黑龙江自考发电厂电气部分考试大纲.docx

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黑龙江自考发电厂电气部分考试大纲

黑龙江省高等教育自学考试

电气工程与自动化（080612）专业（独立本科段）

发电厂电气部分考试大纲

（课程代码3804）

黑龙江省高等教育自学考试委员会办公室

二○○九年十月

一、课程性质与设置目的

本课程是电力系统及其自动化专业的专业课程之一。

内容要求比较全面的介绍发电厂和变电站的电气部分，使学生树立工程观点，了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点，发电、变电和输电的电气部分，新理论、新技术和新设备在发电厂（变电站）电气系统中的应用，掌握发电厂电气主系统的设计方法。

并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为以后从事电气设计、运行管理和科研工作，奠定必需的理论基础。

二、课程内容与考核目标

第一章能源和发电（4学时）

（一）学习目的与要求

通过本章学习使学生了解和掌握物质、能量和信息，能源和电能的基本概念，能源分类，能源资源和电能的特点，火力发电厂和核能发电厂的电能生产过程及其特点。

（二）课程内容

第一节能源和电能

1、物质、能量和信息

2、能源含义和能源分类

3、能源资源

4、电能

5、发电厂

第二节火力发电

1、火电厂的分类

2、火电厂的电能生产过程

3、火电厂的特点

第三节水利发电

1、水电厂的分类

2、水电厂的特点

3、抽水蓄能电厂

第四节核能发电

1、核电厂的分类

2、核电厂的系统

3、核电厂的运行

（三）考核知识点与考核要求

第一节能源和电能

1、识记：

物质、能量和信息的概念，能源与能源资源的含义。

2、理解：

电能特点、电能生产和消费的实时性和同时性。

第二节火力发电

1、识记：

火电厂的分类、特点。

2、理解：

火电厂的电能生产过程，主要是三个系统的流程。

第三节水利发电

1、识记：

水电厂的分类、特点；抽水蓄能电厂原理及作用。

第四节核能发电

1、识记：

核电厂的分类与基本原理。

第二章发电、变电和输电的电气部分（4学时）

（一）学习目的与要求

发电厂和变电站中电气设备的分类、电气接线及配电装置，300MW和600MW发电机组的主接线，特点及有关设备的技术性能。

高压交流输电、高压直流输电等的基本原理和优点及缺点等。

（二）课程内容

第一节概述

1、电气设备

2、电气接线和装置

第二节发电厂的电气部分

1、300MW发电机组电气部分

2、600MW发电机组电气部分

第三节高压交流输变电

1、高压交流输变电概述

2、我国330KV及以上超高压输电

3、500KV变电站电气主接线

4、500KV变电站主要电气设备

第四节高压直流输电

1、高压直流输电概述

2、基本原理

3、换流站电气主接线及电气设备

4、直流输电系统主接线及运行方式

（三）考核知识点与考核要求

第一节概述

1、识记：

一次设备与二次设备；电气主接线与二次接线；配电装置。

2、理解：

火电厂典型电气主接线。

第二节发电厂的电气部分

1、识记：

300MW、600MW发电机组电气主接线特点、优点与主要的电气设备。

第三节高压交流输变电

不作要求。

第四节高压直流输电

不作要求。

第三章常用计算的基本理论和方法（12学时）

（一）学习目的与要求

本章主要讲述电力系统常用计算的原理和方法，包括载流导体的发热和电动力理论，电气设备及主接线的可靠性分析和技术经济分析。

针对长期发热和短期发热，介绍导体载流量和短路时发热温度的计算方法及应用。

针对电动力，按发电厂中常用的三相导体的受力情况进行分析，求出最大值以及导体振动的动态应力情况等。

（二）课程内容

第一节导体载流量和运行温度计算

1、概述

2、导体的发热和散热

3、导体载流量的计算

4、大电流导体附近钢构的发热

5、大电流封闭母线运行温度的计算

第二节载流导体短路时发热计算

1、导体短路时发热过程

2、短路电流热效应的计算

第三节载流导体短路时电动力计算

1、计算电动力的方法

2、三相导体短路时的电动力

3、分相封闭母线的电动力

第四节电气设备及主接线的可靠性分析

1、基本概念

2、可靠性的主要指标

3、电气主接线的可靠性计算

4、电气主接线的可靠性的计算程序

第五节技术经济分析

1、技术经济分析的内容

2、技术经济分析的基本原则

3、常用技术经济分析方法

4、方案的经济比较项目

（三）考核知识点与考核要求

第一节导体载流量和运行温度计算

1、识记：

电气设备内的损耗、长期发热与短期发热、最高允许温度。

2、理解：

发热对电气设备的影响。

3、简单应用：

导体的发热与散热计算。

4、综合运用：

导体载流量的计算，大电流封闭母线运行温度的计算。

第二节载流导体短路时发热计算

2、理解：

导体短路时发热过程

3、简单应用：

会用等值时间法和实用计算法进行短路电流热效应的计算

第三节载流导体短路时电动力计算

3、简单应用：

计算电动力的方法。

4、综合运用：

三相导体短路时的电动力与分相封闭母线的电动力计算。

第四节电气设备及主接线的可靠性分析

1、识记：

进行可靠性分析计算的目的、可靠性的含义、电气设备的分类；主接线的可靠性指标。

2、理解：

电气设备的工作状态及变化过程；可靠性的主要指标与设备的典型故障率曲线。

3、简单应用：

电气主接线的可靠性计算。

第五节技术经济分析

1、识记：

技术经济分析的内容与基本原则。

3、简单应用：

采用常用的技术经济分析方法进行简单的计算；方案的经济比较项目及计算。

第四章电气主接线及设计（12学时）

（一）学习目的与要求

本章主要以电气主接线的设计为中心，从工程观点出发，包括对主接线的基本要求、典型接线形式以及主要设备的作用、配置原则，并对变压器的选择、限制短路电流的方法等进行了详尽的分析；综合阐述了各种类型发电厂或变电站主接线的特点和主接线设计的一般原则、步骤。

（二）课程内容

第一节电气主接线设计原则和程序

1、对电气主接线的基本要求

2、电气主接线的设计原则

3、电气主接线的设计程序

第二节主接线的基本接线形式

1、单母线接线及单母线分段接线

2、双母线接线及双母线分段接线

3、带旁路母线的单母线和双母线接线

4、一台半短路器及

台断路器接线

5、变压器母线组接线

6、单元接线

7、桥型接线

8、多角形接线

9、典型主接线分析

第三节主变压器的选择

1、变压器容量和台数的确定原则

2、变压器型式和结构的选择原则

第四节限制短路电流的方法

1、装设限流电抗器

2、采用低压分裂绕组变压器

3、采用不同的主接线形式和运行方式

第五节电气主接线设计举例

1、发电厂电气主接线设计举例

2、变电站电气主接线设计举例

（三）考核知识点与考核要求

第一节电气主接线设计原则和程序

1、识记：

电气主接线与主接线电路图，对电气主接线的基本要求，电气主接线的设计原则与程序。

第二节主接线的基本接线形式

2、理解：

一台半短路器及

台断路器接线、变压器母线组接线、单元接线、桥型接线。

3、简单应用：

单母线接线及单母线分段接线、双母线接线及双母线分段接线、带旁路母线的单母线和双母线接线。

4、综合运用：

典型主接线分析。

第三节主变压器的选择

2、理解：

变压器容量和台数的确定原则、型式和结构的选择原则。

第四节限制短路电流的方法

1、识记：

采用限流电抗器与低压分裂绕组变压器限制短路电流。

2、理解：

采用不同的主接线形式和运行方式限制短路电流。

第五节电气主接线设计举例

1、识记：

变电站电气主接线设计举例。

4、综合运用：

发电厂电气主接线设计举例。

第五章厂用电接线及设计（6学时）

（一）学习目的与要求

本章主要学习掌握厂用电接线的设计原则和接线形式；不同类型发电厂的厂用电接线；厂用变压器的选择；厂用电动机的选择和自启动校验；厂用电源的切换等。

（二）课程内容

第一节概述

1、厂用电

2、厂用电负荷分类

第二节厂用电接线的设计原则和接线形式

1、对厂用电接线的要求

2、厂用电接线的设计原则

3、厂用电的电压等级

4、厂用电系统中性点接地

5、厂用电源及其引接

6、厂用电接线形式

第三节不同类型发电厂的厂用电接线

1、火电厂厂用电接线

2、水电厂厂用电接线

第四节厂用变压器的选择

1、火电厂主要厂用电负荷

2、厂用电负荷的计算

3、厂用变压器的选择

第五节厂用电动机的选择和自启动校验

1、厂用机械特性和电力拖动运动方程

2、厂用电动机的类型及其特点

3、厂用电动机选择

4、电动机的自启动校验

第六节厂用电源的切换

1、厂用母线失电影响和分析

2、厂用电源的切换

（三）考核知识点与考核要求

第一节概述

1、识记：

厂用设备、厂用电率，厂用电负荷的分类。

第二节厂用电接线的设计原则和接线形式

1、识记：

对厂用电接线的要求和设计原则；厂用电源，厂用电接线形式。

2、理解：

厂用电的电压等级的确定，厂用电系统中性点接地方式的选择

第三节不同类型发电厂的厂用电接线

2、理解：

水电站与变电所厂用电接线。

3、简单应用：

300MW火电厂厂用电系统接线。

第四节厂用变压器的选择

1、识记：

火电厂主要厂用电负荷。

2、理解：

厂用变压器的选择与计算。

3、简单应用：

厂用电负荷的计算。

第五节厂用电动机的选择和自启动校验

1、识记：

厂用机械特性和电力拖动运动方程，厂用电动机的类型及其特点，厂用电动机选择。

第六节厂用电源的切换

1、识记：

厂用母线失电影响和分析及厂用电源的切换。

第六章导体和电气设备的原理及选择（8学时）

（一）学习目的与要求

本章主要学习电气设备选择的一般条件；高压断路器和隔离开关的原理与选择；互感器的原理及选择；互感器的原理及选择；限流电抗器的选择；高压熔断器的选择；裸导体的选择；电缆、绝缘子和套管的选择等。

（二）课程内容

第一节电气设备选择的一般条件

1、按正常工作条件选择电气设备

2、按短路状态校验

第二节高压断路器和隔离开关的原理与选择

1、电弧的形成与熄灭

2、断路器开断短路电流时的工作状态分析

3、高压断路器选择

4、隔离开关的选择

第三节互感器的原理及选择

1、电磁式电流互感器

2、电压互感器

3、互感器在主接线中配置原则

4、高压互感器的新进展

第四节限流电抗器的选择

1、额定电压和额定电流的选择

2、电抗百分数的选择

3、热稳定和动稳定校验

第五节高压熔断器的选择

第六节裸导体的选择

1、导体选型

2、导体截面选择

3、电晕电压校验

4、热稳定校验

5、硬导体的动稳定校验

6、硬导体共振校验

第七节电缆、绝缘子和套管的选择

1、电力电缆选择

2、支柱绝缘子和穿墙套管的选择

（三）考核知识点与考核要求

第一节电气设备选择的一般条件

3、简单应用：

按正常工作条件选择电气设备，并按照短路状态进行校验。

第二节高压断路器和隔离开关的原理与选择

1、识记：

电弧的形成与熄灭，断路器开断短路电流时的工作状态。

高压断路器选择及隔离开关的选择。

第三节互感器的原理及选择

1、识记：

电磁式电流互感器与电压互感器。

2、理解：

电流互感器与电压互感器在主接线中的配置。

第四节限流电抗器的选择

2、理解：

额定电压和额定电流的选择、电抗百分数的选择以及热稳定和动稳定校验。

第五节高压熔断器的选择

2、理解：

高压熔断器的选择与相关计算。

第六节裸导体的选择

1、识记：

常用的应导体与软导线和导体的选型。

3、简单应用：

导体截面的选择与简单校验。

第七节电缆、绝缘子和套管的选择

2、理解：

电力电缆、支柱绝缘子和穿墙套管的选择。

第七章配电装置（10学时）

（一）学习目的与要求

本章主要介绍屋内、屋外配电装置及其最小安全净距，对配电装置的基本要求，设计原则以及各种配电装置的特点；成套配电装置；发电机引出线装置；发电厂和变电站的电气设施平面布置等。

（二）课程内容

第一节概述

1、对配电装置的基本要求

2、配电装置的最小安全净距

3、配电装置的类型及应用

4、配电装置的设计原则及步骤

第二节屋内配电装置

1、屋内配电装置概述

2、屋内配电装置的布置原则

3、屋内配电装置实例

第三节屋外配电装置

1、屋外配电装置概述

2、屋外配电装置的布置原则

3、屋外配电装置布置实例

第四节成套配电装置

1、成套配电装置概述

2、低压配电屏

3、高压开关柜

4、气体全封闭组合电器

第五节发电机引出线装置

1、发电机出线小室

2、组合导线及母线桥

3、封闭母线

4、大容量发电机组引出线装置举例

第六节发电厂和变电站的电气设施平面布置

1、发电厂电气设施平面布置

2、变电站的电气设施平面布置

（三）考核知识点与考核要求

第一节概述

1、识记：

对配电装置的基本要求。

2、理解：

配电装置的类型及应用，设计原则。

3、简单应用：

配电装置的最小安全净距

第二节屋内配电装置

1、识记：

屋内配电装置的分类、典型配置图。

2、理解：

总体布置与设备布置。

3、简单应用：

屋内配电装置实例分析。

第三节屋外配电装置

1、识记：

屋外配电装置的分类、特点与选型。

2、理解：

读者居

3、简单应用：

屋外配电装置布置实例分析。

第四节成套配电装置

1、识记：

气体全封闭组合电器。

2、理解：

低压配电屏和高压开关柜。

第五节发电机引出线装置梦轩阁

1、识记：

发电机出线小室、组合导线及母线桥和封闭母线。

2、理解：

大容量发电机组引出线装置举例。

第六节发电厂和变电站的电气设施平面布置

1、识记：

发电厂与变电站电气设施平面布置。

第八章发电厂和变电站的控制与信号（6学时）

（一）学习目的与要求

本章主要讲述发电厂和变电站的控制方式、断路器的控制与信号回路、传统中央信号系统的电路构成及原理，并介绍已在新建变电站中成为主流的变电站综合自动化系统。

此外，还包括二次回路接线图原理与安装图的相关知识。

（二）课程内容

第一节发电厂和变电站的控制方式

1、发电厂的控制方式

2、变电站的控制方式

第二节二次回路接线图

1、归总式原理接线图

2、展开接线图

3、安装接线图

第三节断路器的传统控制方式

1、对控制回路的一般要求

2、灯光监视的控制回路和信号回路

3、其它类型的断路器控制回路和信号回路

第四节传统的中央信号系统

1、事故信号

2、预告信号

第五节变电站自动化系统

1、传统变电站的控制与信号系统存在的问题

2、变电站自动化系统的产生与变迁

3、集中组屏的分级分布式系统举例

第六节变电站自动化数据通信技术

1、RS485串行接口和串行总线

2、CAN现场总线

3、LonWorks现场总线

4、以太网技术

（三）考核知识点与考核要求

第一节发电厂和变电站的控制方式

1、识记：

发电厂的主控室与机炉电集中控制方式。

第二节二次回路接线图

2、理解：

二次回路的归总式原理接线图、展开接线图和安装接线图。

第三节断路器的传统控制方式

2、理解：

对控制回路的一般要求、灯光监视的控制回路和信号回路以及其它类型的断路器控制回路和信号回路。

第四节传统的中央信号系统

不作要求。

第五节变电站自动化系统

不作要求。

第六节变电站自动化数据通信技术

1、识记：

RS485串行接口和串行总线、CAN现场总线、LonWorks现场总线以及以太网技术。

第九章同步发电机的运行（4学时）

（一）学习目的与要求

本章包括汽轮发电机和水轮发电机参数的特点，参数对系统运行的影响；分析发电机在不同情况下的容许负荷。

结合大系统、大机组的特点，分析发电机正常运行、非正常运行、特殊运行方式的性能，以及汽轮发电机的轴系扭振、次同步谐振和发电机故障诊断技术等。

（二）课程内容

第一节同步发电机的参数及其额定值

1、同步电机的主要参数

2、运行参数不同于额定参数时发电机的运行

3、大型同步发电机参数的特点和发展趋势

4、阻抗增大和时间常数减小对电力系统运行的影响

第二节同步发电机的正常运行

1、发电机的容许运行范围和P-Q图

2、同步发电机的正常运行特性

第三节同步发电机的非正常运行

1、发电机的容许过负荷

2、异步运行

3、发电机的不对称运行

第四节同步发电机的特殊运行方式

1、发电机进相运行的分析

2、发电机进相运行特点

3、进相运行所导致的问题分析

4、过励磁

第五节汽轮发电机的扭动稳定

1、扭动稳定

2、次同步谐振

3、轴系扭振在线监测

第六节汽轮发电机故障诊断

1、发电机故障诊断技术国外的发展情况

2、国内汽轮发电机故障诊断系统发展情况

3、汽轮发电机故障诊断技术的特点及方法研究

4、电机故障机理分析

5、诊断专家系统的实例

（三）考核知识点与考核要求

第一节同步发电机的参数及其额定值

1、识记：

同步电机的主要参数、运行参数不同于额定参数时发电机的运行以及阻抗增大和时间常数减小对电力系统运行的影响。

第二节同步发电机的正常运行

1、识记：

发电机的容许运行范围和P-Q图，同步发电机的正常运行特性。

第三节同步发电机的非正常运行

1、识记：

发电机的容许过负荷、异步运行及发电机的不对称运行。

第四节同步发电机的特殊运行方式

不作要求。

第五节汽轮发电机的扭动稳定

不作要求。

第六节汽轮发电机故障诊断

不作要求。

第十章电力变压器的运行（6学时）

（一）学习目的与要求

本章主要介绍电力变压器的运行性能，叙述确定变压器负荷能力的原则和依据，阐明变压器在各种不同负荷情况下各部分温升、绝缘老化率的计算和变压器正常过负荷、事故过负荷能力的计算。

分析了多绕组变压器和第三绕组、自耦变压器的特点和运行方式、分裂绕组变压器等。

以及双绕组和三绕组变压器在各种不同情况下并列运行时的负荷分配和计算方法。

（二）课程内容

1、识记：

2、理解：

3、简单应用：

4、综合运用：

第一节概述

1、电力变压器负荷超过额定容量运行时的效应

2、电力变压器负荷超过额定容量运行时的限值

第二节变压器的发热和冷却

1、发热和冷却过程

2、变压器的温升计算

3、稳态温度的计算

4、变压器的暂态温度计算

第三节变压器的绝缘老化

1、变压器的热老化定律

2、等值老化原则

第四节变压器的正常过负荷和事故过负荷

1、等值空气温度

2、等值负荷曲线的计算

3、变压器正常容许过负荷

4、变压器的事故过负荷

第五节多绕组变压器和第三绕组

1、三绕组变压器的运行特点

2、第三绕组

第六节自耦变压器的特点和运行方式

1、自耦变压器的特点

2、自耦变压器的运行方式

3、自耦变压器的有功功率损耗

第七节分裂绕组变压器

第八节变压器的并列运行

1、不满足变压器并列运行条件时的运行

2、三绕组变压器的并列运行

第九节变压器的故障检测技术

1、变压器故障的油中气体色谱检查

2、局部放电故障检测

（三）考核知识点与考核要求

第一节概述

1、识记：

电力变压器负荷超过额定容量运行时的效应及限值。

第二节变压器的发热和冷却

1、识记：

发热和冷却过程。

2、理解：

变压器的暂态与稳态温升计算。

第三节变压器的绝缘老化

不作要求。

第四节变压器的正常过负荷和事故过负荷

1、识记：

等值空气温度。

2、理解：

变压器正常容许过负荷与事故过负荷。

第五节多绕组变压器和第三绕组

1、识记：

三绕组变压器的运行特点。

第六节自耦变压器的特点和运行方式

1、识记：

自耦变压器的特点与运行方式。

第七节分裂绕组变压器

不作要求。

第八节变压器的并列运行

1、识记：

不满足变压器并列运行条件时的运行以及三绕组变压器的并列运行。

第九节变压器的故障检测技术

不作要求。

三实施要求与有关说明

一、关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明

在本大纲的考核知识点与考核要求中，知识点的四个能力层次含义如下：

识记：

要求能够识别和记忆课程中的有关知识点的内容，并能根据考核的不同要求，做出正确的表述和选择。

理解：

要求能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵和外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别和联系，并能够根据考核的不同要求做出解释、说明和论述。

简单应用：

要求能够运用本课程规定的少量知识点，分析和解决一般应用问题。

综合应用：

要求能够运用本课程规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题。

二、教材和参考书

教材：

熊信银主编，《发电厂电气部分》（第三版），2004年8月3版，中国电力出版社出版。

参考书：

王士政,冯金光编，《发电厂电气部分》，2002年11月，中国水利水电出版社。

三、课程的学习指导

1.仔细阅读大纲。

自学考试大纲是考生学习的依据，考生在自学之前必须仔细阅读大纲，了解课程的主要内容和总体要求。

2.根据大纲要求，吃透知识点，紧紧扣住基本要求进行自学。

3.学习教材时要按照循序渐进，根据自己的学习基础按先难后易的顺序进行有效的学习。

四、对社会助学的要求

1.以指定的教材为基础，本大纲为依据进行辅导。

2.对学习方法进行指导，提倡“仔细阅读教材，主动获取帮助，依靠自己学通”的学习方法。

3.注意考生自学能力的培养，引导学生独立学习、独立思考

五、关于命题和考试的若干规定

1、本大纲各章提出的考核要求中各条知识细目都是考试内容，考试命题要覆盖到章，并适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。

2、在试卷中对不同能力层次要求的分配比例大致为：

识记占20%，领会占40%，简单应用占20%，综合应用占20%。

3、要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：

易、较易、较难和难四个等级。

每份试卷中所占比例依次约为2：

3：

3：

2。

必须注意试题的难度和能力层次不是一个概念，在各个能力层次中都存在着不同难度的问题，考生不要混淆。

4、试题主要有：

填空、简答、作图分析和设计计算等四种。

5、考试方式采用闭卷笔试。

考试时间为150分钟。

评分采用百分制，60分为及格，考试时允许携带：

钢笔、铅笔、橡皮、三角板、圆规、计算器。

附录题型举例

一、填空题（每空1分，总计20分）

火电厂是利用煤、石油或天然气作为燃料生产电能的工厂，其能量的转换过程按顺序依次为：

、、、。

二、简答题（本大题共6小题，每小题5分，总计30分）

选择主变压器时应该考虑哪些因素？

其容量、台数、型式等应根据哪些原则来选择？

三、作图与分析题（本大题共3小题，每小题10分，总计30分）

试作图说明电力系统有功功率负荷的构成曲线，并对各组成部分作出简要解释。

四、设计与计算题（本大题20分）

某新建地方热电厂，有2X25MW+2X50MW共四台发电机，cosφ=0.8，U=6.3KV，发电机电压级有10条电缆馈线，最大综合负荷为30MW，最小为20MW，厂用电率为10%，高压侧为110KV，有4回线路与电力系统相连。

试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。

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