Рабочая программа дисциплины: Режимы работы и эксплуатации электрооборудования электростанций и подстанций

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор-директор ЭНИН

_______________

«___»__________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

режимы работы и эксплуатации электрооборудования

электростанций и подстанций

НАПРАВЛЕНИЕ ООП 140400 Электроэнергетика и электротехника

Специализация Автоматика энергосистем

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) Магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

ГОД ОБУЧЕНИЯ – второй СЕМЕСТР – осенний

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 6

ПРЕРЕКВИЗИТЫ нет

КОРЕКВИЗИТЫ «Автоматическое управление режимами работы энергосистем в нормальных и аварийных режимах».

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 18 час.

Практические занятия 54 час.

Лабораторные работы 36 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 108 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 144 час.

ИТОГО 252 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ Очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ Экзамен, диф. зачет

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ Кафедра электроэнергетических сетей и систем (ЭСС)

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ЭСС _____________

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП ______________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________

2011 г.

1. Цели освоения дисциплины

Основной целью дисциплины является подготовка выпускников к проектно-конструкторской деятельности, связанной с практическими задачами эксплуатации и проектирования электроэнергетических систем при выполнении требований по защите окружающей среды и правил безопасности производства электрической энергии.

Достижение этой цели позволит выпускникам успешно решать профессиональные задачи, связанные с проектированием, обслуживанием и эксплуатацией объектов электроэнергетики, находить творческие решения профессиональных задач, проводить технические испытания и научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к профессиональному циклу вариативной части ООП.

Для успешного освоения дисциплины слушателю необходимо:

знать

- задачи эксплуатации и проектирования, которые решаются на базе расчетов установившихся режимов.

уметь

- подготовить исходные данные по заданному реальному объекту в соответствии с формальными правилами современных профессиональных программных комплексов для расчета установившихся режимов энергосистем;

- отладить расчетный установившийся режим;

- разработать план проведения расчетных экспериментов для определения предельных режимов по апериодической статической устойчивости и по напряжению;

- выбрать средства защиты и автоматики на основе расчетов, смоделировать и отладить их функционирование в рамках правил программного комплекса;

иметь опыт

- подготовки исходных данных по заданному реальному объекту в соответствии с формальными правилами современных профессиональных программных комплексов для расчета установившихся режимов энергосистем;

- отладки расчетного установившегося режима;

- разработки плана проведения расчетных экспериментов для определения предельных режимов в ЭЭС.

Пререквизитами данной дисциплины являются: «Установившиеся режимы электроэнергетических систем, современные методы и средства их расчета», «Переходные процессы в электроэнергетических системах».

Кореквизитами: «Противоаварийное управление в энергосистемах».

3. Результаты освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать

–  технологические процессы выработки электроэнергии на ТЭС и ГЭС;

–  технические ограничения в работе оборудования;

–  технологические схемы производства электрической и тепловой энергии, схемы и конструкции паротурбинных установок ТЭС и АЭС и их вспомогательного оборудования;

–  методы определения диапазона изменения нагрузки ТЭС и ГЭС;

уметь

–  производить расчеты тепловых схем электростанций и выбор оборудования.

владеть

–  - навыками определения параметров термодинамических циклов и показателей тепловой экономичности;

–  навыками анализа количественного влияния различных факторов на экономичность источников централизованного производства электроэнергии и теплоты;

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Общекультурные

– способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (ОК-1);

– способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);

– способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6).

2. Профессиональные

– способность понимать современные проблемы научно-технического развития сырьевой базы, современные технологии утилизации отходов электроэнергетической и электротехнической промышленности, научно-техническую политику в области технологии и проектирования электротехнических изделий и электроэнергетических объектов (ПК-17);

– готовностью эксплуатировать, проводить испытания и ремонт технологического оборудования электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-18);

– готовность применять методы и средства автоматизированных систем управления технологическими процессами электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-20);

– способность определять эффективные производственно-технологические режимы работы объектов электроэнергетики и электротехники (ПК-23);

– способность к внедрению достижений отечественной и зарубежной науки и техники (ПК-24).

4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Аннотированное содержание разделов дисциплины.

1.Организация эксплуатации ремонта оборудования электростанций.

Организация эксплуатации электростанций. Задачи и организационная структура. Приемка в эксплуатацию оборудования и сооружений. Плановый ремонт оборудования, зданий и сооружений. Техническая документация. Пожарная безопасность. Техника безопасности. Система нормативных документов. Ответственность за выполнение правил технической эксплуатации. Защита окружающей среды от вредного воздействия технологических факторов, связанных с эксплуатацией современных электростанций.

2. Эксплуатация синхронных генераторов.

Допустимые температуры активных частей и охлаждающих агентов. Пуск, включение в сеть и набор нагрузки. Номинальные и допустимые режимы работы. Влияние изменений условий охлаждения, отклонений напряжения, частоты, коэффициента мощности от номинального значения. Диаграмма мощностей генератора. Карты допустимых нагрузок.

Аварийные и специальные режимы работы генераторов. Перегрузки в аварийных режимах. Несимметричные режимы работы. Несинусоидальная нагрузка. Работа в асинхронных режимах. Работа генератора в режиме синхронного компенсатора.

Надзор и уход за генераторами в эксплуатации. Газо-масляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. Обслуживание системы жидкостного охлаждения генераторов.

Ликвидация аварий с генераторами. Действия персонала при автоматическом отключении синхронного генератора; при автоматическом отключении блока. Ликвидация несимметричных режимов работы. Ликвидация асинхронных режимов работы генераторов.

Ремонты генераторов, объем и периодичность. Подготовка к ремонту. Разборка и сборка генератора. Ремонт статора, ротора и других узлов. Вибрация генератора и ее устранение. Сушка генераторов. Современные методы диагностики турбогенераторов.

3. Системы возбуждения синхронных генераторов.

Классификация систем возбуждения. Требования ГОСТ к системам возбуждения по величине предельного возбуждения и скорости нарастания предельного возбуждения.

Автоматические регуляторы напряжения и реактивной мощности генераторов с электромашинными возбудителями постоянного тока. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов с электромашинными возбудителями переменного тока и неуправляемыми выпрямителями. Бесщеточное возбуждение синхронных генераторов и особенности автоматического регулирования бесщеточного возбуждения. Автоматические регуляторы возбуждения синхронных генераторов с тиристорным возбудителем.

Обслуживание систем возбуждения синхронных генераторов. Перевод возбуждения генератора с основного возбудителя на резервный.

4. Эксплуатация силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Охлаждение силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Установившиеся повышения температуры. Нормы нагрева. Неустановившиеся превышения температуры в трансформаторах. Старение изоляции. Влияние температуры охлаждающей среды. Нагрузочная способность трансформаторов. Включение трансформаторов в работу и набор нагрузки. Фазировка и параллельная работа трансформаторов. Эксплуатация устройств регулирования напряжения.

Надзор и уход за трансформаторами. Ремонт трансформаторов. Сушка трансформаторов. Эксплуатация трансформаторного масла.

5. Эксплуатация электродвигателей собственных нужд.

Режимы работы электродвигателей собственных нужд. Пуск и самопуск асинхронных и синхронных электродвигателей. Устройства бесступенчатого регулирования частоты вращения электродвигателей питателей парогенераторов. Надзор и уход за электродвигателями. Неисправности электродвигателей. Профилактические испытания и ремонты электродвигателей.

6. Эксплуатация распределительных устройств и систем управления

Оперативные переключения в РУ. Оперативные состояния оборудования. Распоряжение о переключениях. Техника выполнения операций с аппаратами.

Предупреждение аварий в РУ. Информация об аварии и действия персонала в аварийных ситуациях. Ликвидация аварий. Оперативное устранение отказов в работе коммутационных аппаратов. Обучение персонала методам ликвидации аварий.

Содержание практического раздела дисциплины (36 час.)

Тематика практических занятий (54 часов)

1.  Определение тока возбуждения синхронного генератора по спрямленной характеристике ХХ и с помощью практической диаграммы ЭДС. Построение диаграммы мощностей турбогенератора и зон ограничения.

2.  Расчет допустимых систематических нагрузок и аварийных перегрузок трансформатора. Определение относительного износа витковой изоляции трансформатора.

3.  Выбор состава механизмов и электродвигателей собственных нужд энергоблока

4.  Расчет успешности самозапуска электродвигателей собственных нужд по методу эквивалентного двигателя. Расчет допустимого времени пуска электродвигателя.

Тематика лабораторных работ (36 часов)

1.  Исследование нормальных режимов работы генераторов.

2.  Выбор электродвигателей собственных нужд энергоблока.

3.  Исследование установившегося режима схемы.

4.  6 кВ собственных нужд энергоблока с использованием промышленной программы “Мустанг”.

5.  Исследование сомозапуска электродвигателей собственных нужд с использованием промышленной программы “Мустанг”.

6.  Моделирование асинхронного хода при потере возбуждения генератора с использованием промышленной программы “Мустанг”.

4.2. Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности

Таблица 1

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

5. Образовательные технологии

В процессе обучения для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие методы образовательных технологий:

·  работа в команде;

·  опережающая самостоятельная работа;

·  методы IT;

·  междисциплинарное обучение;

·  проблемное обучение;

·  обучение на основе опыта;

·  исследовательский метод.

Для изучении дисциплины предусмотрены следующие формы организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и групповые консультации,

Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации обучения отражена в таблице 2.

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

6. Организация и учебно-методическое обеспечение

Самостоятельной работы студентов

Самостоятельная работа является наиболее продуктивной формой образовательной и познавательной деятельности студента в период обучения.

Для реализации творческих способностей и более глубокого освоения дисциплины предусмотрены следующие виды самостоятельной работы: 1) текущая и 2) творческая проблемно – ориентированная.

6.1. Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений. Текущая СРС включает следующие виды работ:

– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;

– опережающую самостоятельную работу;

– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

– подготовку к лабораторным работам;

– подготовку к контрольным работам, экзамену.

6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов. ТСР предусматривает:

– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;

– анализ научных публикаций по тематике, определенной преподавателем;

– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;

– углубленное исследование вопросов по тематике практических занятий.

6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине

При изучении данной дисциплины студентам предлагается следующие темы для самостоятельной работы.

1. Перечень научных проблем и направлений научных исследований:

–  Анализ режимов работы тепловых станций

–  Автоматизация процессов выработки электроэнергии

2. Темы индивидуальных заданий:

–  технологические структуры ТЭС;

–  теплообменники паротурбинных установок. Регенеративные подогреватели. Конденсаторы. Деаэраторы;

–  типы ГЭС.

3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

–  блочные станции, станции с поперечными магистралями;

–  эксплуатационный контроль металла;

–  устойчивость топочного процесса;

6.4. Контроль самостоятельной работы студентов

Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения дисциплины осуществляется посредством:

– защиты рефератов и научно-исследовательских работ по проведенным исследованиям;

– ответов на контрольные вопросы (вопросы предоставляются студентам в электронной форме на первом занятии).

Тематика курсового проекта связана с изучением режимов работы и эксплуатации генераторов, трансформаторов и автотрансформаторов различного типа и мощности. Исследования и анализ режимов работы электрооборудования производится на ПЭВМ с использованием промышленной программы «Мустанг». Курсовой проект позволяет приобрести творческие навыки и практический опыт решения инженерных задач. Вопросы курсового проекта охватывают 70-75% теоретического лекционного материала и практических занятий.

6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы

студентов

При выполнении самостоятельной работы студенты имеют возможность пользоваться специализированной литературой, программным обеспечением, Internet-ресурсами и учебными пособиями (см. раздел 9).

7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества

освоения дисциплины

Для текущей оценки качества освоения дисциплины разработаны и используются следующие средства:

– контрольные вопросы по темам лекций (приложение 1);

– темы научно-исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана изучаемой дисциплины (п. 6.3);

Для итоговой аттестации подготовлены экзаменационные билеты 20 штук (приложение 2).

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

● основная литература

● дополнительная литература:

● программное обеспечение и Internet-ресурсы:

1. «imblok» – имитационная компьютерная модель тренажера энергоблока;

2. «sxtu_per» – программа расчета переменных режимов турбоустановок;

3 «САР_турбины» – компьютерная модель системы автоматического регу-лирования частоты вращения ротора турбины.

9. Материально – техническое обеспечение дисциплины

- практические занятия проводятся в специализированных учебных лабораториях, оснащенных современным оборудованием, и в компьютерных классах, где установлены лицензионные программные комплексы;

- лекции читаются в учебных аудиториях с использованием технических средств, материал лекций представлен в виде презентаций в Power Point.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» подготовки магистров по магистерской программе «Управление режимами электроэнергетических систем».

Программа одобрена на заседании кафедры «Электроэнергетические сети и системы»

(протокол № ___ от «___» ________ 2010 г.)

Автор _____________ , к. т.н., доцент кафедры ЭСиС

Рецензент ___________, к. т.н., доцент кафедры ЭСиС