Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ОМСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

“Утверждаю”

Проректор по УМР

_ Л.О. Штриплинг

“”_ 2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Электроэнергетика» (П. С.3.02.05.06) для направления подготовки специалистов 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов»

Омск, 2013 г.

Разработана в соответствии с ООП по направлению подготовки специалитета 140107.65 «Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов».

Программу составил: к.т.н., доцент каф. ЭсПП _ /С.С. Гиршин/ Обсуждена на заседании кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», протокол № от «_» 2013 г.

Зав. кафедрой /В.Н. Горюнов/ «»_ 2013 г.

Согласовано:

Руководитель ООП /В.Н. Горюнов/ «»_ 2013 г.

Ответственный за методическое обеспечение ООП /Д.Г. Сафонов / «» 2013 г.

1. Цели и задачи дисциплины Цель изучения дисциплины «Электроэнергетика» – формирование знаний об электрических системах, их структуре и элементах.

Основные задачи дисциплины:

1. Ознакомление с принципами построения и структурой электрических сетей и систем.

2. Изучение схем замещения линий электропередачи и силовых трансформаторов.

3. Получение навыков в области расчета режимов электрических сетей, а также потерь мощности и энергии.

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла.

Предшествующие дисциплины, содержание которых используется при изучении данной дисциплины:

- Математика;

- Теоретические основы электротехники;

- Материаловедение. Технология конструкционных материалов.

Дисциплины, изучаемые одновременно, содержание которых используется при изучении данной дисциплины:

- Электромеханика.

Последующие дисциплины, для изучения которых необходимо освоение данной дисциплины:

- Электроэнергетические системы и сети;

- Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах;

- Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем.

3. Требования к результатам освоения дисциплины 3.1. В результате освоения дисциплины «Электроэнергетика» должны быть сформированы следующие компетенции:

- способность использовать языки, системы и инструментальные средства программирования в профессиональной деятельности (ПК-3);

- способность проектировать системы тепло- и электроснабжения специальных объектов (ПК-19);

- способность решать инженерно-технические и экономические задачи с применением средств прикладного программного обеспечения (ПК-30);

- способность применить знания нормативной базы для проектирования электроснабжения специальных технических систем и объектов (ПСК-2.2).

3.2. В результате изучения дисциплины студент должен демонстрировать освоение указанных компетенций по дескрипторам «знания, умения, владения», соответствующим тематическим модулям дисциплины и применимым в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

- Знать:

З.1. Классификацию электрических сетей;

З.2. Конструкции линий электропередачи;

З.3. Схемы замещения линий и трансформаторов;

З.4. Инструментальные средства программирования, позволяющие производить расчет установившихся режимов в электрических сетях;

З.5. Основные программные комплексы, предназначенные для расчета установившихся режимов, технических потерь мощности и электроэнергии;

З.6. Содержание основных нормативно-правовых документов в области проектирования электроснабжения.

- Уметь:

У.1. Рассчитывать параметры схем замещения электрических сетей;

У.2. Производить расчеты потерь энергии;

У.3. Принимать проектные решения в области электрических сетей;

У.4. Использовать инструментальные средства программирования для расчета установившихся режимов в электрических сетях;

У.5. Использовать программные комплексы для расчета установившихся режимов, технических потерь мощности и электроэнергии.

- Владеть:

В.1. Навыками расчета установившихся режимов электрических сетей;

В.2. Навыками расчета технических потерь мощности и электроэнергии;

В.3. Навыками, используемыми при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем.

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций Индекс ком- дисциплины «Электроэнергетика» и ин- Средства и технолоформирования дикаторы формирования компетенций 4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах Очная форма обучения Самостоятельное изучение материала дисциплины 5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий 5.1. Содержание дисциплины по модулям 1. Общая характеристика электрических сетей и систем.

2. Схемы замещения линий и трансформаторов.

3. Потери мощности, энергии и напряжения.

4. Методы расчета установившихся режимов электрических систем.

Модуль 1. Общая характеристика электрических сетей и систем Основные определения дисциплины. Объединение электрических станций на Л параллельную работу.

Модуль 2. Схемы замещения линий и трансформаторов Схемы замещения линий электропередачи. Активное и индуктивное сопротив- Л ление. Проводимости линий.

Параметры схем замещения линий со стальными проводами. Транспозиция ли- Л ний. Упрощенные схемы замещения.

Схемы замещения двухобмоточных трансформаторов. Расчет параметров схем Л замещения.

Конструктивные особенности и характеристики автотрансформатора. Схемы за- Л мещения автотрансформаторов и трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Потери и падения напряжения в электрических системах. Векторная диаграмма Л линии. Классификация потерь мощности. Потери мощности в линиях.

Допустимый ток линии. Влияние тепловых процессов на потери мощности. Л Потери энергии, их классификация и связь с потерями мощности. Расчет потерь Л энергии методом графического интегрирования.

Расчет потерь энергии методом средних нагрузок и методом времени макси- Л мальных потерь.

Модуль 4. Методы расчета установившихся режимов электрических систем Расчет разомкнутых питающих сетей по данным конца и данным начала. Л Расчетные нагрузки подстанций. Расчет сетей с несколькими номинальными Л напряжениями.

Расчет питающих сетей с двухсторонним питанием. Расчет распределительных Л 5.2. Содержание лабораторных работ Цель лабораторного практикума – изучение методов экспериментального исследования, приобретение опыта в проведении лабораторных экспериментов, приобретение опыта математической обработки и интерпретации полученных результатов.

За период обучения студент выполняет 3 лабораторные работы.

Модуль 2. Схемы замещения линий и трансформаторов Лабораторная работа 1. Ознакомление с конструкциями линий электропередачи и их элементами.

Модуль 4. Методы расчета установившихся режимов электрических систем Лабораторная работа 1. Физическое моделирование установившегося режима электрической сети.

Лабораторная работа 2. Расчет установившегося режима электрической сети с помощью ЭВМ.

6. Образовательные технологии 6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Электроэнергетика» используются следующие образовательные технологии:

1. Информационно-развивающие технологии.

2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.

3. Личностно-ориентированные технологии обучения.

4. Метод проектов.

6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.03-2012 «Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий») № Семестр, Применяемые технологии интерактивного обучения Кол-во 5 семестр Лекции. Обучение на основе опыта. Междисциплинарное 5 семестр Лекции. Проблемное обучение. Обучение на основе опыта.

Модуль 3 Междисциплинарное обучение.

5 семестр Лекции. Метод IT. Междисциплинарное обучение.

Модуль 4 Лабораторные работы. Метод IT. Работа в команде. Case- study. Проблемное обучение. Контекстное обучение. Обучение на основе опыта. Индивидуальное обучение. Междисциплинарное обучение. Опережающая самостоятельная 7. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

2. Выполнение домашних заданий, подготовка к практическим занятиям 3. Подготовка к лабораторным занятиям, оформление отчетов к лабораторным работам Обоснование трудоемкости (в часах) на выполнение СРС: количество часов на самостоятельное изучение материала дисциплины выбрано на основании объема и сложности материала; количество часов на выполнение домашнего задание выбрано в соответствии с объемом и сложностью расчетов.

7.2. Домашнее задание по модулям:

Составление схемы замещения электрической сети и расчет ее параметров (модуль 2).

8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Электроэнергетика» могут привлекаться в качестве внешних экспертов: преподаватели последующих дисциплин.

8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Электроэнергетика» включает:

- экзаменационные билеты;

- экзаменационные вопросы;

- варианты домашнего задания;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Электроэнергетика» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.

8.2. Контрольные вопросы по дисциплине Модуль 1. Определение электрической сети.

2. Определение энергосистемы.

3. Назначения электрических сетей.

4. Преимущества объединения электростанций на параллельную работу.

5. Классификация электрических сетей по функциональному назначению.

6. Классификация электрических сетей по номинальному напряжению.

7. Классификация электрических сетей по конфигурации.

Модуль 1. Схема замещения ЛЭП в общем виде.

2. Чем обусловлено отличие активного сопротивления линии переменному току от сопротивления постоянному току?

3. Объяснить влияние междуфазного расстояния на величину индуктивного сопротивления.

4. По какой причине индуктивное сопротивление кабельных линий меньше, чем у воздушных линий?

5. Виды проводимостей линий.

6. Какие линии обладают большей емкостью: кабельные или воздушные?

7. В чем состоит причина нелинейности параметров схем замещения линий со стальными проводами?

8. Зависимости сопротивлений стальных проводов от тока.

9. Что называется транспозицией воздушной линии?

10. Упрощенные (практически применяемые) схемы замещения линий.

11. Схемы замещения двухобмоточных трансформаторов.

12. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформаторов.

13. Схема замещения трехобмоточного трансформатора.

14. Что такое автотрансформатор?

15. Типовая и номинальная мощности автотрансформатора.

16. Схема замещения автотрансформатора.

17. Схема замещения трансформатора с расщепленной обмоткой.

Модуль 1. Дать определения потери и падения напряжения на элементе электрической сети.

2. Векторная диаграмма ЛЭП.

3. Продольная и поперечная составляющие падения напряжения.

4. Классификация потерь мощности в электрических сетях.

5. Потери мощности в линиях.

6. Какие факторы влияют на потери мощности на коронный разряд?

7. Потери мощности в экранах одножильных кабелей.

8. Уравнение теплового баланса воздушной линии с неизолированными проводами.

9. Уравнение нагрева воздушной линии с неизолированными проводами.

10. Что такое конвективный теплообмен?

11. Что такое теплообмен излучением?

12. Уравнения теплового баланса воздушных линий с изолированными проводами.

13. Уравнения теплового баланса кабельных линий.

14. Что такое допустимый ток линии?

15. Выведите формулу для потерь активной мощности в линии с учетом температурной зависимости сопротивления (через допустимый ток).

16. Потери мощности в трансформаторах.

17. Может ли трансформатор генерировать реактивную мощность?

18. Взаимосвязь потерь мощности и энергии.

19. Технические, коммерческие и отчетные потери энергии.

20. Последовательность расчета потерь энергии методом графического интегрирования.

21. Последовательность расчета потерь энергии методом средних нагрузок.

22. Последовательность расчета потерь энергии методом времени максимальных потерь.

23. Определение времени максимальных потерь.

24. Определение времени использования максимума нагрузки.

Модуль 1. Способы задания нагрузок при расчете режимов электрических сетей.

2. Способы задания источников питания (генераторов) при расчете режимов электрических сетей.

3. Что такое регулирующий эффект нагрузки?

4. Расчет разомкнутых питающих сетей по данным конца.

5. Расчет разомкнутых питающих сетей по данным начала.

6. Расчетные нагрузки подстанций.

7. Расчет сетей с несколькими номинальными напряжениями.

8. Правило моментов.

9. Расчет кольцевых питающих сетей.

10. Расчет питающих сетей с двухсторонним питанием.

11. Расчет распределительных сетей.

9. Ресурсное обеспечение дисциплины 9.1. Материальное-техническое обеспечение дисциплины 9.1.1. Современные приборы, установки (стенды), специализированные лаборатории и классы:

ПК на базе процессора Intel Pentium IV (ноутбук) – 1 шт.;

Демонстрационный стенд «Провода и кабели»;

Лабораторный стенд «Модель электрической системы с узлом комплексной нагрузки», ауд. 6Компьютерный класс 6-229.

9.1.2. Технические средства обучения и контроля Использование презентаций на лекционных занятиях.

9.1.3. Вычислительная техника При проведении лабораторных работ применяются расчетные программы.

При выполнении домашнего задания и курсовой работы возможно использование ЭВМ для отдельных разделов.

9.2. Учебно-методическое и информационное обеспечение 9.2.1. Основная литература 1. Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. – Ростов-Н/Д: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006. – 720 с. (гриф) 9.2.2. Дополнительная литература 1. Гиршин, С.С. Электроэнергетические системы и сети: учеб. пособие / С.С. Гиршин, А.Г. Лютаревич, С.Ю. Прусс, В.В. Тевс. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 120 с.

2. Гиршин, С.С. Проектирование питающих электрических сетей энергосистем: учеб. пособие / С.С. Гиршин, В.В. Тевс. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 70 с.

3. Электропитающие системы и электрические сети: методические указания к лабораторным работам / С.С. Гиршин, О.С. Щукин, А.А. Киргизов, В.В. Тевс. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. – 24 с.

9.2.3. Периодические издания 1. Электричество. 1989-2013.

2. Промышленная энергетика. 2001-2013.

3. Энергетик. 1992-2013.

4. Энергетические системы и их автоматизация: ЭРЖ. 1997-2013.

9.2.4. Информационные ресурсы 1. ЭБС «АРБУЗ».

2. Интегрум.

3. Научная электронная библиотека elibrary.ru.

4. Elsevier Engineering.