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发电厂电气部分教学大纲一、课程基本信息课程名称：发电厂电气部分课程类别：专业必修课课程学分：＿____课程总学时：＿____授课对象：＿____二、课程性质与任务本课程是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业必修课，具有较强的理论性和实践性。
通过本课程的学习，使学生掌握发电厂和变电站电气部分的基本理论、基本计算方法和基本操作技能，为今后从事电力系统的设计、运行、管理和研究工作打下坚实的基础。
课程的主要任务包括：1、使学生了解发电厂和变电站的类型、结构和运行方式。
2、掌握电气主接线的设计原则、基本形式和特点。
3、熟悉厂用电系统的接线、负荷计算和运行方式。
4、掌握电气设备的选择和校验方法。
5、了解配电装置的类型、结构和布置方式。
6、掌握短路电流计算的基本原理和方法。
7、了解发电厂和变电站的控制与信号系统。
三、课程教学目标（一）知识目标1、掌握发电厂和变电站电气部分的基本概念、基本原理和基本理论。
2、熟悉电气主接线、厂用电系统、短路电流计算、电气设备选择等方面的计算方法和设计原则。
（二）能力目标1、能够根据给定的条件，进行电气主接线的设计和方案比较。
2、能够进行厂用电系统的负荷计算和设备选择。
3、能够进行短路电流的计算和电气设备的校验。
4、能够分析和解决发电厂和变电站电气部分运行中的常见问题。
（三）素质目标1、培养学生的工程意识和创新思维能力。
2、提高学生的团队协作精神和沟通能力。
3、增强学生的安全意识和环保意识。
四、课程教学内容（一）绪论1、电力系统的组成和特点。
2、发电厂的类型和运行方式。
3、变电站的类型和作用。
（二）电气主接线1、电气主接线的基本要求和设计原则。
2、主接线的基本形式，包括有汇流母线和无汇流母线的接线形式，如单母线接线、双母线接线、一台半断路器接线等。
3、主接线的方案比较和经济计算。
（三）厂用电系统1、厂用电的负荷分类和计算方法。
2、厂用电接线的设计原则和基本形式。
3、厂用变压器和电动机的选择。
发电厂电气部分教案章节一：电气基础知识教学目标：1. 了解电力的基本概念和单位；2. 掌握电压、电流、电阻的基本概念及其相互关系；3. 了解电路的基本元件及其作用。
教学内容：1. 电力的基本概念和单位；2. 电压、电流、电阻的基本概念及其相互关系；3. 电路的基本元件（电源、导线、开关、用电器）及其作用。
教学方法：1. 采用讲解和示例相结合的方式进行教学；2. 通过实物演示和模拟实验，让学生直观地理解电路的基本概念和元件的作用；3. 引导学生进行小组讨论和思考，巩固所学知识。
教学评估：1. 通过课堂提问和小组讨论，了解学生对电力基本概念和单位、电压、电流、电阻的相互关系的掌握情况；2. 通过书面测试，检查学生对电路的基本元件及其作用的理解程度。
章节二：发电厂的基本原理教学目标：1. 了解火力发电厂和水电厂的基本原理；2. 掌握火力发电厂和水电厂的主要设备及其作用；3. 了解发电厂的运行过程和电力系统的组成。
教学内容：1. 火力发电厂的基本原理及其主要设备（锅炉、汽轮机、发电机）的作用；2. 水电厂的基本原理及其主要设备（水轮机、发电机）的作用；3. 发电厂的运行过程和电力系统的组成。
教学方法：1. 采用讲解和示例相结合的方式进行教学；2. 通过图片和视频资料，让学生直观地了解火力发电厂和水电厂的基本原理及其主要设备的作用；3. 引导学生进行小组讨论和思考，巩固所学知识。
教学评估：1. 通过课堂提问和小组讨论，了解学生对火力发电厂和水电厂的基本原理、主要设备及其作用的掌握情况；2. 通过书面测试，检查学生对发电厂的运行过程和电力系统的组成的理解程度。
章节三：发电厂的主要设备教学目标：1. 了解火力发电厂和水电厂的主要设备；2. 掌握锅炉、汽轮机、水轮机、发电机等设备的工作原理及其相互关系；3. 了解发电厂设备的维护和检修。
教学内容：1. 火力发电厂的主要设备（锅炉、汽轮机、发电机）的工作原理及其相互关系；2. 水电厂的主要设备（水轮机、发电机）的工作原理及其相互关系；3. 发电厂设备的维护和检修。
发电厂电气部分教案章节一：电力系统概述教学目标：1. 了解电力系统的定义、功能和分类。
2. 掌握电力系统的组成和各部分的作用。
3. 了解电力系统的运行方式和特点。
教学内容：1. 电力系统的定义和功能。
2. 电力系统的分类。
3. 电力系统的组成：发电机、变压器、输电线路、配电线路、电力用户等。
4. 电力系统的运行方式：单相交流、三相交流、直流输电等。
5. 电力系统的特点：高压、大电流、远距离传输等。
教学方法：1. 讲授法：讲解电力系统的定义、功能、分类和运行方式。
2. 案例分析法：分析实际电力系统的组成和特点。
章节二：发电厂电气设备教学目标：1. 了解火力发电厂和核电站的电气设备组成。
2. 掌握各类电气设备的工作原理和性能。
3. 了解电气设备的分类和特点。
教学内容：1. 火力发电厂电气设备：发电机、变压器、母线、断路器等。
2. 核电站电气设备：发电机、变压器、核岛设备、常规岛设备等。
3. 电气设备的工作原理和性能：电磁感应、绝缘、断路等。
4. 电气设备的分类：一次设备、二次设备、辅助设备等。
5. 电气设备的特点：高压、高温、大电流等。
教学方法：1. 讲授法：讲解火力发电厂和核电站的电气设备组成。
2. 实验法：观察和分析电气设备的工作原理和性能。
章节三：电力系统保护教学目标：1. 了解电力系统保护的定义和作用。
2. 掌握电力系统保护的分类和原理。
3. 了解常见保护装置的结构和功能。
教学内容：1. 电力系统保护的定义和作用：防止电力系统故障和事故扩大，保障电力系统安全运行。
2. 电力系统保护的分类：继电保护、差动保护、接地保护等。
3. 保护原理：电气量保护、非电气量保护、综合保护等。
4. 常见保护装置：断路器、继电器、保护继电器等。
5. 保护装置的配置和整定：根据电力系统的要求进行保护装置的选择和参数设置。
教学方法：1. 讲授法：讲解电力系统保护的定义、分类和原理。
2. 实验法：观察和分析保护装置的结构和功能。
《发电厂电气部分》(含答案版)能源和发电1、火、水、核等发电厂的分类依据一次能源的不同，发电厂可分为：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。
火电厂的分类：（1）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。
（2）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
水力发电厂的分类：按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，调频，调相，备用。
3、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
4、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
第二章发电、变电和输电的电气部分1、一次设备、二次设备的概念一次设备：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备2、断路器、隔离开关的区别隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。
《发电厂电气部分》(含答案版)《发电厂电气部分》复习第一章能源和发电1、火、水、核等发电厂的分类依据一次能源的不同，发电厂可分为：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。
火电厂的分类：（1）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。
（2）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
水力发电厂的分类：按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，调频，调相，备用。
3、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
4、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
第二章发电、变电和输电的电气部分1、一次设备、二次设备的概念一次设备：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备2、断路器、隔离开关的区别隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。
安装隔离开关的目的是，在设备停运后，用隔离开关使停运的设备与带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。
断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器3、母线的作用母线的作用：起汇集和分配电能的作用4、发电机中性点接地方式及作用电力系统中性点的方式有：直接接地、不接地、经过消弧线圈 三种形式。
5、电压互感器与电流互感器电压互感器与电流互感器都是特殊的变压器，电流互感器二次回路不能开路，电压互感器二次回路不能短路。
由磁势平衡方程式：00.22.11.N I N I N I =+，可知当二次开路时，2.I ＝0，一次磁势完全用于励磁，使得铁芯严重饱和，且磁通为平顶波1）二次电势：dt d N e /22ϕ-=，对于平顶波，在过零时，会出现成千上万伏的尖顶电势，使得互感器本身、表计、继保、自动装置以及连接导线的绝缘有被击穿的危险，也会危急人身安全。
2）（由于铁芯严重饱和），铁芯严重发热，铁片中间、铁芯与一次、二次绕组间的绝缘受热有被破坏的危险3）剩磁使得误差增大，使得设备磁化。
所以电流互感器在运行时二次绕组严禁开路。
电压互感器本身阻抗很小，二次侧接大阻抗的测量仪表，正常工作时，相当于变压器空载运行。
如二次短路时，二次通过的电流增大，使二次保险熔断，影响表计指示及引起保护误动作的可能，所以在电压互感器二次回路工作时，应特别注意防止短路。
第三章 常用计算的基本方法和理论1、发热对电气设备的影响答：(P63)使绝缘材料的绝缘性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触部分的接触电阻增加2、导体发热和散热的主要形式答：导体发热的主要形式有三种：电阻损耗：、介质损耗、涡流和磁滞损耗。
散热的主要形式是对流散热、辐射散热和传导散热。
3、热稳定概念答：当短路时导体的最高温度不超过所规定的导体短时发热允许温度时，认为导体在流过短路电流时具有热稳定性。
4、导体的正常最高允许温度、短时最高允许温度答：为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定限值。
这个限值叫做最高允许温度。
按照有关规定：导体的正常最高允许温度，一般不超过＋70℃。
（P63）导体通过短路电流时，短时最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝及铝锰合金可取200℃，硬铜可取300℃。
（P64）5、提高载流导体载流量的方法。
(5分）1. 减小导体交流电阻Rac采用电阻率ρ小的导体；增大导体截面积S ；采用槽形、管形导体减小集肤效应Kf等2. 增大散热面积 F3. 增大换热系数αw6、可靠性分析及计算P63,例3-1P73,例3-4第四章电气主接线以及设计1、电气主接线定义、主接线基本要求及设计程序答：电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。
基本要求：可靠性，灵活性，经济性。
设计程序：1.对原始资料分析。
2.主接线方案的拟定与选择。
3.短路电流计算和主要电气选择。
4.绘制电气主接线图。
5.编制工程概算。
2、主接线型式及分类答：分为有汇流母线和无汇流母线，有汇流母线可概括分为单母线接线和双母线接线，无汇流母线接线主要有桥形接线、角形接线和单元接线3、单母（分段）、双母（分段）及其带旁路接线、一台半断路器接线的主接线图、4/3台断路器接线的主接线图及运行方式的优缺点3/2台断路器主接线，分析该主接线的优缺点 (10分）优点：（1）可靠性高:任何一台断路器、母线发生故障，供电不中断（2）运行方式灵活检修任何一台断路器、母线，供电不中断（3）操作检修方便：隔离开关只做检修时隔离电压，没有复杂的倒闸操作；检修任意母线和短路器时进出线回路都不需要切换操作缺点：（1）断路器多，投资大（2）继电保护和二次回路的设计、调整、检修等比较的复杂2．下图是4/3台断路器主接线，分析该主接线的优缺点 (10分）1）可靠性高:任何一台断路器、母线发生故障，供电不中断（2）运行方式灵活检修任何一台断路器、母线，供电不中断（3）操作检修方便：隔离开关只做检修时隔离电压，没有复杂的倒闸操作；检修任意母线和短路器时进出线回路都不需要切换操作（4）相对于3/2台断路器接线具有一定的经济性缺点：（1）断路器多，投资大（2）继电保护和二次回路的设计、调整、检修等比较的复杂。
4、无母线：桥形接线、角形接线和单元接线图及运行方式的优缺点桥形接线多角形接线单元接线5、限制短路电流的措施1、装设限流电抗器2.、低压侧分裂绕组变压器3 采用不同的主接线方式和运行方式6、简述线路停电、送电的操作顺序。
断电：断路器断开---线路侧隔离开关断开---母线侧隔离开关断开送电：母线侧隔离开关合---线路侧隔离开关合---断路器合7、变压器的冷却方式有：自然冷却强迫冷却强迫油循环水冷却强迫油循环风冷却强迫油循环导向冷却水内冷第五章厂用电1、厂用电源的类型、厂用电率概念发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备的正常运行。
这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。
2、厂用负荷的分类答：Ⅰ类厂用负荷、Ⅱ类厂用负荷、Ⅲ类厂用负荷、事故保安负荷3、明备用、暗备用概念备用电源有明备用和暗备用两种方式。
明备用方式，设置专用的备用变压器（或线路），经常处于备用状态（停运），当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。
按备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时，该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。
4、厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点（1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；（3）将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。
第七章配电装置1、最小安全净距的定义及分类（P216，图7－1，图7－2）最小安全净距是指再这一距离下，无论再正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。
对于敞露再空气中的屋内、外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类。
A值：A1－带电部分至接地部分之间的最小电气净距A2－不同相的带电导体之间的最小电气净距B值：B1－带电部分至栅状遮拦间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离B2－带电部分至网状遮拦间的电气净距C值：无遮拦裸导体至地面的垂直净距。
保证人举手后，手与带电裸体间的距离不小于A1值。
D值：不同时停电检修的平行无遮拦裸导体之间的水平净距。
E值：屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道路面的距离。
2、屋内、屋外配电装置的分类发电厂和变电站的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分成三层式，二层式和单层式。
根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。
3、GIS的定义、成套配电装置的特点GIS：由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳体内充一定压力的SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。
成套配电装置的特点：a.电气设备布置在封闭或半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；b.所有电气设备已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；c.运行可靠性高，维护方便；d.耗用钢材较多，技术要求比较高，造价较高。
4、高压开关柜的五防功能有哪些防带负荷拉闸、防带接地合闸、防有电挂接地线、防误操作断路器、防误入带电间隔第八章发电厂和变电站的控制与信号1、发电厂的控制方式，及各种控制方式的区别主控制室控制方式：机炉电相关设备的控制采用分离控制，即设电气主控制室、锅炉分控制室和汽机分控制室。
主控制室为全厂控制中心，负责起停机和事故处理方面的协调和指挥。
机炉电集中控制方式：一般将机、炉、电设备集中在一个单元控制室（简称集控室控制）。
微观：分为模拟信号测控方式和数字信号测控方式。
2、变电站的控制方式变电站的控制方式：按有无值班员分为值班员控制方式、调度中心或综合自动化站控制中心远方遥控方式。
即使对于值班员控制方式，还可按断路器的控制手段分为控制开关控制和计算机键盘控制；控制开关控制方式还可分为在主控室内的集中控制和在设备附近的就地控制。
