高电压技术教学大纲

高电压技术教学大纲课程中文名称：高电压技术课程英文名称：HighVoltageEngineering课程编号：204T0171学分：2.5学时：32（其中：讲课学时：32实验学时：0实践学时：0）先修课程：大学物理，电路原理，电子技术基础，电力系统分析适用专业：智能电网信息工程课程类别：专业核心课、学位课使用教材：张涛.高电压技术（第1版）北京：科学出版社，2020开课单位：电气与新能源学院一、课程性质《高电压技术》课程是智能电网信息工程专业必修的专业核心课程和学位课。高电压技术是为解决高压输电的绝缘问题而形成的电气工程学科分支，主要介绍高电压下的绝缘问题、高电压的产生及测试技术、电力系统过电压的成因及其限制措施以及电力系统的绝缘水平与绝缘配合等内容。本课程是一门专业课，又具备专业基础课的性质，本课程的特点是具有较强的实验性、理论性和学科交叉性。二、课程目标：课程目标1：通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。课程目标2：能将线路和绕组中的行波数学模型及波过程的分析方法用于分析电力系统暂态过电压和操作过电压所引起的专业工程问题。课程目标3：能认识到解决与高电压技术相关的输电线路工程问题有多种方案可选择，通过专业文献阅读、课题研讨、虚拟仿真、实验测试等手段，寻求高压设备绝缘配合、防雷、接地等可替代的解决方案。课程目标4：能将气体、液体、固体电介质的绝缘击穿理论等用于变压器、互感器、避雷器等高压电力设备的绝缘故障及老化原因分析课程目标5：能够根据变压器、互感器、开关柜、避雷器等电力设备对象的运行性能要求，选择合适容量、大小的实验设备，并设计出安全可靠的实验方案。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系1.工程知识指标点1.3：能将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方法用于推演、分析智能电网专业工程问题。支撑目标：课程目标1，课程目标22.问题分析指标点2.3：能认识到解决智能电网工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。指标点2.4：能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得有效结论。支撑目标：课程目标1，课程目标3，课程目标43.研究指标点4.2：能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案。支撑目标：课程目标1，课程目标5四、教学内容及要求第一章概论1.教学内容（1）了解高电压技术学科的产生与发展（2）课程思政融入点：了解我国输电线路电压等级的发展过程，掌握输电线路电压等级提高的基本理论，引导学生对分析输电线路电压等级提高的优缺点。在学习中，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感，激发行业荣誉感，增强创新意识，培养学生对复杂工程问题的认识，提升学生的自主学习能力。（3）了解高电压技术学科的研究内容、研究方法（4）了解本课程的性质任务和要求（5）电介质的极化、电导和损耗2.重点难点电介质的极化、电导和损耗的物理概念。3.考核要点电介质的极化、电导和损耗的物理概念。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第二章气体放电的物理过程1.教学内容（1）掌握气体放电的基本理论（2）理解极不均匀电场气体放电的物理过程（3）掌握气隙的沿面放电理论2.重点难点汤森德放电理论，流注理论，电晕放电，极性效应，雷电放电过程，不均匀放电过程。3.考核要点经典的气体放电理论。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第三章气隙的电气强度1.教学内容（1）掌握气隙的伏秒特性和不同的电压波形（2）理解大气条件对气隙击穿电压的影响（3）掌握不同电场气隙的击穿特性（4）理解提高气隙击穿电压的方法（5）了解影响气隙沿面闪络电压的因素（6）了解提高气隙击穿电压的方法（7）课程思政融入点：掌握电晕放电的物理过程，认识到学习过程中要理论联系实际；结合电晕放电的不良生态效应，培养学生能具有环境意识，树立环保观念；对于电晕放电的积极意义，要学会全面分析，认识到事物的两面性，凡事有两面性，看事物要用发展的眼光，全面分析利弊。2.重点难点伏秒特性，电压波形，提高气隙击穿电压的方法，气隙的击穿特性，污闪特性3.考核要点气体电介质击穿机理。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第四章固体、液体和组合绝缘的电气强度1.教学内容（1）掌握固体、液体电介质的击穿机理（2）掌握固体、液体电介质的老化机理（3）理解影响固体、液体电介质击穿电压的因素（4）理解提高液体电介质击穿电压的方法（5）了解组合绝缘的特点及相关技术问题（6）理解电气绝缘设备对电介质性能的要求2.重点难点固体、液体电介质的击穿机理，固体、液体电介质的老化机理3.考核要点固体、液体电介质的老化、击穿机理。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第五章电气设备绝缘特性实验1．教学内容（1）掌握绝缘电阻与吸收比、泄漏电流的测量（2）掌握介质损耗角正切的测量（3）理解局部放电的测量原理及掌握测量方法（4）了解绝缘油中溶解气体的色谱分析方法2.重点难点绝缘电阻与吸收比、泄漏电流的测量，介质损耗角正切的测量，局部放电的测量3.考核要点灵活运用高压测试原理进行实验。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第六章电气设备绝缘耐压试验1.教学内容（1）掌握工频高压的产生、测量方法（2）掌握直流高压的产生、测量方法（3）掌握冲击高压发生器的原理、结构及测量方法（4）了解各类高压试验2.重点难点工频试验变压器的特点、直流高压发生器的结构与原理。3.考核要点灵活运用高压测试原理进行实验。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第七章线路及绕组中的波过程1.教学内容（1）掌握线路波过程的概念及波过程方程（2）掌握线路波过程的分析与计算方法（3）掌握不同条件下，不同因素对线路波过程的影响（4）掌握变压器绕组中的波过程（5）了解电机绕组中的波过程2.重点难点均匀无损单导线线路中的波过程，波的折返射定律及彼得逊法则，多导线系统中的波过程。3.考核要点运用波动理论计算过电压的能力。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第八章雷电及防雷装置1.教学内容（1）掌握雷电参数（2）掌握避雷针、避雷线的雷击保护原理（3）掌握避雷器的类型、结构及原理（4）掌握接地的概念、类型及防雷接地的特点，了解接地电阻的计算2.重点难点雷电参数，避雷器、接地3.考核要点雷电模型。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第九章电力系统的防雷保护1.教学内容（1）掌握输电线路雷击过电压计算、防雷性能指标计算（2）掌握输电线路防雷措施（3）理解变电所发电厂直击雷保护方法（4）理解变电所避雷器的防雷保护原理，掌握避雷器的保护距离计算（5）掌握变电站进线段保护原理、方法（6）掌握变压器的防雷保护方法2.重点难点输电线路的防雷性能指标，输电线路防雷措施，变电所入侵雷电波保护3.考核要点综合利用多种防雷保护措施的能力。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第十章电力系统的内部过电压1.教学内容（1）掌握电力系统内部过电压的基本概念（2）掌握工频过电压相关概念、产生的原因及限制措施（3）理解谐振过电压相关概念、产生的原因（4）掌握操作过电压相关概念、种类、产生的原因及限制措施2.重点难点电力系统内部过电压的分类，各类操作过电压产生的机理、限制措施，铁磁谐振过电压。3.考核要点对过电压产生机理、限制措施的理解能力。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。第十一章电力系统的绝缘配合1.教学内容（1）掌握绝缘配合的概念和原则（2）理解绝缘配合的方法（3）理解电气设备绝缘水平的确定方法（4）了解架空线路绝缘水平的确定方法2.重点难点绝缘配合的概念、方法，电气设备绝缘水平的确定方法3.考核要点学生对绝缘配合概念理解的深入程度。4.教学方法讲授法。5.作业安排课后习题。四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容学时分配支撑的课程目标讲课实验实践第一章概论了解高电压技术学科的产生与发展；了解高电压技术学科的研究内容、研究方法；了解本课程的性质任务和要求；电介质的极化、电导和损耗200课程目标1课程目标2课程目标3第二章气体放电的物理过程掌握气体放电的基本理论；理解极不均匀电场气体放电的物理过程；掌握气隙的沿面放电理论400课程目标1课程目标2课程目标3第三章气隙的电气强度掌握气隙的伏秒特性和不同的电压波形；理解大气条件对气隙击穿电压的影响；掌握不同电场气隙的击穿特性；理解提高气隙击穿电压的方法；了解影响气隙沿面闪络电压的因素；了解提高气隙击穿电压的方法400课程目标1课程目标2课程目标3第四章固体、液体和组合绝缘的电气强度掌握固体、液体电介质的击穿机理；掌握固体、液体电介质的老化机理；理解影响固体、液体电介质击穿电压的因素；理解提高液体电介质击穿电压的方法；了解组合绝缘的特点及相关技术问题；理解电气绝缘设备对电介质性能的要求400课程目标1课程目标2课程目标3第五章电气设备绝缘特性实验掌握绝缘电阻与吸收比、泄漏电流的测量；掌握介质损耗角正切的测量；理解局部放电的测量原理及掌握测量方法；了解绝缘油中溶解气体的色谱分析方法400课程目标1课程目标4课程目标5第六章电气设备绝缘耐压试验掌握工频高压的产生、测量方法；掌握直流高压的产生、测量方法；掌握冲击高压发生器的原理、结构及测量方法；了解各类高压试验400课程目标1课程目标4课程目标5第七章线路及绕组中的波过程掌握线路波过程的概念及波过程方程；掌握线路波过程的分析与计算方法；掌握不同条件下，不同因素对线路波过程的影响；掌握变压器绕组中的波过程；了解电机绕组中的波过程200课程目标1课程目标2课程目标3第八章雷电及防雷装置掌握雷电参数；掌握避雷针、避雷线的雷击保护原理；掌握避雷器的类型、结构及原理；掌握接地的概念、类型及防雷接地的特点，了解接地电阻的计算200课程目标1课程目标2课程目标3第九章电力系统的防雷保护掌握输电线路雷击过电压计算、防雷性能指标计算；掌握输电线路防雷措施；理解变电所发电厂直击雷保护方法；理解变电所避雷器的防雷保护原理，掌握避雷器的保护距离计算；掌握变电站进线段保护原理、方法；掌握变压器的防雷保护方法200课程目标1课程目标2课程目标3第十章电力系统的内部过电压掌握电力系统内部过电压的基本概念；掌握工频过电压相关概念、产生的原因及限制措施；理解谐振过电压相关概念、产生的原因；掌握操作过电压相关概念、种类、产生的原因及限制措施200课程目标1课程目标2课程目标3第十一章电力系统的绝缘配合掌握绝缘配合的概念和原则；理解绝缘配合的方法；理解电气设备绝缘水平的确定方法；了解架空线路绝缘水平的确定方法200课程目标1课程目标2课程目标3五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：闭卷考试占40%，平时成绩占60%。平时成绩包括课堂考勤、课堂表现和课程作业，其中，课堂考勤及课堂表现占20%，课程作业占20%。课程成绩=平时成绩×40%+期末考试成绩×60%。成绩的具体构成如下：支撑毕业要求课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末考试（60%）课堂考勤及课堂表现（根据出勤率、课堂问题回答情况、课堂讨论参与情况进行打分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩。）课程作业（根据作业完成情况、作业书写情况、作业正确率、作业完成次数进行打分，最后按满分20分成绩计入课程总成绩）课程考试（试卷题型包括计算题、简答题和应用题等，以卷面成绩的60%计入课程总成绩。）指标点1.3课程目标2551020指标点2.3课程目标3552030指标点2.4课程目标4551020指标点4.2课程目标5552030总分占比%202060100说明：根据实际情况，每个课程目标的成绩比例可以在上下10%的范围内浮动，但必须保证总成绩为100分。2.课程考核评分标准课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格课程目标1课程总结拓展0000课程目标2课堂互动、课后作业、课堂讨论和期末考试（20）18-2016-1712-150-11课程目标3课堂互动、课后作业、课堂讨论和期末考试（30）27-3024-3618-230-17课程目标4课堂互动、课后作业、课堂讨论和期末考试（20）18-2016-1712-150-11课程