《变电站电气设备》课程整体教学设计资料.docx

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《变电站电气设备》课程整体教学设计资料

《发电厂变电站电气设备》课程整体教学设计

一．管理信息

课程名称：

《发电厂及变电站电气设备》制定时间：

课程代码：

所属系部：

电力工程系

制定人：

批准人：

二．基本信息

学分：

学时：

授课对象：

发电厂及电力系统专业学生

课程性质：

发电厂及变电站电气课程是发电厂及电力系统专业的核心专业课，也是一门理论与实际结合较紧密的课程。

本课程主要讲述发电厂、变电所电气一次系统的工作原理．基本结构．设计方法及运行理论，。

本课程的主要任务是从应用的角度出发，使学生掌握发电厂、变电站主接线基本形式．各类发电厂的接线特点．主接线设计方法．厂用电接线．配电装置．主要电气设备及其选择方法．以及电弧理论．发热理论．电动力理论等内容。

通过本课程的学习，使学生获得必须的发电厂变电站电气部分的基本知识和实践技能，初步掌握发电厂．变电站电气主系统的设计与计算方法，树立理论联系实际的观点，培养实践能力．创新意识和创新能力，为以后从事有关电气设计．检修．安装．运行．维护及管理等工作奠定必要的基础。

三、课程设计

1.课程目标设计

（1）能力目标

通过学习，使学生能基本达到可以在无老师指导的情况下，能独立完成35KV变电站电气一次部分的初步设计。

1具有阅读及绘制常用电气设备图形及文字符号的能力，能看懂一次图。

2具有电气主接线设计的能力。

3具有电气设备选型的能力。

4具有变电站自用电部分设计的能力。

5具有进行屋内及屋外配电装置布置设计的能力。

6具有变电站接地装置设计的能力。

（2）知识目标

1掌握常用电气设备的图形符号和文字符号。

2掌握各种电气主接线的基本型式及电气主接线的设计方法。

3掌握主变压器的选择及电力系统中性点的运行方式。

4掌握各种高低压电气设备的作用及其选择。

5掌握配电装置的布置要求及布置方式。

6掌握接地装置的技术要求。

2.课程内容设计

模块名称

学时

课程基本情况的介绍基本知识储备（包括电力发展简介．发电厂及变电站概述．中性点运行方式）

12

35kV变电站电气主接线方案设计

12

35kV变电站电气设备选型（主要设备的作用．基本结构及选择与校验）

24

变电站自用电部分设计（负荷的分类．统计．自用变选择．自用电接线）

6

屋内及屋外配电装置布置的设计（变电站的总体平面布置图．35kV屋外配电装置和屋内配电装置）

8

变电站接地装置的设计

6

机动

4

3.能力训练项目设计

本课程选用35KV变电站电气一次部分的设计作为本课的贯穿综合训练项目，通过35KV变电站电气主接线设计．变电站电气设备选型．变电站自用电部分设计．变电站屋内及屋外配电装置布置的设计及变电站接地装置的设计，培养学生的一次电气设备应用能力。

编号

能力训练项目名称

拟实现的

能力目标

相关支撑知识

训练方式手段及步骤

结果

项目1.1

常用一次电气设备图形和文字符号的绘制

能绘制常用一次电气设备图形和文字符号

各种常用一次电气设备图形和文字符号

1．看课本徒手绘制电气设备图形和文字符号两遍

2．用CAD绘制一遍并保存（在CAD课程中实现）

综合绘制的图形

项目2.1.1

绘制变电站电气主接线方案一图

1．能拟定变电站电气主接线方案

2．能进行主要电气设备的初步配置

1．电气主接线应满足的基本要求

2．电气主接线的基本型式

3．主要电气设备的配置

1．按电气主接线基本型式从简单到复杂选择一适合的主接线型式。

2．根据项目要求画上各进出线。

绘制出变电站电气主接线方案一示意图

3．配置主要电气设备

项目2.1.2

绘制变电站电气主接线方案二图

1．能拟定变电站主接线方案

2．能进行主要电气设备的初步配置

1．电气主接线应满足的基本要求

2．电气主接线的基本型式

3．主要电气设备的配置

1．按电气主接线基本型式从简单到复杂选择另一适合的主接线型式。

2．根据项目要求画上各进出线。

绘制出变电站电气主接线方案二示意图

3．配置主要电气设备

画出变电站电气主接线图并说明选择依据。

项目2.1.3

主变压器选择

能根据变电站在系统中的重要性及负载的大小及重要性选择主变压器的台数、容量、形式、相数、连接组别、分接开关等。

最后确定主变压器具体型号，并标出主变压器的主要参数。

1.变电站负荷统计的方法和原则。

2.变电站主变压器选择的原则。

1.给各组发原始资料及相关的设计手册和规程。

2.各组查资料选择主变压器

3.各组展示选择的主变压器的理由。

4.老师对各组的方案点评。

选出变电站的主变压器

项目2.1.4

2．主接线方案的设计

能根据变电站在系统中的重要，进出线回路数以及负荷的重要性，选择出技术上可靠合理又经济的电气主接线。

1.电气主接线应满足的基本要求

2.各种电气主接线的优缺点以及应用范围。

3.各种电气设备的图示。

4.电气CAD画图。

1.老师先向大家展示变电站的典型电气主接线

2.要求每组要对3-4个主接线方案进行可靠性．灵活性的比较，选出两最优方案进行经济上的比较，最后确定出变电站的电气主接线方案。

3.各组画出电气主接线图进行展示。

并进行答辩。

4.其他组同学可以提出自己的疑问和观点。

5.老师个各组的成果进行点评。

6.各组进行修改再展示并进行答辩。

变电站电气主接线图及选择依据。

项目3.2.1

35KV断路器型号及参数的选择

1．能进行户外断路器型号的选择

2．能进行断路器额定电压的选择

能进行断路器额定电流的选择

3．能进行断路器额定开断电流的选择

4．能进行热稳定．动稳定校验

1.屋外高压断路器的种类、结构、作用、工作原理及用途

2.高压断路器的操动机构

3.短路电流的效应

4.电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择

1.．发放任务书及相关资料

2.教师引导学生学习高压断路器的种类．结构．作用．工作原理及用途。

3.要求学生根据变电站的实际情况选择断路器的类型和型号

4.按要求进行校验。

5.．各组展示选择结果并说明理由

6.教师对各组结果进行点评

确定35kv断路器的型号及其参数

项目3.2.2

35KV隔离开关的型号及参数选择

1．能进行户外隔离开关型号的选择

2．能进行隔离开关额定电压的选择

3．能进行隔离开关额定电流的选择

4．能进行隔离开关动稳定．热稳定电流的选择

1．屋外高压隔离开关的种类、结构、作用、工作原理及用途（P120）

2．高压隔离开关的操动机构

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择原则

1.发放任务书及相关资料

2.教师引导学生学习高压隔离开关种类、结构、作用、工作原理及用途

3.学生根据变电站的实际情况选择隔离开关的的类型和型号

4.按要求进行校验。

5.各组展示选择结果并说明理由

6.教师对各组结果进行点评

①确定35kv隔离开关的型号及其参数

项目3.2.3

35KV电流互感器型号及参数的选择

①能进行电流互感器型号的选择

②能进行电流互感器一次侧额定电压．额定电流的选择

③能进行电流互感器容量及准确度的选择

⑤能进行电流互感器热稳定．动稳定校验

①电流互感器的种类、结构、作用、工作原理及用途

②电流互感器的选择原则

③短路电流的效应

④电气设备选择的一般要求

⑤高压电器的选择

1.．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习电流互感器的配置原则，种类、结构、作用、工作原理及用途

3．要求学生根据变电站的实际情况选择电流互感器的的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定35kv电流互感器的型号及其参数

项目3.2.4

35KV电压互感器型号及参数的选择

①能进行户外电压互感器型号的选择

②能进行电压互感器一次侧．二次侧额定电压的选择

③能进行电压互感器容量及准确度的选择

①电压互感器的种类．结构．作用．工作原理及用途

②电压互感器的选择原则

③短路电流的效应

④电气设备选择的一般要求

⑤高压电器的选择

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习电压互感器的配置原则，种类结构、作用、工作原理及用途

3．要求学生根据变电站的实际情况选择电压互感器的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定35kv电压互感器的型号及其参数

项目3.2.5

35KV户外高压熔断器型号及参数的选择

1．能进行户外高压熔断器型号的选择

2．能进行高压熔断器额定电压的选择

3．能进行高压熔断器熔管．熔体额定电流的选择

4．能进行高压熔断器额定开断电流的选择

1．熔断器用途．工作原理及保护特性

2．熔断器的种类．型号及使用要点

3．电气设备选择的一般要求

4．高压熔断器的选择（P290）

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习户外高压熔断器种类、结构、作用、工作原理及用

3．学生根据变电站的实际情况选择户外高压熔断器型号及参数

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定35kv高压熔断器器的型号及其参数

项目3.2.6

35KV母线及其截面选择

1．能进行母线最大载流量计算

2．能按经济电流密度计算导线截面

3．能进行电晕电压、热稳定、动稳定校验

4．能母线的导线型号

1．母线的作用

2．母线的结构及类型

3．母线的安装及维护

4．母线选择的方法

5．导体截面的选择原则

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习母线种类．作用及选择的步骤。

3．学生根据变电站的实际情况选择母线

4．按要求进行选择并校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定35kv母线的导线型号

项目3.3.1

10KV高压开关柜柜柜型及母线选择

1．能进行10KV配电柜柜型选择

2．能进行10KV柜顶母线的选择

1．高压开关柜的种类

2．高压开关柜的结构及作用

3．母线选择的方法

2．教师引导学生学习母线种类、作用及选择的步骤。

3．学生根据变电站的实际情况选择型号母线

4．按要求进行选择并校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定10kv高压开关柜的柜型和10kv母线

项目3.3.2

10KV高压开关柜断路器的型号及参数选择

1．能进行断路器型号的选择

2．能进行断路器额定电压的选择

3．能进行断路器额定电流的选择

4．能进行断路器额定开断电流的选择

1．屋内高压断路器的种类．结构．作用．工作原理及用途

2．高压断路器的操动机构

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求（

5．高压电器的选择

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习高压开关柜断路器的种类、结构、作用、工作原理及用途。

3．要求学生根据变电站的实际情况选择高压开关柜断路器的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

①确定10kv开关柜断路器的型号及其参数

项目3.3.3

10KV高压开关柜隔离开关的型号及参数选择

1．能进行隔离开关型号的选择

2．能进行隔离开关额定电压的选择

3．能进行隔离开关额定电流的选择

4．能进行隔离开关动稳定．热稳定电流的选择

1．屋内高压隔离开关的种类、结构、作用、工作原理及用途

2．高压隔离开关的操动机构

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择原则

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习高压隔离开关种类、结构、作用、工作原理及用途

3．学生根据变电站的实际情况选择隔离开关的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

确定10kv开关柜隔离开关的型号及其参数

项目3.3.4

10KV高压开关柜电流互感器的型号及参数选择

1．能进行电流互感器型号的选择

2．能进行电流互感器一、二次额定电流的选择

3．能进行电流互感器额定容量及准确等级的选择

1．电流互感器的种类．结构．作用．工作原理及用途

2．电流互感器的选择原则

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习电流互感器的配置原则，种类、结构、作用、工作原理及用途

3．要求学生根据变电站的实际情况选择电流互感器的的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

确定10kv开关柜电流互感器的型号及其参数

项目3.3.5

10KV高压开关柜电压互感器的型号及参数选择

1．能进行电压互感器型号的选择

2．能进行电压互感器一．二次额定电压的选择

3．能进行电压互感器额定容量及准确等级的选择

1．电压互感器的种类、结构、作用、工作原理及用途

2．电压互感器的选择原则

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习电压互感器的配置原则，种类、结构、作用、工作原理及用途

3．要求学生根据变电站的实际情况选择电压互感器的的类型和型号

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

确定10kv开关柜电压互感器的型号及其参数

项目3.3.6

10KV高压开关柜熔断器的型号及参数选择

1．能进行户内高压熔断器型号的选择

2．能进行高压熔断器额定电压的选择

3．能进行高压熔断器熔管．熔体额定电流的选择

4．能进行高压熔断器额定开断电流的选择

1．熔断器的用途．工作原理及保护特性

2．熔断器的种类．型号及使用要点

3．电气设备选择的一般要求

4．高压熔断器的选择

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习户外高压熔断器种类．结构．作用．工作原理及用途

3．学生根据变电站的实际情况选择户外高压熔断器型号及参数

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

确定10kv开关柜户内熔断器的型号及其参数

项目3.4.1

10KV无功补偿装置电容器的型号及参数选择

1．能进行并联电容器型号的选择

2．能进行并联电容器额定电压的选择

3．能进行并联电容器额定容量的选择

1．电容器的种类和作用

2．电容器的型号

3．电容器的无功补偿

4．电气设备选择的一般要求

1．发放任务书及相关资料

2．教师引导学生学习电容器种类．作用．

3．学生根据变电站的实际情况选择电容器型号及参数

4．按要求进行校验。

5．各组展示选择结果并说明理由

6．教师对各组结果进行点评

确定10KV无功补偿装置电容器的型号及参数

项目3.4.2

10KV电抗器的型号及参数选择

能进行限流电抗器型号的选择

1．限流电抗器的作用

2．限流电抗器的结构．类型

3．限流电抗器的型号

4．串联电抗器的应用

1.发放任务书及相关资料

2.教师引导学生学习电抗器种类、作用。

3.学生根据变电站的实际情况选择电抗器型号及参数

4.按要求进行校验。

5.各组展示选择结果并说明理由

6.教师对各组结果进行点评

确定10KV无功补偿装置电抗器的型号及参数

项目4.1

站用电的接线设计

根据变电站的自用负荷进行负荷统计和计算，进行变电站自用变的选择及自用电接线进行设计。

1．自用电负荷及其分类。

2．自用电负荷分析统计及计算

3．自用变压器的选择和校验

4．自用电接线

1.老师先向大家展示变电站的自用电的典型接线

2.发放相关的资料并进行引导

3.要求每组要进行负荷的统计和计算，并根据自用电负荷的大小和重要性选择自用变压器（型式、台数、容量），进行自启动的校验。

4.对变电站自用电接线进行设计（引接点、接线形式）

5.各组画出自用电接线图进行展示。

6.老师对各组的成果进行点评。

7.各组进行修改再展示并进行答辩。

自用电接线图及设计的依据。

项目5.1.1

绘制35KV变电站总体布置图

能进行35KV变电站总平面的布置

1.变电站电气设备的布置方式

2.户外配电装置的安全净距

1．绘制35KV变电站总平面图

2．绘制35KV变电站电气总平面布置图

35KV变电站总体布置图

项目5.1.2

绘制户外35KV配电装置布置图

①能进行户外35KV配电装置的平面布置

②能进行户外35KV配电装置的纵面布置

1.户外配电装置的布置要求

2.户外配电装置的安全净距

1．绘制变电站户外平面图

2．绘制户外35KV配电装置平面布置图

3．绘制户外35KV配电装置纵面布置

户外35KV配电装置布置图

项目5.2.1

绘制户内10KV成套配电装置布置图

能进行户内10KV成套配电装置的布置

1.变电站电气设备的布置方式

2.户内配电装置的安全净距

3.配电装置室内各种通道最小宽度

1.绘制配电室平面图

2.绘制10KV开关柜布置图

户内10KV成套配电装置布置图

项目5.2.2

绘制户内0.4KV配电装置布置图

能进行户内0.4KV成套配电装置的布置

1.变电站电气设备的布置方式

2.户内配电装置的安全净距

3.配电装置室内各种通道最小宽度

1.绘制配电室平面图

2.绘制0.4KV配电柜布置图

户内0.4KV配电装置布置图

项目6.1.2

绘制35KV变电站接地布置图

能进行35KV变电站接地布置

1.接地的种类和作用

2.有关接地的基本概念

3.保护接地

4.接地装置的技术要求

5.接地装置的敷设和维护

1.绘制变电站平面图

2.绘制接地网

3.绘制电气设备的接地点

35KV变电站接地布置图

4.进度表设计

序号

学时

教学目标和主要内容

单元标题

能力目标

能力训练项目编号

知识目标

其他内容

1

2

我国电力工业的发展简况

懂得我国电力工业发展历程、现状、趋势。

了解我国电力工业发展历程、现状、趋势。

2

2

发电厂及变电站概述

懂得各类型发电厂的生产过程和变电站的作用和类型

各类型发电厂的生产过程和变电站的作用和类型

3

2

常用一次电气设备图形和文字符号的绘制

1.能正确绘制常用一次电气设备图形和文字符号

2.懂得发电厂及变电站有哪些主要的电气设备

1.常用一次电气设备图形和文字符号

2.发电厂及变电站主要的一次电气设备和二次设备

4

2

电气设备的主要参数

懂得电气设备的额定参数是额定电压．额定电流

各种电气设备额定电压和额定电流

5

2

中性点不接地的三相系统

懂得不接地系统发生单相接地故障的现象

懂得不接地系统优缺点

懂得不接地系统的适用范围

接地系统发生单相接地故障的现象

不接地系统其优缺点

不接地系统的适用范围

6

2

中性点经消弧线圈接地的三相系统

懂得消弧线圈的作用及其工作原理

懂得消弧线圈的三种补偿方式

懂得消弧线圈接地系统的适用范围

消弧线圈的作用结构其工作原理

消弧线圈的三种补偿方式

消弧线圈接地系统的适用范围

7

2

中性点直接接地三相系统和中性点经阻抗接地的三相系统

1.懂得中性点直接接地系统的工作原理特点及适用范围

2．懂得中性点经低电阻（高电阻．小阻抗）接地系统的工作原理特点及适用范围

3.主变压器和发电机中性点接地方式

1.中性点直接接地系统的工作原理特点及适用范围

2.中性点经低电阻（高电阻．小阻抗）接地系统的工作原理特点及适用范围

3.主变压器和发电机中性点接地方式

8

2

绘制变电站电气主接线方案一图

1．能拟定变电站电气主接线方案

2．能进行主要电气设备的初步配置

2.1.1

1．电气主接线应满足的基本要求

2．电气主接线的基本型式

3．主要电气设备的配置

9

2

绘制变电站电气主接线方案二图

1．能拟定变电站电气主接线方案

2．能进行主要电气设备的初步配置

2.1.2

1．电气主接线应满足的基本要求

2．电气主接线的基本型式

3．主要电气设备的配置

10

2

选择变电站电气主接线图

能根据变电站在系统中的重要，进出线回路数以及负荷的重要性，选择出技术上可靠合理又经济的电气主接线。

2.1.3

1．电气主接线应满足的基本要求

2．各种电气主接线的优缺点以及应用范围。

3．各种电气设备的图示。

4．电气CAD画图。

11

2

主变压器容量及台数的选择

能根据变电站在系统中的重要性及负载的大小及重要性选择主变压器的台数．容量．

2.1.4

1．变电站负荷统计的方法和原则。

2．变电站变压器选择的原则。

12

2

主变压器型号选择

变压器的型式．相数．连接组别．分接开关等。

最后确定主变压器具体型号，并标出主变压器的主要参数。

2.1.4

1．变电站负荷统计的方法和原则。

2．变电站主变压器选择的原则。

13

2

短路电流的热效应

1.懂得计算三相短路电流的最大电动力

2.懂得计算短路时最高发热温度

1.短路电流的电动力效应

2.电路电流的热效应

14

2

电气设备选择的一般条件

懂得电气设备选择的一般技术条件

1.电气设备选择一般原则

2.电气设备选择一般技术条件

15

2

35KV断路器型号及参数的选择

1．能进行户外断路器型号的选择

2．能进行断路器额定电压的选择

3．能进行断路器额定电流的选择

4．能进行断路器额定开断电流的选择

5．能进行热稳定．动稳定校验

3.1.1

1．屋外高压断路器的种类．结构．作用．工作原理及用途

2．高压断路器的操动机构

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择

16

2

35KV隔离开关的型号及参数选择

1．能进行户外隔离开关型号的选择

2．能进行隔离开关额定电压的选择

3．能进行隔离开关额定电流的选择

4．能进行隔离开关动稳定．热稳定电流的选择

3.1.2

1．屋外高压隔离开关的种类、结构、作用、工作原理及用途（P120）

2．高压隔离开关的操动机构

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择原则

17

2

35KV电流互感器型号及参数的选择

1．能进行电流互感器型号的选择

2．能进行电流互感器一次侧额定电压．额定电流的选择

3．能进行电流互感器容量及准确度的选择

4．能进行电流互感器热稳定．动稳定校验

3.1.3

1．电流互感器的种类、结构、作用、工作原理及用途

2．电流互感器的选择原则

3．短路电流的效应

4．电气设备选择的一般要求

5．高压电器的选择

18

2

35KV电压互感器型号及参数的选择

1．能进行户外电压互感器型号的选择

2．能进行电压互感器一次侧．二次侧额定电压的选择

3．能进行电压互感器容量及准确度的选择

3.1.4

①电压互感器的种类、结构、作用、工作原理及用途

②电压互感器的选择原则

③短路电流的效应

④电气设备选择的一般要求

⑤高压电器的选择

19

4

35KV户外高压熔断器型号及参数的选择

1．能进行户外高压熔断器型号的选择