15);
· методы расчета режимов работы электроэнергетических систем и сетей (ПК-11);
· методы регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности в электрических сетях (ПК-23, ПК-37).
Уметь:
· определять параметры схемы замещения основных элементов электроэнергетических систем и сетей (ПК-11, ПК-16);
· рассчитывать установившиеся режимы электроэнергетических систем и сетей (ПК-16);
· выбирать средства регулирования напряжения на понижающих подстанциях (ПК-23, ПК-24, ПК-37).
Владеть:
· методами расчета параметров электроэнергетических устройств и электроустановок, электроэнергетических сетей и систем (ПК-15, ПК-16);
· методами анализа режимов работы электроэнергетического оборудования и систем (ПК-38);
· навыками использования справочной литературы (ПК-16, ПК-23).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.
№ п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации | Всего часов на раздел | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
лк | пр | лаб | сам. | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | Общие сведения об электроэнергетических системах и электрических сетях | 10 | 6 | 4 | -- | -- | 6 | Тест. |
2 | Схемы замещения элементов электроэнергетических систем и электрических сетей и их параметры | 14 | 6 | 4 | 4 | -- | 6 | Тест. Контроль выполнения расчетного задания. |
3 | Расчет режимов работы электрических сетей различной конфигурации | 49 | 6 | 12 | 7 | 10 | 20 | Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания. |
4 | Балансы мощностей в электроэнергетической системе | 7 | 6 | 4 | -- | -- | 3 | Тест. |
5 | Регулирование напряжения и частоты в электроэнергетической системе | 18 | 6 | 4 | 2 | 5 | 7 | Тест. Контроль выполнения расчетного задания. |
6 | Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях электроэнергетических систем | 8 | 6 | 2 | 2 | -- | 4 | Тест. Контроль выполнения расчетного задания. |
Зачет | 2 | 6 | -- | -- | -- | 2 | Защита расчетного задания | |
Экзамен | 36 | 6 | -- | -- | -- | 36 | устный | |
Итого: | 144 | 30 | 15 | 15 | 84 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
6 семестр
1. Общие сведения об электроэнергетических системах и электрических сетях
Основные понятия и определения. Исторический обзор развития электрических сетей в России, современное состояние и перспективы дальнейшего развития. Преимущества объединенных электроэнергетических систем. Классификация электрических сетей. Номинальные напряжения электрических сетей. Требования, предъявляемые к электрическим сетям при их проектировании, сооружении и эксплуатации. Рабочие режимы работы электрических сетей. Задачи, решаемые при расчетах режимов электрических сетей.
Основные элементы электроэнергетических систем: генераторы, линии электропередачи, трансформаторы и автотрансформаторы, узлы комплексных нагрузок.
Основные сведения о конструкции воздушных линий. Конструктивные элементы воздушных линий: провода и тросы, изоляторы, линейная арматура, опоры и основания.
Основные сведения о конструкциях кабельных электрических линий. Конструкции силовых кабелей.
2. Схемы замещения элементов электроэнергетических систем и электрических сетей и их параметры
Полные и упрощенные схемы замещения электрических линий и их параметры. Активные и индуктивные сопротивления и проводимости линий. Зарядные мощности линий. Используемые сечения проводов. Транспозиция фаз. Расщепление проводов фаз линий.
Полные и упрощенные схемы замещения трансформаторов (автотрансформаторов) и их параметры. Активные и индуктивные сопротивления и проводимости трансформаторов (автотрансформаторов).
Понятие комплексной нагрузки. Характеристики графиков нагрузки. Статические характеристики нагрузок потребителей. Задание нагрузок при расчетах режимов электрических сетей.
3. Расчет режимов работы электрических сетей различной конфигурации
Построение схемы замещения электрической сети. Подготовка схемы замещения электрической сети к расчету режима. Расчетные схемы электрических сетей.
Расчет электрических линий 110-220 кВ с использованием векторных диаграмм напряжений и токов и П-образной схемы замещения в случае, когда нагрузка задана током. Анализ различных режимов работы электрической линии. Влияние емкостных токов на режимные параметры. Аналитическая зависимость между напряжениями начала и конца линии. Понятие потери и падения напряжения. Допущения, используемые при расчете сетей 110 кВ.
Расчет электрических линий 110-220 кВ с использованием П-образной схемы замещения в случае, когда нагрузка задана мощностью. Четыре возможных случая постановки задачи расчета режима (по данным начала, по данным конца передачи, итерационным методом «в 2 этапа»). Допущения, используемые при расчете сетей 110 кВ.
Расчет магистральных и разветвленных сетей.
Совместный расчет сетей двух номинальных напряжений.
Расчет электрических сетей с учетом статических характеристик нагрузок Метод систематизированного подбора.
Расчет режимов замкнутых сетей. Понятие точки потокораздела. Особенности послеаварийных режимов.
Краткие сведения об электрическом расчете сложных замкнутых электрических сетей.
Расчет режимов сетей напряжением до 35 кВ. Особенности расчета режимов.
Расчет режимов работы электрических сетей с двумя источниками питания.
Анализ результатов расчета основных режимов работы электрических сетей.
Современные программные комплексы по расчету режимов электроэнергетических систем.
4. Балансы мощностей в электроэнергетической системе.
Баланс активной мощности в электроэнергетической системе и его связь с частотой.
Баланс реактивной мощности в электроэнергетической системе и его связь с напряжением. Потребители реактивной мощности. Источники реактивной мощности в электроэнергетических системах, их технические и экономические характеристики. Выработка реактивной мощности генераторами электростанций. Компенсация реактивной мощности.
5. Регулирование напряжения и частоты в электроэнергетической системе
Основы регулирования напряжения. Способы и технические средства регулирования напряжения. Регулирующие устройства в электрических сетях. Особенности регулирования напряжения в системообразующих сетях и сетях низших напряжений.
Основы регулирования частоты. Задачи, допустимые отклонения частоты, регулировочные характеристики генераторов, методы регулирования частоты
6. Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях электроэнергетических систем
Основные сведения о характере потерь мощности и электроэнергии в различных элементах электрических сетей. Виды потерь мощности. Определение потерь мощности и электроэнергии в электрических линиях и трансформаторах (автотрансформаторах) с помощью графиков нагрузки и с использованием времени максимальных потерь.
Мероприятия по снижению потерь мощности и электроэнергии
4.2.2. Практические занятия:
6 семестр
Расчет параметров схемы замещения линий электропередачи.
Расчет параметров схемы замещения трансформаторного оборудования. Приведенная и расчетная нагрузка подстанции.
Расчет режимов разомкнутых электрических сетей.
Расчет режимов электрических сетей двух номинальных напряжений.
Расчет режимов замкнутых электрических сетей.
Регулирование напряжения в электроэнергетической системе.
Расчет потерь активной мощности и электроэнергии в электроэнергетической системе.
4.3. Лабораторные работы:
6 семестр
№ 1. Исследование установившихся режимов двухцепной воздушной линии 220 кВ с одним источником питания.
№ 2. Режимы сети 220 кВ с двухсторонним питанием.
№ 3. Регулирование напряжения в сетях 110-220 кВ.
4.4. Расчетные задания:
6 семестр
Расчеты нормальных и послеаварийных режимов в районной сети 220-110 кВ с одним источником питания с проверкой достаточности регулирования диапазонов РПН автотрансформаторов и трансформаторов и оценкой потерь мощности и электроэнергии.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы:
Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций. Презентации лекций содержат большое количество схем, чертежей и фотоматериалов.
Практические занятия проводятся в традиционной форме в виде рассмотрения и обсуждения решения типовых задач, являющихся составной частью расчетного задания.
Лабораторные работы выполняются на специализированных лабораторных стендах.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение расчетного задания и подготовку к его защите, подготовку к зачету и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, защита расчетного задания.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
Оценка за освоение дисциплины, рассчитывается из условия: 0,3´(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3´оценка за защиту расчетного задания + 0,4´оценка на экзамене.
В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Электрические системы. Электрические сети: учебник для электроэнерг. спец. вузов / , , и др.; под ред. , . – М.: Высшая школа, 1998. – 511 с.
2. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: учебное пособие для электроэнерг. спец. / , , и др.; под редакцией . – М.: Высшая школа, 1999. – 352 с.
3. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. . – М.: ЭНАС, 2009. – 392 с.
б) дополнительная литература:
1. Электрические системы и сети: учебник для вузов. – М.: дом Альянс», 2009. – 592 с.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Microsoft Word, Microsoft Excel, MathCAD, RastrWin, Режим.
www. *****, www. news. *****, www. *****, www. *****.
б) другие:
набор слайдов по тематике лекций.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и учебные лаборатории для проведения лабораторных работ.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 – Электроэнергетика и электротехника и профилям "Высоковольтные электроэнергетика и электротехника", "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", "Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем", "Электрические станции", "Электроэнергетические системы и сети", "Гидроэлектростанции", "Электроснабжение", "Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике".
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к. т.н., доцент
"СОГЛАСОВАНО":
Директор ИЭЭ
к. т.н., ст. науч. сотрудник
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой электроэнергетических систем
к. т.н., доцент
