《发电厂电气部分》课程导学.docx

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《发电厂电气部分》课程导学

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为确保学习效果，建议你学习本课程前先仔细阅读本学习向导，了解本课程特点及学习注意事项，相信会对你学习本课程有帮助。

一、课程概述

本课程是发电厂及电力系统的专业必修课，在大二第二学期开设，根据教学计划安排，本课程共7.5学分，其中课内4.5学分，包括课堂教学、课内实验共计75学时；独立实践教学3周共计3学分，由1周课程设计（即DIO项目）28学时，2周高压电气设备实训56学时组成。

欲更详细全面了解该课程，具体可参见课程简介、教学大纲、教学日历、考评方式与标准、教材与参考资料等。

（一）课程学习内容简介

课程由八大模块构成。

各模块均在国家精品资源共享课网站上挂有模块教学要求、模块重点难点、模块须掌握的知识点技能点、模块教学设计、模块评价考核要求、模块对应的教材内容等介绍。

八大模块按需要分成了34个教学单元，单元上挂有PPT课件、教学单元授课录像、模块作业、例题、教学案例、电子教材、实例电站工程图纸等教学资源。

希望学生在学习时能及时参阅这些内容。

导学内容

重点难点

学习时数

模块一绪论

课程整体介绍：

课程性质、课程学习目的、课程教学设计实施、课程工程实例资料；

电力系统基础知识：

1．电力工业发展

2．电力系统构成及各部分作用

电厂类型、电力网类型、用户类型、电能质量衡量指标

3．电力系统的额定电压及电压等级

我国电力网额定电压等级、电气设备额定电压确定

4．发电厂变电所主要电气设备

一次设备、一次设备标准图形符号、二次设备

5．实例电站基础知识分析

一次设备识图、发电机、变压器额定电压分析

重点：

本课程研究的对象及内容；电力系统组成，发电厂、变电所、用户分类；电能质量主要衡量指标及其允许变化范围；电气一次设备、二次设备含义；电气一次设备图形文字符号；我国电网额定电压等级种类，发电机、变压器、用电设备额定电压的确定。

难点：

发电机、变压器、用电设备额定电压的确定。

授课：

3学时

模块二短路电流计算

1．概述

（1）短路的概念和类型

（2）短路的原因和后果（3）短路电流计算的目的和基本假设

2．短路电流的实用计算方法

（1）标么值法

（2）电力系统各主要元件的电抗标么值（3）计算电路图（4）等值电路图拟制和化简

3．无限大容量电源供电电路内三相短路

（1）无限大容量电源

（2）短路电流的变化规律（3）短路电流各量的计算

4．有限容量电源供电电路内三相短路

（1）短路电流的变化情况

（2）周期分量有效值的实用计算法——运算曲线法（3）短路电流其它量的计算（4）多电源系统用运算曲线计算短路电流（同一变化法、个别变化法）

5．实例电站三相短路电流计算

重点：

短路的种类、主要原因及危害；计算短路电

流的目的；发电机、变压器、电抗器、线路的电抗标么值计算；等值电路图的拟制和化简；无限大电源系统内三相短路与发电机供电电路内三相短路的各自特点及区别；次暂态短路电流

、稳态短路电流

、冲击短路电流

的含义；个别法查运算曲线计算多电源系统内三相短路电流各时刻的值

难点：

额定标么值与基准标么值间的换算；等值电路图的化简技巧；电网平均电压引入原因

授课：

8学时

习题课：

2学时

DIO项目设计：

1天

模块三发电厂变电所电气一次设备

1．开关电器的电弧及灭弧

（1）电弧的产生

（2）电弧的危害（3）电弧的熄灭

2．直流电弧的特性及熄灭

3．交流电弧的特性及熄灭

4．开关电器灭弧具体措施

5．开关电器

（1）高压开关电器

高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、高压负荷开关

（2）低压开关电器

刀开关、自动空气开关、接触器、磁力启动器、低压熔断器

6．互感器

（1）电压互感器

（2）电流互感器

7．母线、绝缘子、电力电缆

8．实例电站一次设备应用分析

重点：

电弧的成因，交、直流电弧熄灭条件，开关电器基本熄弧方法；常用高低压开关电器的作用、种类、原理及技术参数、适用场所，国产型号表达式、图形文字符号；互感器的作用、种类、工作原理及技术参数、准确度等级及适用场所、常用接线方式，图形文字符号；母线、绝缘子、电缆的作用，母线的着色、电缆的连接

难点：

断路器与隔离开关间的操作顺序，隔离开关地刀与主刀间连锁的目的；各种低压开关电器间的区别；互感器的二次正常工作状态及使用注意事项；支持绝缘子与套管绝缘子间的区别

授课：

13学时

实验：

3学时

实训：

1周

模块四发电厂变电所电气一次接线

1．概述

电气主接线定义、电气主接线基本要求、电气主接线的类型

2．有母线系统接线

（1）单母线接线

（2）双母线接线

3．无母线的电气主接线

（1）桥形接线

（2）角形接线（3）单元接线

4．典型主接线分析举例

（1）发电厂的主接线

火电厂的主接线、水力发电厂的主接线

（2）变电站的主接线

枢纽变电站、区域变电站、配电变电站主接线、

5．厂用负荷及厂用电接线

（1）自用电及自用负荷

（2）自用电电压的确定与自用电源引接（3）自用电接线举例

6．实例电站电气主接线分析

重点：

电气主接线定义、基本要求、类型；单母线接线特点、适用场所；双母线接线特点、适用场所；桥形接线和角形接线的特点、适用场所；单元接线的特点、适用场所；自用电定义、自用电率、自用电引接原则；自用电接线常用形式

难点：

单母线接线与扩大单元接线的区别；双母线接线工作母线检修的倒闸操作主要步骤；内桥接线与外桥接线的不同特点；厂变明备用、暗备用区别

授课：

11学时

DIO项目设计：

2天

模块五配电装置

1．配电装置概述（定义、设计基本要求）

2．配电装置最小安全净距

3．屋内配电装置

4．屋外配电装置

5．成套配电装置

6．实例电站屋内10kV开关柜订货图分析

重点：

配电装置定义及基本要求；配电装置最小安全净距概念及A、B、C、D、E各值含义；屋内配电装置布置图、断面图识读；屋外配电装置平面图、断面图识读；成套配电装置种类及特点；配电装置五防含义

难点：

屋内外配电装置各种表达图的识读；最小安全净距概念；高压开关柜的“五防”功能

授课：

4学时

DIO项目设计：

1天

模块六电气设备的选择

1．电气设备选择通用计算条件

（1）按正常工作条件选择

（2）按短路状态校验（3）电气设备选择中短路电流实用计算的规定

2．导体与绝缘子的选择

母线、电缆、绝缘子的选择

3．开关电器的选择

高压断路器、隔离开关、熔断器的选择

3．互感器的选择

电流互感器、电压互感器的选择

4．小型水电站设备选择举例

重点：

短路电流热效应和短路电流电动力的计算；电气设备选择的一般条件；母线、电缆、支持绝缘子、套管绝缘子的选择；断路器、隔离开关、熔断器的选择；电流互感器、电压互感器的选择

难点：

短路计算条件的确定；各电气设备选择时选项的不同之处

授课：

6学时

习题课：

2学时

DIO项目设计：

1天

模块七操作电源

1．操作电源的作用、种类

2．蓄电池直流操作电源

（1）铅酸蓄电池的结构和工作原理

（2）镉镍蓄电池的结构和工作原理（3）蓄电池的容量（4）蓄电池的运行方式（5）蓄电池直流系统的接线（6）GZDW—I型智能微机直流充放电装置

3．硅整流型直流操作电源

硅整流电容储能式操作电源、复式整流操作电源

重点：

操作电源的作用、要求及种类；全密封免维护酸性蓄电池直流系统，蓄电池容量概念、浮充电法含义；硅整流型直流电源基本工作情况

难点：

浮充电法运行方式

授课：

4学时

模块八发电厂变电所二次系统

1．二次接线基本知识

（1）二次回路定义

（2）二次回路分类（3）二次接线图类型（原理图、安装图）

2．二次安装接线图

（1）二次回路编号

（2）安装接线图

3．测量监察回路

流互、压互的配置，测量仪表的配置，交直流绝缘监察

4．断路器控制回路

控制回路定义及分类、基本要求、控制开关、音响监视的断路器控制回路、灯光监视的断路器控制回路

5．信号系统

信号分类、重复动作的中央信号装置、由ZC—23型冲击继电器组成的中央信号回路原理

6．同期系统

发电机的并列操作、电站同期方式和同期点的选择、手动准同期装置、发电机的手动准同期并列操作步骤、

6．实例电站电气二次图识读

重点：

掌握二次接线定义，二次接线常用图形文字符号，熟悉二次典型回路编号，知道相对编号法含义，会读二次接线原理图及安装接线图；熟悉测量系统流互、压互的常规配置，了解测量仪表的配置；熟悉断路器控制回路基本要求，掌握常用断路器控制回路的工作原理；掌握信号的种类及重复动作的中央信号回路工作原理；掌握同期的含义、种类及特点，同期点设置的原则，会识读手动准同期装置接线图并掌握其原理

难点：

端子排图和屏背面接线图的识读；音响监视的断路器控制回路工作原理；主变高压侧断路器的同期

授课：

13学时

实验：

6学时

实训：

1周

（二）课程学习目标

课程学习总目标就是通过课堂学习、课程设计、实验、实训等各个教学环节，使学生了解现代电力生产的过程及特点，知道新理论、新技术、新设备在电力系统中的应用，树立起工程观点，能把在课堂上学到的知识运用到实际工作中去，通过课程着重为培养学生具有发电厂及电力系统运行值班岗位、检修岗位、安装调试岗位中高级工所必需的基本技能或能力打基础。

在课程知识目标培养的同时，着眼于电力安全意识的建立，敬业、爱岗、求新务实、刻苦钻研等职业素质和养成习惯的培养。

具体要求：

拿到一个电厂或变电所的电气图纸（包括主接线及厂用电接线、断路器控制回路、中央音响信号回路等）要能看得懂，并能进行初步设计，知道该电厂或变电所为何选择此种类型的设备，这些设备组成的通路是怎样的（即主接线型式），通路如何控制（即断路器控制回路原理），通路本身或其中的元器件出问题，如何发信（即中央信号回路原理），如何将电厂发的电送到系统中去（即同期回路）。

通过该课程的学习，为学生今后从事电力运行值班及检修，电气一、二次部分初步设计、安装接线、调试，电力设备营销等打下扎实的理论和实践基础。

（三）课程学习要求

1.课程记忆内容多，记住了才能学好专业后续课程，以后才能从事专业工作。

建议学生最好在上课前先根据教学日历自学相应文字主教材，了解基本内容，找出疑难点。

然后带着问题听课，并随时提出问题与老师、同学讨论，及时解决问题。

课后要及时复习，切忌死记硬背，一定要在理解的基础上记忆，以达到事倍功半的效果。

2.课程实践性很强，在掌握理论知识的基础上，要努力提高自身动手能力，做到学以致用。

课程教学特地安排在大二专业认识实习后，课程即以大二学生认识实习电站为工程实例，教学全程贯穿该工程实例，使要达到的学习目标感性具体，以增加学生学习兴趣；同时以该工程实例电站的电气主接线设计为课程DIO项目，以CDIO工程教育理念引导学生配合实例电站进行自主创新学习，完成D、I、O任务，依样画葫芦，使学生能真正做到学以致用，提高学习实效；此外还会充分利用校内配电房、专业实验实训室，开展教学做一体化的现场教学，提高学生的认知效率和实践能力。

3.在学习课程知识技能的同时，要有意识地培养电力安全意识，在实践中逐渐形成敬业、爱岗、求新务实、刻苦钻研等职业素质和养成习惯。

教师会通过强化“断路器与隔离开关间的操作顺序，电流互感器正常工作状态、高压开关柜的“五防”功能等知识，同时引入实际工程中发生的安全伤亡事故实例，警示学生，以促进其安全意识建立；通过项目化的实验实训，采用国家考工标准的应知、应会、技能操作评分规则，引导学生进行训前预习设计、训中规范操作、训后分析总结，以培养学生敬业、爱岗、求新务实、刻苦钻研等职业素质和养成习惯。

学生则要充分发挥主观能动性，严格按照要求，充分发挥团队合作精神，交流互助，共同提高。

4.充分利用国家精品资源共享课网站进行课前预览、课后复习巩固。

二、课程教学媒体安排

1．文字媒体

①主教材

郑晓丹、金永琪《发电厂电气部分》，科学出版社2011年12月（浙江省十一五重点教材）

它是落实教学大纲、传授课程基本内容的主要媒体，是其它教学媒体的基础和核心，是学生学习本课程的基本依据。

②辅助教材

姚春球《发电厂电气部分》，中国电力出版社2013年3月（普通高等教育十二五规划教材）。

③课程参考资料

[1]郭琳《发电厂电气部分课程设计》，中国电力出版社2009.8

[2]卢文鹏、吴佩雄，《发电厂变电所电气设备》， 电力出版社 2005年8月（教育部职业教育与成人教育司推荐）

[3]熊信银，范锡普《发电厂电气部分》2004年9月（十五规划教材）

[4]应明耕《水电站电气一次部分》，中国水利水电出版社，2005.1 

[5]杨宛辉《发电厂电气部分》设计计算资料西北工业出版社1997.1  

[6]电气设备用图形符号国家标准汇编，中国标准出版社，2001.4 

[7] 3～110kV高压配电装置设计规范GB50060-2008中国计划出版社2009.4

[8]水利水电工程三相交流系统短路电流计算导则SL585-2012中国水利水电出版社2012.11

[9]导体和电器选择设计技术规定DL/T5222-2005中国电力出版社2005.7

[10]水利水电工程导体和电器选择设计规范SL561-2012中国水利水电出版社2012.8

[11]小型电力工程直流系统设计规程DL/T5120-2000

[12]水力发电厂二次接线设计规范DL/T5132-2001

2．现场媒体

模拟电厂电气一次、二次设备；设备实验室GG-1A型高压开关柜、KYN28型开关柜、XGN66型开关柜等；校10kV配电房设备。

3、电子媒体

课程网络教学平台，主要是教育部国家级精品资源共享课网站及国家精品课程网站http:

//fdcdqbf.jpkc.cc/，课程网站提供本课程的详细情况和安排、最新的教学活动和教学辅导，为学生学习本课程、教师辅导提供较完善的支持服务。

学生用学号登陆国家精品课程网站

初始密码为123456

（师生互动栏目里可留言提问，老师会及时给予答复；课程讨论栏

目可发帖，发贴踊跃者酌情在课程考核中加分）

三、课程考核方式

本课程采用理论实践一体化综合学生考核评价体系，注重知识、能力、态度并重。

课程成绩=课堂表现（5%）+平时作业（10%）+课程DIO项目（25%）+实验（20%）+期末考试（40%）。

2周的高压电气实训单独记成绩，分优、良、中、合格、不合格五等。

具体：

（1）课堂表现考核

课堂表现由出勤率、课堂听课认真情况、课堂发言积极度等组成。

计分方法：

以百分制计分，每迟到1次扣1分，每旷课1次扣10分；主动发言1次加5分；上课讲话、玩手机等影响课堂纪律者视情节轻重每次扣1～10分，最后计入课程总成绩时还要乘上0.05系数。

（2）平时作业考核

平时作业主要考核分上交率和上交质量两部分。

计分方法：

平时作业以百分制计分，每次作业分数加权后平均然后作为平时作业分，少交1次者在加权平均后分数上扣5分，最后计入课程总成绩时还要乘上0.1系数。

（3）课程DIO项目考核

课程DIO项目从知识、能力、态度全方位进行考核，具体由过程考核、小组自评、组间互评、教师评价组成。

计分方法：

课程DIO项目以百分制计分，过程考核占30分，小组自评占20分、组间互评占40分、教师评价占10分，最后计入课程总成绩时还要乘上0.25系数。

（4）实验内容考核

课程共设3个实验，实验共9学时

计分方法：

每个实验以百分制单独计分，以实际操作表现及实验报告质量综合评定各实验分数，加权平均后得出总分，最后计入课程总成绩时还要乘上0.2系数。

（5）期末卷考

期末卷考按课程教学大纲要求出卷，以考“基本理论、基础知识、基本技能”三基为主，按教学要求制定各知识点占比及分值。

题型主要包括填空题、选择题、图形符号含义、简答题、计算题、分析题，具体可参看国家精品课程网站考试样卷。

计分方法：

期末卷考以百分制计分，最后计入课程总成绩时乘上0.4系数。