Перенапряжение и изоляция

Қазақстан Республикасының Министерство

Білім және ғылым образования и науки

министрлігі Республики Казахстан

Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ им. Д. Серикбаева

ШҚМТУ

УТВЕРЖДАЮ

декан ФИТЭ

____________Г. Мухамедиев

___________________2014 г.

АСқын кернеу және оқшаулама

Силлабус

Перенапряжение и изоляция

Силлабус

Специальность: 5В71800 «Электроэнергетика»

Форма обучения: очная

Курс: 4

Семестр: 7

Кол-во кредитов: 2

Кол-во часов: 90

Лекции 15

Практические занятия: 15

Лабораторные работы: -

СРОП: 15

СР): 45

Курсовой проект (работа): -

Экзамен: 7 семестр

Өскемен

Усть-Каменогорск

2014

Силлабус разработан на кафедре промышленной энергетики на основании Государственного общеобязательного стандарта образования ГОСО РК для студентов специальности 5B071800 «Электроэнергетика»

Обсуждено на заседании кафедры «Промышленная энергетика»

Зав. кафедрой Т. Сегеда

Протокол № 2 от 16.09. 2014 г.

Одобрено учебно-методическим советом факультета информационных технологий и энергетики

бдрахманова

Протокол № 2 от 01.01.2001 г.

Разработал

Старший преподаватель Т. Умарова

ютюнькова

СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Кафедра «Промышленная энергетика», факультет информационных технологий и энергетика (ауд. Г1-311)

Преподаватель, ведущий занятия: , старший преподаватель

Телефон рабочий: 540-429

Аудиторные часы и время для консультаций: по расписанию занятий и графику работы преподавателя.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1 Описание изучаемой дисциплины

Перенапряжение и изоляция представляет собой науку о характеристиках вещества и процессах в нем при экстремальных электромагнитных воздействиях – высоких напряжениях и сильных токах, а также о технологическом использовании этих процессов. Предмет посвящен свойствам изоляционных конструкций электрооборудования высокого напряжения и условиям их надежной эксплуатации при воздействии рабочего напряжения, грозовых и внутренних перенапряжений.

Дисциплина «Изоляция и перенапряжения» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин. Указанная дисциплина является одной из профилирующих; имеет как самостоятельное значение, так и является базой для ряда дисциплин, изучающих эксплуатацию объектов и систем электроэнергетики.

1.2 Цели и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины: Изучение вопросов создания комплекса высоковольтного оборудования, необходимого для генерирования, передачи и распределения электрической энергии, вопросов электрического разряда в газообразных, жидких и твердых диэлектриках, методов конструирования и расчета изоляции высокого напряжения, методов защиты от воздействующих факторов, профилактики, контроля и испытания высоковольтной изоляции.

Задачи дисциплины:

- Получение знаний в области грозовых и внутренних перенапряжений, возникающих при эксплуатации электрических установок и систем, средств и методов испытания высоковольтных изоляционных конструкций;

- Изучение методов, способов и средств диагностики состояния изоляции электроэнергетического оборудования;

- Овладение методами расчета и обеспечения надежной молниезащиты линий электропередачи, электрических станций и подстанций, зданий и сооружений, методами расчета внутренних перенапряжений и способами защиты от них;

- Формирование общепрофессиональных навыков по решению проблемы защиты изоляции электроустановок и систем, линий электропередачи от грозовых и внутренних перенапряжений при проектировании и эксплуатации объектов систем электроэнергетики.

1.3 Результаты изучения дисциплины

Знания:

Обучающиеся должны знать:

- терминологию, основные понятия и определения;

- теоретические основы возникновения внутренних перенапряжений;

- номенклатуру перенапряжений, возникающих в электрических системах;

- методы расчета перенапряжений в линиях электропередачи и в схемах подстанций высокого напряжения;

- методы и средства ограничения перенапряжений;

- принцип работы, выбор и особенности эксплуатации защитных средств от перенапряжений;

Навыки:

Навыки:

- рассчитывать уровень внутренних перенапряжений на изоляции линии электропередачи и подстанциях;

- рассчитывать вероятность перекрытия линейной изоляции при коммутационных перенапряжениях;

- выбирать методы и средства снижения опасных перенапряжений;

Компетенции:

Ключевыми компетенциями являются:

– способностью анализировать конструкцию и процессы, сопровождающие работу систем молниезащиты, обеспечивать стабильную работу высоковольтной техники электроэнергетических систем.

- способность выбирать методы и средства снижения опасных перенапряжений;

- способность выбора защитных средств от перенапряжений.

1.4 Пререквизиты

Материал дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении курсов:

- Химия

- Физика

- Математика

- Теоретические основы электротехники

- Электротехническое материаловедение

1.5 Постреквизиты

Знания полученные студентами при изучении данной дисциплины помогут в освоении дисциплин, изучаемых в магистратуре.

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Тематический план

Наименование темы, ее содержание	Трудоемкость, ч.	Рекомендуемая литература
Лекционные занятия
Тема 1. Назначение и основные виды электрической изоляции электроустановок. Режимы работы нейтрали электрических систем	1	[1,2,3,4]
Тема 2. Общая характеристика внешней изоляции электроустановок. Назначение и типы изоляторов	1	[1,2,3,4]
Тема 3. Развитие разряда в воздушных промежутках при кратковременном и длительно воздействующем напряжении. Время разряда и вольт-секундные характеристики. Основные стадии развития разряда в длинных воздушных промежутках	1	[1,2,3,4]
Тема 4. Особенности развития разряда вдоль поверхности твердого диэлектрика. Характеристики короны на линиях постоянного и переменного тока. Потери энергии на корону.	1	[1,2,3,4]
Тема 5. Кратковременная и длительная электрические прочности изоляции. Задачи регулирования электрических полей. Основные процессы пробоя	1	[1,2,3,4]
Тема 6. Масло - барьерная изоляция. Роль барьеров, покрытий и изолирования в повышении электрической прочности изоляции. Регулирование электрических полей. Разряды по поверхности твердого диэлектрика в масле	1	[1,2,3,4]
Тема 7. Твердая изоляция. Основные виды, свойства и особенности применения. Бумажно-масляная изоляция. Методы регулирования электрических полей	1	[1,2,3,4]
Тема 8. Газовая изоляция. Основные требования. Применение газов под давлением. Применение вакуума. Основные виды кабелей, характеристики их изоляции	1	[1,2,3,4]
Тема 9. Изоляция силовых конденсаторов, типы и конструкции. Изоляция силовых трансформаторов, автотрансформаторов и электрических машин высокого напряжения. Конструкция изоляции и ее электрическая прочность	1	[1,2,3,4]
Тема 10. Изоляторы и аппараты для внутренней и наружной установки. Основные виды изоляции воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и ее эксплуатация. Эксплуатация электроизоляционных конструкций при рабочем напряжении.	1	[1,2,3,4]
Тема 11. Молния, как источник грозовых перенапряжений. Электрические характеристики молнии. Форма импульсов грозовых перенапряжений. Защита подстанций от прямых ударов молнии. Принцип действия молниеотводов	1	[1,2,3,4]
Тема 12. Зоны защиты. Заземления. Защитные аппараты и устройства: защитные промежутки и вентильные разрядники, нелинейные ограничители напряжений. Принцип защиты электрооборудования подстанций от набегающих с ЛЭП импульсов грозовых перенапряжений. Волновые процессы в ЛЭП и в обмотках трансформаторов.	1	[1,2,3,4]
Тема 13. Внутренние перенапряжения в электрических системах с длинными ЛЭП. Общая характеристика внутренних перенапряжений	1	[1,2,3,4]
Тема 14. Коммутационные перенапряжения при плановых и аварийных включениях и отключениях. Электрическая прочность внешней и внутренней изоляции электроустановок при коммутационных пере напряжениях. Принцип ограничения внутренних перенапряжений и защита от них. Расчетные кратности перенапряжений	1	[1,2,3,4]
Тема 15. Координация изоляции по уровню грозовых и внутренних перенапряжений. Испытательные напряжения. Статические характеристики разрядных напряжений. Методы испытания электрической изоляции электроустановок. Испытательные установки	1	[1,2,3,4]
Практичекие занятия
Защита открытого распределительного устройства (ОРУ) подстанции от прямых ударов молнии.	10	[1,2,3,4]
Расчет контура заземления ОРУ	5	[1,2,3,4]
Самостоятельная работа студента под руководством преподавателя
Тема 1. Расчет числа изоляторов	2	[1,2,3,4]
Тема 2. Расчет твердой изоляции	2	[1,2,3,4]
Тема 3. Оценка напряженности в воздушном зазоре изоляции обмотки электрической машины	2	[1,2,3,4]
Тема 4. Расчет молниезащиты	2	[1,2,3,4]
Тема 5. Молниезащита подстанции	2	[1,2,3,4]
Тема 6. Грозоупорность ВЛ	2	[1,2,3,4]
Тема 7. Расчет емкостного ток замыкания на землю	1	[1,2,3,4]
Тема 8. Расчет перенапряжений	2	[1,2,3,4]

2.2 Содержание и требования по выполнению курсового проекта (работы)

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

2.3 Задания для самостоятельной работы

Тема	Цель и содержание задания	Рекомендуемая литература	Продолжительность выполнения	Форма контроля	Срок сдачи
Тема 1. Расчет числа изоляторов	Расчет числа изоляторов в гирляндк	[1,2,3,4]	1-3 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	3 неделя
Тема 2. Расчет твердой изоляции	Расчет напряженности электрического поля	[1,2,3,4]	4-6 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	6 неделя
Тема 3. Оценка напряженности в воздушном зазоре изоляции обмотки электрической машины	Оценка напряженности в воздушном зазоре изоляции	[1,2,3,4]	6-7 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	7неделя
Тема 4. Расчет молниезащиты	Расчет радиуса зон защиты одиночного стержневого молниеотвода	[1,2,3,4]	7-9 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	9 неделя
Тема 5. Молниезащита подстанции.	Определение максимального напряжения на изоляции, его превышение над пробивным напряжением разрядника	[1,2,3,4]	10-11 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	11 неделя
Тема 6. грозоупорность ВЛ	Расчет грозоупорности ВЛ на железобетонных и деревянных опорах	[1,2,3,4]	11-12 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	12 неделя
Тема 7. емкостной ток замыкания на землю	Расчет емкостного тока замыкания на землю	[1,2,3,4]	12-13 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	13 неделя
Тема 8. Расчет перенапряжений	Расчет кратности перенапряжения электрического двигателя	[1,2,3,4]	13-14 неделя	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания	14 неделя

2.4  Расписание текущего и рубежного контроля

Вид контроля

Академический период обучения, неделя

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Посещаемость

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Конспекты лекций

*

*

Устный опрос

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Коллоквиум

*

*

Тестовый опрос

*

*

*

*

Реферат

*

*

Эссе

Рубежное тестирование

*

*

Всего

3 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

3.1 Основная литература

1 , Ларионов ВЛ., , Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжение в электрических системах. Под ред. ВЛ. Ларионова. -3-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986, - 464с.

2 , , Пинталь установок высокого напряжения. Под ред. . - М.: Энергоатомиздат, 1987, ­363с.

3 Техника высоких напряжений /Под ред. . - М.: Энергия, 1976.- 488 с.

4 Техника высоких напряжений /Под ред. . - М.: Высш. шк., 1973. - 528 с.

3.2 Дополнительная литература

5 Разевиг теории вероятностей в технике высоких напряжений. - М.: МЭИ, 1975. - 263 с.

6 , , Халлилов на электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжений - Л.: Энергия,

1975. - 255 с.

7 Кучинский разряды в высоковольтных конструкциях. - Л.: Энергия, 1979. - 224 с.

4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ

4.1 Требования преподавателя

Требования преподавателя:

- посещение лекционных и практических занятий по расписанию является обязательным.

- присутствие студентов на занятиях проверяется в начале занятий. в случае опоздания студент должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу, а в перерыве объяснить преподавателю причину опоздания.

- два опоздания на занятия приравниваются к одному пропуску занятия.

- оцениваемые в баллах работы следует сдавать в установленные сроки. за несвоевременную сдачу работ количество баллов снижается. студенты, не сдавшие все задания, к экзамену не допускаются.

- повторное прохождение студентом рубежного контроля, в случае получения неудовлетворительной оценки, не допускается.

- студенты, получившие средний рейтинг рср = (р1 + р2)/2 менее 50%, к экзамену не допускаются.

- в течение занятий мобильные телефоны должны быть отключены.

- студент обязан приходить на занятия в деловой одежде.

4.2 Критерии оценки

Оценка всех видов заданий осуществляется по 100 балльной системе.

Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.

Рубежный контроль знаний проводится на 8 и 15 неделях семестра в форме тестирования. Рейтинг складывается, исходя из следующих видов контроля:

Аттестационный период	Вид контроля, удельный вес, %
Посещаемость	Конспекты лекций	Устный опрос	Коллоквиум	Тестовый опрос	Реферат	Эссе	Рубежное тестирование	Всего
Рейтинг 1	10	10	25	5	10	10	-	30	100
Рейтинг 2	10	10	25	5	10	10	-	30	100

Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме тестирования.

Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:

- 40% результата, полученного на экзамене;

- 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

, (1)

где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно;

Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Оценка по буквенной системе	Цифровой эквивалент баллов	Процентное содержание, %	Оценка по традиционной системе
А	4,0	95–100	отлично
А–	3,67	90–94
В+	3,33	85–89	хорошо
В	3,0	80–84
В–	2,67	75–79
С+	2,33	70–74	удовлетворительно
С	2,0	65–69
С–	1,67	60–64
D+	1,33	55–59
D	1,0	50–54
F	0	0–49	неудовлетворительно

4.3 Материалы для итогового контроля

4.3.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов

4.3.2. Примеры экзаменационных билеты

Вариант 1

1. Внешняя изоляция высоковольтного электрооборудования электроэнергетических систем.

2. Зоны поражаемости и зоны защиты молниеотводов различной формы.

3.  Координация изоляции электроустановок по уровню коммутационных перенапряжений.

Вариант 2

1. Способы увеличения электрической прочности внешней изоляции.

2. Сопротивление заземляющих устройств воздушных линий электропередачи и подстанций в импульсном режиме стекания тока молнии.

3. Коммутационные перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов и реакторов. Способы ограничения.

Вариант 3

1.  Лавинная форма разряда. Условие самостоятельности газового разряда.

2.  Высоковольтные вводы. Особенности конструкции и области применения.

3.  Феррорезонансные перенапряжения. Причины возникновения и способы защиты.