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电气设备及运行维护课程教学大纲

课程名称：

电气设备及运行维护

课程模块编码：

6013A501

总学时数：

56

课内实践学时数：

10

学    分：

3.5

开课单位：

电信学院

先修课程：

高等数学、电子技术、电路

适用专业：

电气BG18

 

一、课程性质、目的和任务

《电气设备及运行维护》课程是电气工程及其自动化专业学生必修专业课之一。该课程所讲授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是科技工作者和工程技术人员所必备的。

本课以突出工程技术应用型学生的基本理论、基本知识、实践能力和职业能力为目标。学完本课程后，学生应具备一定的理论和专业知识；具有对企业电气设备和供电系统的初步设计能力；并获得对企业电气设备和供配电系统的运行与维护能力；并可为今后从事工厂供电应用技术工作奠定一定基础。

本课程主要讲授高低压电气设备和企业10~66kV变配电所的电能供给和分配有关内容；介绍电气设备及变配电所的运行维护、企业供电系统、电气照明和电能节约等有关知识；并对供配电系统的设计计算也作初步介绍。通过学习，使学生掌握供配电系统的基本计算，运行维护及变配电所的结构和布置，电气设备及选择，继电保护和自动装置，防雷接地和电能节约等方面的知识，对变电所综合自动化也做简要介绍。主要支撑毕业要求2.2、3.1、3.2、4.2、4.3达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、问题分析

能够理解并恰当表述电力系统的实际问题。能够找到合适的解决电力工程实际问题的方案与方法。在一定的限制条件下能够合理解决电力系统工程的实际问题。

2、设计/开发解决方案

能够运用电力工程基础的基本知识进行供配电系统的规划与设计，并体现创新意识。

3、研究

能够针对电力系统领域的一些实际工程问题进行初步的建模与仿真分析。能够基于电力工程基础的基本理论并运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。

 

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

 

二、教学内容及教学基本要求

第一章  概论

1、教学要求

掌握：典型工厂供电系统、发电厂、电力系统和工厂自备电源相关知识，电力系统的电压等级的规定，电力系统中性点运行方式和低压配电系统的接地形式。

理解：工厂供电的意义、要求及课程任务，衡量电能质量的参数。

2、教学内容

第一节  电力系统的基本知识

知识要点：工厂供电的意义及要求，发电厂和电力系统简介；理解工厂供电系统概况。

第二节  电力系统的电压

知识要点：工厂供配电电压的选择；掌握电网和电力设备的额定电压。

第三节  电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式

知识要点：力系统中性点运行方式，低压配电系统接地型式。

第四节  供电工程设计一般知识（自看内容）

知识要点：供电工程设计一般原则与主要设计内容。

3、本章重点、难点

本章重点：典型工厂供电系统、电力系统相关知识，电力系统的电压等级的规定，电力系统中性点运行方式和低压配电系统的接地形式。

本章难点：电力系统中性点运行方式的特点、适用范围，变压器额定电压的规定。

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第二章  电力负荷及其计算

1、教学要求

掌握：工厂用电设备的分级以及对供电电源的要求，用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的计算方法，尖峰电流的计算。

理解：计算负荷的目的，工厂供电系统的电能损耗，工厂供电系统的功率损耗。

2、教学内容

第一节  电力负荷与负荷曲线的有关概念

知识要点：负荷曲线及有关物理量；电力负荷的分级及对供电的要求，用电设备的工作制。

第二节  三相用电设备组计算负荷的确定

知识要点：计算负荷的目的；掌握用需要系数法确定三相用电设备计算负荷。

第三节  单相用电设备组计算负荷的确定

知识要点：单相用电设备组的计算负荷

第四节  工厂的计算负荷及工厂供电系统的损耗的计算

知识要点：工厂的计算负荷的确定，工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷。工厂供电系统的电能损耗，工厂供电系统的功率损耗。

第五节  尖峰电流及其计算

知识要点：用电设备尖峰电流的计算。

3、本章重点、难点

本章重点：工厂用电设备的分级以及对供电电源的要求，用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的计算方法，尖峰电流的计算。

本章难点：三相用电设备组计算负荷的计算方法，工厂计算负荷的计算方法。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第三章  短路电流及其计算

1、教学要求

掌握：工厂供电系统三相短路及两项和单相短路计算，短路电流的效应和短路校验条件。

理解：短路的原因、后果、形式，无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程及物理量。

2、教学内容

第一节  短路和与短路电流有关的概念

知识要点：短路的原因、后果及其形式，无限大容量电力系统中三相短路的物理过程，与短路有关的物理量。

第二节  无限大容量电力系统中三相短路电流的计算

知识要点：采用标幺制法计算短路电流。

第三节  无限大容量电力系统中两相和单相短路电流的计算

知识要点：单相短路电流的计算；掌握两相短路电流的计算。

第四节  短路电流的效应和稳定度校验

知识要点：短路电流的电动力效应和动稳定度校验，短路电流的热效应和热稳定度校验。

3、本章重点、难点

本章重点：工厂供电系统三相短路及两项和单相短路计算，短路电流的效应和短路校验条件。

本章难点：短路电流的计算方法。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第四章  工厂变配电所及其一次系统

1、教学要求

掌握：电力变压器、互感器、防止过电压设备与设施、开关电器等高低压一次设备的功能、结构、基本原理以及选择，工厂变配电所的一次设备和主接线图。

理解：工厂变配电所的任务和类型，电气安装图、运行维护及检修试验的基本知识。

2、教学内容

第一节  工厂变配电所的任务、类型

知识要点：工厂变配电所的任务、类型。

第二节  高压一次设备及其选择

知识要点：电弧的产生，对电气触头的基本要求；电弧的熄灭。高压熔断器，高压负荷开关，高压开关柜；高压隔离开关，高压断路器，高压一次设备选择。

第三节  低压一次设备及其选择

知识要点：低压刀开关和负荷开关，低压熔断器式刀开关，低压配电屏；低压熔断器，低压一次设备及其选择；掌握低压断路器。

第四节  电力变压器及其选择

知识要点：变压器的分类、型号，三相电力变压器及其连接组别，变压器铭牌的含义，油浸式变压器的组成、结构特点、分接头开关的作用，干式变压器的分类，SC系列变压器的特点，干式变压器在电力系统中的作用，变电所主变压器台数和容量的选择，车间变电所变压器台数和容量的选择。

第五节  互感器及其选择

知识要点：电流互感器的分类及型号；，电流互感器的接线和工作原理；，电流互感器在电力系统中的作用及使用的注意事项，电压互感器的分类及型号；电压互感的接线及工作特点；电压互感器在电力系统中的作用及使用的注意事项。

第六节  防止过电压设备与设施

知识要点：避雷器的分类及型号，4种避雷器的基本原理及组成，避雷器在电力系统中的作用，避雷针与避雷线的结构，避雷针与避雷线的防雷原理，避雷针与避雷线在电力系统中的作用，电气接地装置的分类，与接地有关的基本概念，接地在电力系统中的重要性。

第七节  开关电器

知识要点：开关电器的作用，开关电器的电弧以及电弧熄灭的方法，tpwallet官网下载高压断路器及其操作机构的基本结构， tp钱包官方网站各种断路器的基本特点，高压断路器的参数极其含隔离开关义，隔离开关的用途及结构，隔离开关的分类及型号，隔离开关基本参数及其选择方法，熔断器的分类及型号，熔断器的作用，熔断器的参数及选择，漏电保护器的分类，漏电保护器的功能和原理分类，漏电保护在电力系统中的作用。

第八节  工厂变配电所的主接线图

知识要点：高压配电所的主接线图，车间和小型变电所的主接线图，工厂总降压变电所的主接线图。

第九节  工厂变配电所及其一次系统的运行维护

知识要点：变配电所的送电和停电操作，电力变压器和配电装置的运行维护。

3、本章重点、难点

本章重点：电力变压器、互感器、防止过电压设备与设施、开关电器等高低压一次设备的功能、结构、基本原理以及选择，工厂变配电所的一次设备和主接线图。

本章难点：工厂变配电所的一次设备主接线设计。

4、本章学时数

本章教学时数：18学时，其中讲课12学时，实验(课内实践、上机)6学时。

第五章  工厂电力线路

1、教学要求

掌握：导线和电缆截面选择计算的条件，按发热、经济电流密度、机械强度和允许电压损耗条件选择导线和电缆截面。

理解：工厂电力线路的任务和类别，架空线路、电缆线路的结构和敷设，架空线路、电缆线路的运行维护。

2、教学内容

第一节  工厂电力线路及其接线方式

知识要点：高压线路的接线方式，低压线路的接线方式；理解工厂电力线路的任务和类别。

第二节  工厂电力线路的结构和敷设

知识要点：架空线路的结构和敷设，电缆线路的结构和敷设，车间线路的结构和敷设。

第三节  导线和电缆的选择计算

知识要点：导线和电缆截面选择计算的条件；理解线路电压损耗的计算；掌握按发热、经济电流密度、机械强度和允许电压损耗条件选择导线和电缆截面。

第四节  工厂电力线路的运行维护

知识要点：架空线路的运行维护，电缆线路运行维护。

3、本章重点、难点

本章重点：工厂电力线路的任务和类别，架空线路、电缆线路的结构、敷设以及运行维护，导线和电缆截面选择计算的条件，按发热、经济电流密度、机械强度和允许电压损耗条件选择导线和电缆截面。

本章难点：导线和电缆截面积的选择计算。

4、本章学时数

本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第六章  工厂供电系统的保护

1、教学要求

掌握：熔断器熔体电流的选择，熔断器的选择，电磁式电流继电器和电压继电器，感应式电流继电器，电磁式电流继电器和电压继电器，感应式电流继电器，带时限的过电流保护，电流速断保护，变压器的过电流保护，变压器的电流速断保护，变压器的过负荷保护，变压器的瓦斯保护。

理解：过电流保护的类型和任务，对保护装置的基本要求，高压电动机的继电保护，线路的过负荷保护，变压器的差动保护

2、教学内容

第一节  过电流保护的任务和要求

知识要点：过电流保护的类型和任务，对保护装置的基本要求。

第二节  熔断器保护（自看内容）

知识要点：熔断器在供电系统中的配置；熔断器熔体电流的选择，熔断器的选择。

第三节  低压断路器保护

知识要点：低压断路器在低压配电系统中的配置，低压断路器脱扣的选择和整定。

第四节  常用的保护继电器

知识要点：电磁式时间继电器，电磁式信号继电器，电磁式中间继电器；电磁式电流继电器和电压继电器，感应式电流继电器。

第五节  工厂高压线路的继电保护

知识要点：继电保护装置的接线方式，继电保护装置的操作方式，线路的过负荷保护；带时限的过电流保护，电流速断保护。

第六节  电力变压器的继电保护

知识要点：变压器的差动保护；变压器的过电流保护，变压器的电流速断保护，变压器的过负荷保护，变压器的瓦斯保护。

第七节  高压电动机的继电保护

知识要点：高压电动机的继电保护。

3、本章重点、难点

本章重点：工厂供电系统中常用的过电流保护装置

本章难点：带时限的过电流保护，电流速断保护，变压器的差动保护，变压器的瓦斯保护。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)2学时。

第七章  工厂供电系统的二次回路和自动装置

1、教学要求

掌握：交流操作电源，直流操作电源，高压断路器的控制和信号回路。

理解：电测量仪表和绝缘监视装置，自动重合闸装置，备用电源自动投入装置。

2、教学内容

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第一节  二次回路和操作电源

知识要点：交流操作电源，直流操作电源。

第二节  高压断路器的控制和信号回路

知识要点：手动操作机构断路器的控制和信号回路，电磁操作机构断路器的控制和信号回路。

第三节  电测量仪表与绝缘监视装置

知识要点：电测量仪表；理解绝缘监视装置。

第四节  供电系统的自动化装置

知识要点：自动重合闸装置，备用电源自动投入装置。

3、本章重点、难点

本章重点：交流操作电源，直流操作电源，高压断路器的控制和信号回路。

本章难点：高压断路器的控制和信号回路的工作原理，二次回路的安装接线。

4、本章学时数

本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)2学时。

第八章  防雷、接地与电气安全

1、教学要求

掌握：电气设备的防雷措施，电气装置的接地以及接地故障保护、漏电保护，电气安全的一般措施。

理解：电压、雷电、接地的有关概念。

2、教学内容

第一节  过电压与防雷

知识要点：过电压及雷电的有关概念，防雷设备。

第二节  电气装置的接地

知识要点：接地的有关概念，电气装置的接地。

第三节  电气安全

知识要点：电气安全的有关概念，电气安全的一般措施。

3、本章重点、难点

本章重点：电压、雷电、接地的有关概念，防雷设备，电气装置的接地，电气安全的一般措施。

本章难点：电气装置的防雷，建筑物及电子信息系统的防雷设计。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第九章  工厂的电气照明

1、教学要求

掌握：工厂常用的电光源、灯具类型的选择和布置，照明质量、标准、照度的计算。

理解：照明技术包括绿色照明相关概念。

2、教学内容

第一节  照明技术的基本概念

知识要点：照明技术的有关概念。

第二节  工厂常用的电光源和灯具

知识要点：工厂常用的电光源的类型、特性及其选择，工厂常用灯具的类型及其选择与布置。

第三节  照度标准与照度计算

知识要点：工厂照明的照度标准，照度计算。

第四节  照明供电系统及其选择

知识要点：电气照明的平面布线图。

3、本章重点、难点

本章重点：照明技术包括绿色照明相关概念，工厂常用的电光源、灯具类型的选择和布置，照明质量、标准、照度的计算。

本章难点：照明质量、标准、照度的计算，照明供电系统布线图设计。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验(课内实践、上机)0学时。

第十章  工厂的节约用电

1、教学要求

掌握：节约用电的一般措施，电力变压器经济运行，并联电容器的运行维护相关知识。

理解：节约用电的意义，计划用电，电费计量等。

2、教学内容

第一节  节约用电的意义及一般措施

知识要点：节约用电采用的措施。

第二节  电力变压器及并联电容器的运行

知识要点：电力变压器经济运行相关概念，并联电容器的接线、安装、控制、保护等相关知识。

第三节  计划用电及用电管理

知识要点：计划用电的意义及措施，用电管理及电费计收。

3、本章重点、难点

本章重点：节约用电的意义，节约用电的一般措施，电力变压器经济运行，并联电容器的运行维护相关知识，计划用电，电费计量等

本章难点：电力变压器经济运行，并联电容器的接线、安装、控制、保护。

4、本章学时数

本章教学时数：2学时，其中讲课2学时，实验(课内实践、上机)0学时。

《电气设备及运行维护》课程内容及学时分配表

知识单元

知识点

理论

学时

实验

学时

教学

目标

序号

描述

序号

描述

1

概论

 

1

电力系统的基本知识  

4

0

1、3

2

电力系统的电压

3

电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式

4

供电工程设计一般知识

2

电力负荷及其计算

 

1

电力负荷与负荷曲线的有关概念

6

0

1、2、3

2

三相用电设备组计算负荷的确定

3

单相用电设备组计算负荷的确定

4

工厂计算负荷及工厂供电系统的损耗的计算

 

5

尖峰电流及其计算

3

短路电流及其计算

 

1

短路和与短路电流有关的概念

6

0

1、2、3

2

无限大容量电力系统中三相短路电流的计算

3

无限大容量电力系统中两相和单相短路电流的计算

4

短路电流的效应和稳定度校验

 

4

工厂变配电所及其一次系统

1

工厂变配电所的任务、类型

12

6

1、2、3

2

高压一次设备及其选择

 

3

低压一次设备及其选择

 

4

电力变压器及其选择

5

互感器及其选择

6

防止过电压设备与设施

7

开关电器

8

工厂变配电所的主接线图

9

工厂变配电所及其一次系统的运行维护

5

 工厂电力线路

 

1

工厂电力线路及其接线方式  

4

0

1、2、3

2

工厂电力线路的结构和敷设  

3

导线和电缆截面的选择计算

 

 

4

工厂电力线路的运行维护

 

 

 

6

工厂供电系统的保护

1

过电流保护的任务和要求

4

2

1、3

2

熔断器保护和低压断路器保护

3

常用的保护继电器

4

工厂高压线路的继电保护

5

实验：供配电系统常用继电器特性实验

6

实验：线路定时限保护实验

7

工厂供电系统的二次回路和自动装置

1

二次回路及其操作电源

4

2

1、3

2

高压断路器的控制和信号回路

3

电测量仪表与绝缘监视装置、自动装置与运动化、二次安装接线和接线图

4

变电所综合自动化简介

5

实验：断路器控制及二次回路实验

8

防雷、接地与电气安全

1

过电压与防雷

 

2

0

1、2、3

2

电气装置的接地

3

电气安全

9

工厂的电气照明

1

照明技术的基本概念

2

0

1、2、3

2

工厂常用的电光源和灯具

3

照度标准与照度计算

4

照明供电系统及其选择

10

工厂的节约用电

1

节约用电的意义及一般措施

 

2

0

1、2、3

2

电力变压器及并联电容器的运行

 

3

计划用电及用电管理

 

三、课内实践环节教学安排及要求

 

注：实验类型是指验证性、综合性、设计性，上机、课内实践等项目不需填写本项内容。

 

 

四、教学手段、方法建议

课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。

本课程将以“中小型企业内部电能的供应与分配”为主线，主要介绍中小型企业供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基本知识，为学生今后从事企业供配电技术工作奠定的一定的基础。 

本课程采用国家“十二五”规划教材，结合学生个性特点，因材施教。本课程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学课件和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。

本课程课堂教学流程如图1所示。

 

 

图1 自动电气设备及运行维护课堂教学流程

本课程安排5次课外作业：

1、查找相关企业变配电所设计的资料

2、找一个实例进行负荷计算

3、针对实例进行短路电流计算

4、电气主接线图的绘制

5、进行简单的电力系统建模与仿真

五、考核内容及考核方式

本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标，主要考查毕业要2.2、3.1、3.2、4.2、4.3所对应的课程目标的达成情况。

考核内容

1、电力系统的基本概念和基本知识。

2、负荷计算。

3、短路计算。

4、变配电所一次系统知识（包括高低压电气设备）。

5、企业电力线路。

6、企业供电系统的保护。

7、工厂供电系统的二次回路和自动装置。

8、防雷、接地与电气安全、电气照明、节约用电。

 

1．考核方式：考试（√）；考查（）

2．成绩评定：

计分制：百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）

采用“N+2”考核模式

总评成绩构成：笔记考核（10）％；过程考核（40）%；结课考核（50）％

其中过程考核构成：考勤考纪（20）％；随堂测试（40）％；作业（20）％；实验（20）％等。

六、课程教学目标达成情况评价分析

1. 定量评价

 

需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。

2. 定性分析

需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容：

（1）上次评价中存在的问题，这次改进的情况；

（2）该课程目前存在的问题，以及后续教学过程需要改进的措施。

七、建议教材及参考资料

建议教材：

《工厂供电》（第6版），刘介才主编，机械工业出版社，2015年版

《电力工程基础》，孙丽华主编，电力出版社，2007年版

参考资料：

1．《工厂变配电技术》，张祥军主编，中国劳动社会保障出版社，2004年版

2．《供配电技术》，江文主编，机械工业出版社，2006年版

3．《企业供电系统及运行》，梅俊涛主编，中国电力出版社，2006年版

4．《供配电系统》，徐滤非主编，机械工业出版社，2007年版

5．《变电站综合自动化技术》，路文梅主编，中国电力出版社， 2004年版

 

 

 

八、课程教学目标与毕业要求关系表

 

八、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

 

执   笔   人：李润生

参加研讨人员：关大陆、樊爱龙

审   核   人：关大陆

审   批   人：赵双元