Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Ивановский государственный энергетический университет»

Электроэнергетический факультет

Кафедра электрических систем

“УТВЕРЖДАЮ”

Декан ФЗВО _Н.И. Дюповкин “_” 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Направление 140200 Электроэнергетика Степень 140200.62 бакалавр техники и технологии Специальность 1040203.65 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Квалификация Инженер Курс – 4.

Семестр – 7.

Число часов по 7 семестр дисциплине Лекции 6 Лабораторные работы 8 Курсовая работа - Практические занятия 2 Самостоятельная внеаудиторная 94 работа Самостоятельная работа под - контролем Консультации - Всего часов по курсу 110 Вид заключительного контроля экзамен Иваново 2012 год 1. Цель и задачи дисциплины, междисциплинарные связи 1.1. Цель преподавания дисциплины Целью преподавания дисциплины является формирование знаний в области проектирования и эксплуатации электроэнергетических систем и сетей. Студенты должны научиться расчетам и анализу установившихся режимов для принятия решений по управлению режимами электроэнергетических систем.

1.2. Задачи дисциплины:

- знание и понимание физической сущности явлений, сопровождающих процесс производства, передачи и распределения электрической энергии;

- освоение методов расчета установившихся режимов электрических сетей, в том числе с применением ПЭВМ;

- умение анализировать результаты расчетов режимов электрических сетей и управлять режимами;

- освоение элементов проектирования электрических сетей.

1.3. Связь с другими учебными дисциплинами Преподавание дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» базируется на следующих дисциплинах:

Математика – теория комплексных чисел и функции комплексной переменной, тригонометрия;

Физика - электричество;

ТОЭ - теория линейных и нелинейных электрических цепей, дальние линии электропередачи;

Электромеханика – электрические генераторы, трансформаторы, синхронные и асинхронные двигатели;

Математические задачи энергетики – методы расчета установившихся режимов.

Знания по дисциплине потребуются для квалифицированного проектирования и эксплуатации электроэнергетических систем, а также для изучения специальных дисциплин: «Переходные процессы в электроэнергетических системах», «Автоматика ЭЭС».

2. Содержание лекционных занятий (8 часов) 2.1. Введение Современное состояние электроэнергетики. Электроэнергети ческие системы и электрические сети (основные понятия). Классификация электрических сетей. Номинальные напряжения электрических сетей.

2.2. Характеристики и параметры элементов электроэнергетической системы ( часа) Схемы замещения линий электропередачи, трансформаторов и автотрансформаторов и их параметры. Особенности работы авто трансформаторов. Основные характеристики нагрузок и способы представления их в расчетах режимов электрических сетей. Статические характеристики нагрузок по напряжению и частоте. Графики нагрузок, их основные показатели. Способы представления источников (генераторов и компенсирующих устройств) в расчетах режимов сетей.

2.3. Расчет и анализ установившихся режимов разомкнутых и замкнутых сетей (2 часа) Задачи расчетов режимов электрических сетей. Потери мощности и энергии в электрических сетях. Способы расчета технических потерь электрической энергии, пути их снижения. Падение и потери напряжения. Расчетные нагрузки электрических станций и подстанций. Расчет разомкнутой сети при заданных мощностях нагрузки и напряжения источника питания. Расчеты (проектные и эксплуатационные) простых замкнутых сетей, линий с двухсторонним питанием.

Расчеты режимов электрических сетей и систем на ПЭВМ. Выбор расчетных режимов сетей.

2.4. Качество электрической энергии и его обеспечение (2 часа) Показатели качества электроэнергии. Отклонения напряжения и его влияние на работу приемников электроэнергии. Понятие об ущербе при снижении качества напряжения. Встречное регулирование напряжения. Способы регулирования напряжения, их особенности и область применения. Регулирование напряжения на электрических станциях, с помощью силовых и специальных трансформаторов, с помощью компенсирующих устройств поперечного и продольного включения. Понятие о лавине напряжения. Баланс реактивной мощности и его связь с регулированием напряжения, характеристики компенсирующих устройств (батареи конденсаторов, шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы, синхронные компенсаторы).

Регулирование частоты в ЭЭС. Физическая сущность баланса активной мощности и его связь с регулированием частоты. Влияние частоты на работу электрооборудования станций, на работу электроприемников. Статические характеристики нагрузки по частоте. Требования ГОСТ 13109-97 к частоте.

Способы регулирования частоты в нормальных режимах работы сети (первичное и вторичное регулирование частоты). Особенности регулирования частоты в послеаварийных режимах и в объединенных энергосистемах. Лавина частоты и способы ее предотвращения.

2.5. Нагревание проводов и кабелей.

Понятие допустимой температуры нагрева, допустимого тока. Режимы нагрева проводников и их характеристики. Выбор сечений проводников по условиям нагрева. Учет условий прокладки и охлаждения токоведущих частей.

2.6. Основы проектирования электрических сетей (2 часа) Задачи, решаемые при проектировании электрических сетей. Схемы электрических сетей. Технико-экономические расчеты в электрических сетях энергосистем. Технико-экономические показатели (капиталообразующие инвестиции, эксплуатационные расходы, себестоимость передачи электроэнергии и КПД сети). Методы технико-экономического сравнения вариантов сети. Выбор номинального напряжения. Экономическое сечение проводов и кабелей. Выбор сечений линий по экономической плотности тока.

Проверка сечений проводов и кабелей по условиям допустимого нагрева. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях. Перегрузочная способность трансформаторов.

2.7. Линии электропередачи сверхвысокого напряжения Общая характеристика ЛЭП сверхвысокого напряжения. Дальние ЛЭП переменного тока и их параметры (волновое сопротивление, волновая длина, натуральная мощность), пропускная способность передачи. Повышение пропускной способности передачи.

Основные элементы и схемы передачи постоянного тока. Пропускная способность передач. Сравнение показателей передач на переменном и постоянном токе.

3.1. Лабораторные работы 7-го семестра Изучение методов регулирования напряжения в электрических сетях (лаб. работа № 5) Изучение способов управления установившимися режимами электрических сетей с помощью ПЭВМ (лаб. работа № 10) 4.1. Практические занятия 7-го семестра 1 Выбор сечений линий и мощностей трансформаторов электрической сети. Расчет установившегося режима разомкнутой сети. Регулирование напряжения в электрических сетях Тема работы «Электрическая сеть района нагрузок». В ходе проектирования решаются задачи выбора основных элементов электрической сети, схемы сети, выполняются расчеты режимов сети на ПЭВМ, по результатам расчетов осваиваются отдельные методы управления режимами.

Основные разделы работы:

- Разработка и выбор оптимального варианта схемы сети - 30%;

- Расчеты установившихся режимов сети на ПЭВМ - 60 %;

- Выбор источников обеспечения баланса реактивной мощности в сети и средств регулирования напряжения - 80 %, 13 неделя;

- Определение технико-экономических показателей электрической сети – 90%;

- Собеседование по курсовой работе - 100%.

К защите предъявляется пояснительная записка, содержащая задание на расчт с подробными пояснениями и необходимыми электрическими схемами;

Оформление пояснительной записки осуществляется по завершении отдельных разделов проекта.

Самостоятельная внеаудиторная работа (94 часа):

- изучение теоретического материала по конспектам лекций и рекомендованной литературе (40 часов);

- работа по выполнению курсовой работы, ознакомление с нормами проектирования (54 часа, вид отчетности – разделы пояснительной записки).

7. Учебно – методическое обеспечение дисциплины 7.1. Основная литература 7.1.1. Поспелов, Г.Е. Электрические системы и сети: учебник/ Г.Е. Поспелов, В.Т.

Федин, П.В. Лычев. Мн.: УП «Технопринт», 2004. – 720 с. (библ. шифр 621. 7.1.2. Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. – Ростов на-Дону: Феникс, Красноярск:

Издательские проекты, 2006. – 720с. (библ. шифр 621.315 Г37) 7.1.3. Бушуева, О.А. Электрическая сеть района нагрузок: учебное пособие к курсовому проекту/ О.А. Бушуева А.И. Кулешов; Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2006. -72 с. (библ. шифр 621.311 Б948) 7.2. Дополнительная литература 7.2.1. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети: учебник для вузов/ В.И.

Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с. (библ. шифр 621.311 И29) 7.2.2. Электрические системы. /В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков, Л.А.

Солдаткина, под ред. Веникова В.А. Т.2.- М.: Высшая школа, 1971. – 438 с.

(библ. шифр 621.311 Э454) 7.2.3. Блок, В.М. Электрические сети и системы/ В.М. Блок - М.: Высшая школа, 1986. – 439 с. (библ. шифр 621.311 (075.8) Б70) 7.2.4. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергосервис, 2003. (библ. шифр 621.3 П683) 7.2.5. Петренко, Л.И. Электрические сети: сборник задач/ Л.И. Петренко- Киев:

Вища школа, 1985. - 271 с. (библ. шифр 621.311.1 (076) П30) 7.2.6. Петренко, Л.И. Электрические сети и системы/ Л.И. Петренко - Киев: Вища школа, 1981. - 320 с. (библ. шифр 621.311.1 (075.8) П30) 7.2.7. Справочник по проектированию электрических сетей. Под ред. Д.Л.

Файбисовича.- М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. -320 с. (библ. шифр 621.311 С741) 7.2.8. Прахин, Б.Я. Параметры схем замещения силовых трансформаторов и автотрансформаторов/ Б.Я. Прахин; Иван. гос. энерг. ун-т - Иваново, 1990.-32 с.

(№ 590) (библ. шифр 621.314 П704) 7.2.9. Бушуева, О.А. Потери мощности и энергии в электрических сетях / О.А.

Бушуева; Иван, гос. энерг. ин-т - Иваново, 1991.-48 с. (№ 608) (библ. шифр 621.311 Б94) 7.2.10. Бушуева, О.А. Расчет установившихся режимов электрических сетей/ О.А.

Бушуева, Н.Н. Парфенычева; Иван. гос. энерг. ун-т - Иваново, 2004.- 32 с. (№ 1582). (библ. шифр 621.316 Б948) 7.2.11. Безумов, С.Т. Регулирование напряжения в электрической системе / С.Т.

Безумов; Иван. гос. энерг. ун-т - Иваново, 1991.- 40 с. (№ 622) (библ. шифр 621.311 Б40) 7.2.12. Соколов, М.И. Выбор силовых трансформаторов подстанций энергосистем и промышленных предприятий с учетом допустимых нагрузок./ М.И. Соколов;

Иван. гос. энерг. ун-т - Иваново, 1999. - 24 с. (№ 1041) (библ. шифр 621. 7.2.13. Кулешов, А.И. Расчет и анализ установившихся режимов электроэнергетических систем на персональных компьютерах: учеб. пособие/ А.И.

Кулешов, Прахин Б.Я.; Иван. гос. энерг. ун-т - Иваново, 2001.-171 с. (библ. шифр 621.311 К901) 7.2.14. Бушуева, О.А. Применение типовых схем электрических соединений распределительных устройств подстанций/ О.А. Бушуева; Иван. гос. энерг. ун-т Иваново, 2006. – 24 с. (№ 106) (библ. шифр 621.311 Б948) 7.2.15. Введенская, А.В. Оценка экономической эффективности инвестиций в электроэнергетике: методические указания для курсового и дипломного проектирования/ А.В. Введенская, И.О. Волкова; Иван. гос. энерг. ун-т Иваново, 2001. - 72 с. (№ 1233) (библ. шифр У 0331) 7.3. Электронные издания 7.3.1. Программный комплекс «Энергия» (В-209 – лаборатория кафедры ЭС, В-219 – 7.3.2. Расчет установившихся режимов электрических сетей / методические материалы для самостоятельной работы, Сост..А. Бушуева, Н.Н. Парфенычева (В-209 – лаборатория кафедры ЭС).

7.3.3. Бушуева, О.А., Кулешов А.И. Электрическая сеть района нагрузок: Учебное пособие к курсовому проекту (В-209 – лаборатория кафедры ЭС).

7.3.3. Конспект лекций по электрическим сетям (В-209 – лаборатория кафедры ЭС).

7.3.4. Сайты в сети Internet энергообъединений СО ЦДУ ЕЭС РФ (www.so-cdu.ru) и ОАО «ФСК ЕЭС РФ» (www.fsk-ees.ru).

7.4. Методические указания по изучению дисциплины для студентов 7.4.1. Лекционные занятия Рекомендации:

- перед очередной лекцией ознакомится с материалом предыдущей лекции, выделить основные формулы и схемы;

- обратить внимание на физическую сущность параметров элементов электрической сети и процессов в ней;

- обратить внимание на математические выводы рассматриваемых теоретических положений;

- следить за новостями электроэнергетики, в том числе и в сети Internet.

7.4.2. Лабораторные работы В процессе самостоятельной подготовки к лабораторным работам рекомендуется:

- проработать теоретический материал, соответствующий содержанию очередной лабораторной работы, и пройти процедуру допуска к работе;

- предварительно подготовить формуляр отчета;

- по рекомендуемой литературе ознакомиться с программой «Энергия» и ее применением к конкретным расчетам.

В ходе выполнения лабораторной работы рекомендуется:

- результаты расчетов режимов сети наносить на схемы замещения и на векторные диаграммы, отдельные зависимости представлять в виде графиков;

- анализировать результаты расчетов режимов сети на ПЭВМ и предлагать варианты управления ими;

- обращать особое внимание на соответствие результатов эксперимента теоретическим положениям.

7.4.3. Практические занятия Рекомендации:

- к очередному практическому занятию необходимо по конспекту (или рекомендуемой литературе) в соответствии с указанной темой проработать теоретический материал;

- в начале занятий необходимо задать вопросы преподавателю по разделу, вызвавшему затруднения в его понимании;

- на семинарах необходимо иметь при себе конспект лекций, калькулятор для проведения расчтов, справочные материалы [7.2.7];

- обращать внимание на полученные результаты расчетов и оценивать их значения.

7.4.4. Курсовая работа Рекомендации:

- проработать теоретический материал, соответствующий содержанию каждого раздела проекта;

- в начале проектирования ознакомиться с действующими в настоящее время нормами проектирования подстанций и ЛЭП, типовыми схемами распределительных устройств;

- использовать в проекте современные типы трансформаторов и автотрансформаторов, новые схемы распределительных устройств, опор ЛЭП;

- при анализе результатов расчетов установившихся режимов сети на ПЭВМ учитывать режимные ограничения;

- при оформлении пояснительной записки учесть правила ее оформления.

7.4.5. Самостоятельная работа студентов - при изучении теоретического материала при подготовке к практическим занятиям и промежуточному контролю целесообразно использовать кроме конспекта лекций следующую литературу: [7.1.1], [7.1.2], [7.2.1], [7.2.8]-[7.2.12]. Вид отчетности – степень готовности студента к занятиям – проверяется путем опроса в процессе занятий.

- при подготовке к лабораторным работам пользоваться соответствующими методическими указаниями и программой «Энергия», которую можно переписать в ОКСО ЭЭФ (аудитория В-219). Вид отчетности – отчеты по лабораторным работам.

- курсовая работа должна выполняться по [7.1.3]. Необходимо ознакомиться с нормативными материалами, действующими при проектировании подстанций, ЛЭП, РУ, имеющимися в электронном виде на кафедре ЭС. Разделы пояснительной записки оформляются по завершению расчетов по соответствующему разделу в соответствии с правилами оформления и в сроки, указанные в графике выполнения курсовой работы, разработанном лектором. По результатам работы проводится собеседование.

- для ознакомления с новыми типами оборудования, новостями по режимным ситуациям (регулирование частоты, напряжения в ЕЭС РФ) и о современном состоянии электрических сетей России рекомендуется чтение сайтов СО ЦДУ ЕС РФ (www.so-cdu.ru) и ОАО «ФСК ЕЭС РФ» (www.fsk-ees.ru) в сети Internet.

7.5. Методические рекомендации преподавателям - при изложении материала лекций целесообразно приводить примеры режимных ситуаций новых энергообъединений. Например, в теме «Регулирование частоты»

привести реальный график изменения частоты в ЕЭС РФ в течение ближайших суток, взятый с сайта СО ЦДУ ЕС РФ (www.so-cdu.ru).

- при проведении всех видов занятий рекомендовать студентам просматривать сайты СО ЦДУ ЕС РФ (www.so-cdu.ru) и ОАО «ФСК ЕЭС РФ» (www.fsk-ees.ru) в сети Internet по темам, касающимся современного состояния электрических сетей РФ.

- при проведении лабораторных работ по расчету режимов сетей с использованием программного комплекса «Энергия» следует обращать внимание студентов на анализ полученных результатов расчета – значения режимных параметров (напряжение, частота, потери мощности).

- при проведении практических занятий рекомендовать студентам приобретать навыки решения задач из [7.1.2].

- при проведении консультаций по курсовой работе целесообразно ознакомить студентов с новыми типовыми схемами распределительных устройств подстанций и новым электрооборудованием (журналы, каталоги, проспекты).

8. Требования к уровню усвоения программы и формы текущего, промежуточного и итогового контроля До итогового контроля студент должен сдать на проверку и пройти собеседование по курсовой работе по данной дисциплине.

Итоговый (заключительный) контроль проводится в форме письменного экзамена с последующим собеседованием. Экзаменационный билет включает в себя два теоретических вопроса и одну задачу. Исчерпывающий ответ по теоретической части оценивается в 3 балла, правильное решение задачи – 2 балла. Итоговая оценка по дисциплине выставляется в соответствии со знаниями студента по пятибалльной системе.

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом подготовки дипломированного специалиста по направлению 650900 «Электроэнергетика», квалификации - инженер, специальности 1040203.65 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».

Программу составил Программа обсуждена и принята на заседании кафедры ЭС Протокол № 10 от 03.07.2012 г.

Программа согласована с кафедрой АУЭС Председатель цикловой методической комиссии электроэнергетического факультета