НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет энергетики
Автоматизированные электроэнергетические системы
|
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФЭН
______________Ю.М.Сидоркин
“___ ”______________2009 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Распределительные электрические сети
ООП 140205 Электроэнергетические системы и сети
Факультет – ФЭН
Заочное отделение
Курс 4, семестр 7
Лекции – 14 часов
Практические работы – 4
Лабораторные работы – нет
Самостоятельная работа – 82 часа
Зачет – семестр 7
Всего – 100 часов
Новосибирск
2009
Рабочая программа составлена на основании:
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 140205 Электроэнергетические системы и сети. Регистрационный номер 214 тех/дс. Дата утверждения: 27.03.2000 г. (Специальные дисциплины, включая дисциплины специализаций. СД.00 – Дисциплины специализации ДС.01)
П. 4.2 № 41 учебного плана
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры АЭЭС,
протокол № _3_ от «_16_» ____июня_______2009 г.
Программу разработали к.т.н., доцент __________________________А.В. Лыкин
Заведующий кафедрой д.т.н., профессор ______________________________ А.Г.Фишов
Ответственный за основную
образовательную программу к.т.н., доцент ____________________________А.В. Лыкин
Внешние требования
Рабочая программа дисциплины составлена в рамках часов дисциплин, специализаций, и основана на современных представлениях и новейших разработках в области передачи и распределения электрической энергии, а также приоритетных направлениях управления и развития распределительных электрических сетей РФ.
При составлении рабочей программы использованы материалы следующих положений, методических материалов, монографий и др. изданий:
Топливно-энергетический комплекс России 2000-2006 гг.: справочно-аналитический обзор. – М : ИАЦ «Энергия», 2007, 478 с.
Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе. Приложение к Приказу ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» от 14.11.2006 № 228.
Файбисович Д.Л., Карапетян И.Г., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича.– 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2009 – 392 с.
Об оказании услуг по компенсации реактивной энергии (мощности) / Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации. – Письмо от 1 ноября 2004 г. N ИМ-1374.
Приказ председателя правления РАО энергетики и электрификации "ЕЭС РОССИИ" А.Б. Чубайса от 11.12.2006, №893. «О повышении устойчивости и технико-экономической эффективности распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей за счет управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения».
Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения) Утвержден Приказом Минпромэнерго России от 22 февраля 2007 г. N 49.
Методические рекомендации по проектированию развития энергосистем. СО 153-34.20.118-2003.
Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. – РД 34.20.179 (ТИ 34-70-070-87).
Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы шестого и седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2008 года. – М.: КноРус, 2008. – 487 с.
Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 964 с.
Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Составители Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 504 с.
Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Посо-бие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.
Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование по-терь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.
Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических конденсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 248 с.
Квалификационная характеристика выпускника (выдержки)
|
Область профессиональной деятельности - электроэнергетика.
Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:
электрические станции и подстанции, линии электропередачи;
электроэнергетические системы;
системы электроснабжения объектов техники и отраслей хозяйства;
Виды профессиональной деятельности выпускника.
Выпускники по направлению подготовки дипломированного специалиста «Электроэнергетика» могут быть подготовлены к выполнению следующих видов профессиональной деятельности:
проектно-конструкторская и производственно-технологическая;
исследовательская;
эксплуатационная;
монтажно-наладочная;
организационно-управленческая.
Конкретные виды деятельности определяются содержанием образовательно-профессиональной программы, разрабатываемой вузом.
Квалификационные требования:
Для выполнения профессиональных задач инженер:
выполняет работы по проектированию, информационному обслуживанию, организации труда и управлению, метрологическому обеспечению, техническому контролю;
разрабатывает и реализует мероприятия по энергосбережению;
разрабатывает методические и нормативные материалы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по осуществлению разработанных проектов и программ;
участвует в работах по осуществлению исследований, разработке проектов и программ, в проведении необходимых мероприятий, связанных с диагностикой и испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, а также в выполнении работ по стандартизации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов, в рассмотрении различной технической документации, подготавливает необходимые обзоры, отзывы, заключения;
изучает и анализирует необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современные технические средства;
составляет графики работ, заказы, заявки, инструкции, пояснительные записки, схемы и другую техническую документацию, а также установленную отчетность по утвержденным формам и в установленные сроки;
осуществляет экспертизу технической документации, надзор и контроль за состоянием и эксплуатацией оборудования, выявляет резервы, устанавливает причины нарушений режимов работы оборудования и неисправностей при его эксплуатации, принимает меры по их устранению и повышению эффективности использования;
следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов;
организует работу по повышению научно-технических знаний работников;
способствует развитию творческой инициативы, рационализации, изобретательства, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, использованию передового опыта, обеспечивающий эффективную работу подразделения, предприятия;
консультирует по вопросам обеспечения качества электроэнергии, разработки и реализации прогрессивных технологических процессов;
организует и обеспечивает мероприятия по энергосбережению;
обеспечивает мероприятия по экологической безопасности проведения технологических процессов.
2 Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2.
Таблица 2
Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенность (принцип)
|
Содержание
|
Основание для введения курса
|
Стандарт направления 140205 Электроэнергетические системы и сети
|
Адресат курса
|
Студенты, обучающиеся по специальности 140205, Электроэнергетические системы и сети
|
Главная цель
|
Получение знаний по устройству, моделированию, расчетам, регулированию и оптимизации работы распределительных электрических сетей
|
Ядро курса
|
Сведения об устройстве распределительных электрических сетей, методы регулирования режимов и типового проектирования электрических сетей.
|
Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения дисциплины
|
Перечень дисциплин:
Высшая математика,
ТОЭ: Теория линейных электрических цепей.
Электроэнергетические системы и сети
Опыт работы на компьютере.
|
Уровень требований по сравнению с ГОС
|
Соответствует уровню ГОС
|
Объём курса в часах
|
18 часа лекций, 4 часа практических занятий, КР
|
Основные понятия курса
|
Технология ЭЭС. Высоковольтная электрическая сеть как техническое устройство.
Функция транспорта электрической энергии. Функция распределения электрической энергии.
Электрическая схема сети. Нормальная схема электрической сети. Режим нейтрали электрической сети. Электробезопасность.
График электрической нагрузки. Время использования максимальной нагрузки. Время максимальных потерь.
Режим электрической сети.
|
Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса
|
Анализ и моделирование объектов электрических сетей и систем и их режимов работы
|
Обеспечение последующих дисциплин
|
Дипломное проектирование
|
Практическая часть курса
|
Выполнение упражнений и решение задач.
Освоение основ типового проектирования электрических сетей при выполнении контрольной работы
|
Области применений полученных знаний и умений
|
Использование математических моделей объектов электрических сетей и систем для решения задач электроэнергетики.
Проектирование энергообъектов.
Выполнение специальных расчетов на ЭВМ.
|
Описание основных "точек" контроля
|
Контрольные работы, зачет
|
Дисциплина и современные информационные технологии
|
Mathcad, Excel Другие системы выполнения математических преобразований и вычислений (по выбору студента).
|
Дисциплина и современное состояние науки и практики
|
Современные инструментальные средства моделирования и математических расчетов.
Современное оборудование электрических сетей.
Новые технологии проектирования электрических сетей.
Новые методики расчетов и способы снижения потерь электроэнергии.
Новые данные о показателях развития энергетики в странах мира.
Энергетические аварии в странах мира – анализ и выводы.
|
3 Цели учебной дисциплины
Цели учебной дисциплины описываются в табл. 3.
Таблица 3
После изучения дисциплины студент будет
Номер цели
|
Содержание цели
|
иметь представление
|
|
о процессах в распределительных электрических сетях
об устройстве электрических сетей
о схемах электрических сетей и подстанций
о нормировании потерь электрической энергии
|
знать
|
|
теоретические основы компенсации емкостных токов замыкания на землю и компенсации реактивной мощности
методы расчета потерь электрической энергии
мероприятия по снижению потерь электрической энергии
методы определения расчетных нагрузок потребителей и электрических сетей
|
уметь
|
|
моделировать и анализировать режимы электрических сетей.
выбирать схемы подстанций и основное оборудование для высоковольтных распределительных электрических сетей
разворачивать базовые понятия электроэнергетики для его конкретной области на примере электрических сетей.
|
иметь опыт
|
|
оценки параметров режимов ЭЭС
расчетов режимов ЭЭС
проектирования электрических сетей
|
4 Содержание учебной дисциплины
Таблица 4
Описание лекционных занятий
Темы лекционных занятий
|
Часы
|
Ссылки на цели
|
Введение. Основные классы напряжений распределительных электрических сетей (РЭС). Основные функции и принципы построения
|
1
|
|
1 Устройство РЭС. Типы РЭС. Воздушные линии электропередачи. Воздушные линии электропередачи до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ с защищенными проводами. Кабельные линии. Новые конструкции проводов для ВЛ. Силовые трансформаторы в электрических сетях.
Схемы распределительных электрических сетей. Схемы электрических сетей 35-220 кВ. Схемы распределительных сетей 10(6) кВ. Схемы электрических сетей на 0,38 кВ
|
2
|
|
2 Заземление нейтралей в электрических сетях. Виды трехфазных систем переменного тока до 1000 В. Режимы заземления нейтралей в сетях напряжением свыше 1000 В. Электрические сети с изолированной нейтралью. Электрические сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор. Нейтраль, заземленная через резистор. Расчет емкости проводов фаз ВЛ. Выравнивание емкостей фаз электрической сети. Выбор дугогасящих реакторов.
|
2
|
|
3 Компенсация реактивной мощности. Реактивная мощность в электрических сетях. Потребители реактивной мощности. Расчеты потребления реактивной мощности потребителей Источники реактивной мощности Конденсаторные установки Статические тиристорные компенсаторы Синхронные компенсаторы Синхронные двигатели Выбор и размещение компенсирующих устройств.
|
3
|
|
4 Оценка отклонения напряжения в электрических сетях. Регулирование напряжения. Обеспечение качества. Расчет потери напряжения.
|
2
|
|
5 Потери электрической энергии. Баланс электрической энергии для сетевой организации. Технологический расход электроэнергии на ее передачу по электрическим сетям. Расчет потерь электрической энергии, не зависящих от нагрузки. Расчет нагрузочных потерь электроэнергии. Метод времени максимальных потерь. Метод средних нагрузок. Нормирование потерь электрической энергии. Нетехнические потери электрической энергии.
Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях.
|
4
|
|
6 Проектирование распределительных электрических сетей. Потребители электрической энергии. Графики нагрузок. Расчетные нагрузки промышленных предприятий. Расчет электрических нагрузок в городских сетях. Расчет электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей. Определение расчетных нагрузок электрических сетей. Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 35-220 кВ. Особенности выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 0,38-20 кВ. Проверка проводников на термическую стойкость и на невозгорание. Выбор распределительных трансформаторов.
|
4
|
|
Таблица 5
Описание практических занятий
Темы практических занятий
|
Учебная деятельность
|
ЧЧасы
|
Ссылки на цели
|
1. Выбор дугогасящих реакторов в электрических сетях 6-35 кВ .
|
|
2
|
|
2. Компенсация реактивной мощности в распределительных электрических сетях
|
|
2
|
|
-
Учебная деятельность
З а д а н и е для контрольной работы
Выбор сечений проводников по допускаемой потере напряжения
Задача. Выбрать сечения проводов ВЛ в сети напряжением 10 кВ по допускаемой потере напряжения (рис.).
Рис. Схема электрической сети
Исходные данные
1. Расчетные мощности нагрузок ТП-1, ТП-2.
2. Расстояния участков ВЛ 10 кВ.
3. Район по гололеду.
4. Допускаемая потеря напряжения в линиях 10 кВ до шин ТП.
Указания к решению задачи
1. Для ВЛ 10 кВ следует выбрать сталеалюминиевые провода (марки АС). Средние значения индуктивных сопротивлений даны в табл. 1. Удельное активное сопротивление сталеалюминиевых проводов принять: = 29,5 Ом мм2/км.
2. Дополнительный критерий для выбора сечений проводов участков ВЛ 10 кВ – минимум расхода цветного металла или минимум потерь мощности (по указанию преподавателя).
3. Вначале необходимо выбрать одну магистраль, например линии Л-3 и Л-1, и для ее участков по заданному критерию выбирать сечения F3 и F1. Расчетные мощности участков линии получаются путем расчета приближенного потокораспределения в сети. Выбранные сечения проверяются по допустимому току нагрева и механической прочности проводов ВЛ.
4. Определить действительную величину потери напряжения в магистрали и сопоставить ее с допускаемой. При необходимости увеличить сечения проводов.
Примечание. Для ВЛ свыше 1 кВ без пересечений со сталеалюминиевыми проводами в районе по гололеду до II включительно минимально допустимым сечением является АС-35/6,2
5. После этого определяется располагаемая потеря напряжения в линии Л-2 и по ней выбирается сечение F2. Для него также выполняются все необходимые проверки.
Таблица 1
Значения среднего индуктивного сопротивления линии распределительных электрических сетей
Линии
|
x0.ср, Ом/км
|
1. До 1 кВ с СИП
2. Кабельные линии до 1 кВ
|
0,09
0,05
|
3. То же 6 - 10 кВ
|
0,08
|
4. Изолированные провода на роликах до 1 кВ
|
0,20
|
5. То же на изоляторах
|
0,25
|
6. Воздушные линии до 1 кВ
|
0,30
|
7. То же 6 - 10 кВ
8. То же 35 кВ
|
0,35
0,4
|
6 Список литературы
Лыкин А.В. Электрические системы и сети: Учеб. пособие. – М.: Университетская книга; Логос, 2006. – 254 с.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И.Попов). – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 964 с.
Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. М.Ж ВНИИПИ, Тяжстройпромпроект, 1991.
Рекомендации по расчету сопротивления цепи фаза-ноль. Центральное бюро научно-технической информации. М.: 1988. – 55 с.
Рекомендации по технологическому проектированию воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Утверждены приказом Минэнерго России 30 июня 2003 г., №284.
Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 80 с.
Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Составители Я.Т. Загорский, У.К. Курбангалиев. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 504 с.
Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением 6-20 кВ с защищенными проводами (ПУ ВЛЗ 6-20 кВ).– М.: ОАО "РОСЭП"; ОАО "ОРГРЭС, 1998.
Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. (ПУ ВЛИ до 1 кВ).
Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185-94.
Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами. РД 153-34.3-20.671-97.
Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник: Учеб. Пособие. – М.:ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. – 480 с.
Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 280 с.
Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических конденсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. – 248 с.
7 Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
7.1.Теоретические вопросы к зачету
Воздушные линии электропередачи до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами.
Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ с защищенными проводами
Новые конструкции проводов для ВЛ
Кабельные линии в РЭС
Силовые трансформаторы в РЭС
Схемы РЭС 35-220 кВ.
Схемы РЭС 10(6) кВ.
Схемы РЭС на 0,38 кВ
Виды трехфазных систем переменного тока до 1000 В.
Режимы заземления нейтралей в сетях напряжением свыше 1000 В.
Электрические сети с изолированной нейтралью.
Электрические сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.
Нейтраль, заземленная через резистор.
Расчет емкости проводов фаз ВЛ.
Выравнивание емкостей фаз электрической сети.
Выбор дугогасящих реакторов.
Реактивная мощность в электрических сетях.
Потребители реактивной мощности.
Расчеты потребления реактивной мощности потребителей
Конденсаторные установки
Статические тиристорные компенсаторы
Синхронные компенсаторы
Синхронные двигатели к4ак источники реактивной мощности
Выбор и размещение компенсирующих устройств.
Оценка отклонения напряжения и выбор пунктов контроля качества напряжения в РЭС
Расчет потерь напряжения и выбор ответвлений ПБВ распределительных трансформаторов.
Баланс электрической энергии для сетевой организации.
Технологический расход электроэнергии на ее передачу по электрическим сетям.
Расчет потерь электрической энергии, не зависящих от нагрузки.
Расчет нагрузочных потерь электроэнергии.
Метод времени максимальных потерь.
Метод средних нагрузок.
Нормирование потерь электрической энергии.
Нетехнические потери электрической энергии.
Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях
Потребители электрической энергии.
Графики нагрузок.
Расчетные нагрузки промышленных предприятий.
Расчет электрических нагрузок в городских сетях.
Расчет электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей.
Определение расчетных нагрузок электрических сетей.
Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 35-220 кВ.
Особенности выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП 0,38-20 кВ.
Проверка проводников на термическую стойкость и на невозгорание.
Выбор распределительных трансформаторов.
|
