电力工程基础教案

第1次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称1-1电力工业在国民经济中的地位1-2各类发电厂生产过程简介1-3电力系统的组成教学目的与要求了解电力工业在国民经济中的地位、我国电力工业的发展简况及我国电力市场的现状，了解各类发电厂的类型及电能生产过程，掌握电力系统的组成及系统运行的优点。教学内容一电力工业的地位、发展和现状二各种类型发电厂的生产原理和过程三电力系统的组成重点电力系统的组成难点电能的具体生产过程作业1.1、1.2、1.3、1.4、1.5（学生自己根据习题看书）教学过程（组织与方法）首先介绍本课程的主要内容、参考书目、与前后课程的联系，再提出一些关于课堂纪律、作业批改、学生答疑等平时教学考核的要求。课本内容先讲述电力工业在国民经济中的重要地位，再介绍世界及我国电力工业的发展历程，重点讲述现在我国电力工业的成就、现状和前景。从电力工业的发展历程中引出我国电力市场改革的原因、规划和主要内容措施等。再介绍火力发电厂、水力发电厂、核电厂等各类型电厂的主要生产过程。最后讲述电力系统组成的原因，电力系统的概念，电力网和变电所的分类，组成电力系统运行的一些优点。教后记电气与自动化工程学院第1周第2次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称1-4对电力系统运行的基本要求1-5电力系统的质量指标1-6电力系统的接线方式和电压等级教学目的与要求了解电力系统的基本特点及对它的基本要求，掌握电力系统的质量指标，掌握电力系统的各种接线方式和电压等级。教学内容一电力系统基本特点及其要求二电力系统质量指标三电力系统接线方式和电压等级重点电力系统质量指标、接线方式和电压等级难点电力系统的电压等级问题作业1.1、补充习题1教学过程（组织与方法）首先根据电能生产、输送和消费的整个实际过程来引出电力系统运行的基本特点，并根据其特点来阐述对电力系统提出的基本要求，其中要讲述负荷分级的概念。再根据国内外一些大的停电事故引出电压、波形和频率这三个电力系统的质量指标，提出电压偏移、电压波动、高次谐波、频率崩溃等知识点。根据实际电力系统的接线形式引出开式电力网和闭式电力网等两大类接线形式及其具体的接线形式。由国家公布的标准额定电压值展开说明发电机、变压器、用电设备、电力网等电力系统元件的额定电压值，并进而讲述如何选择合理的电压等级的问题。教后记电气与自动化工程学院第1周第3次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称2-1概述2-2电力线路的结构2-3架空线路的参数计算和等值电路2-5输电线导线截面的选择教学目的与要求了解架空线路、电缆线路的结构。掌握架空线路的各项参数的计算和等值电路。掌握输电线导线截面选择的各种原理和方法。教学内容一架空导线、电缆的结构二架空线路的参数计算和等值电路三输电线导线截面的选择重点架空线路的参数计算和等值电路，输电线导线截面的选择难点架空线路的参数计算，输电线导线截面的选择作业2.10教学过程（组织与方法）首先讲述整个电力网构成的基本概念和本章的主要内容，根据电力线路的实际情况来讲述导线与避雷线、杆塔、绝缘子、金具等架空线路的各组成部分，其中要讲述分裂导线等特殊导线的作用及导线换位的概念，再讲述电缆线路的结构、分类及其附件。然后从以前电路的概念中引出电阻、电抗、电导、电纳等架空线路的各项参数的概念及其计算方法，并讲述通常采用的电力线路的等值电路形式。由其参数引出输电线导线截面选择的技术条件、经济条件及其实用方法，其中要讲述经济电流密度的概念。教后记电气与自动化工程学院第2周第4次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称2-4变压器的等值电路及参数计算教学目的与要求了解变压器的主要结构，掌握变压器的等值电路及其参数计算。教学内容一变压器的结构二双绕组变压器三三绕组变压器四自耦变压器重点变压器的等值电路及其参数计算难点变压器的参数计算作业2.2、2.4教学过程（组织与方法）首先根据书中给出的示意图讲述油浸式变压器的主要结构，再根据电机学中学过的变压器的等值电路推导出电力系统分析中采用的变压器等值电路的形式。提出变压器短路实验、开路实验的物理过程并由此讲述双绕组变压器的电阻、电抗、电导和电纳等参数的计算原理和方法，其中注意要讲清楚公式中各物理量的物理意义和单位。然后在此基础上讲述三绕组变压器各项参数的计算方法，注意讲清楚各绕组容量不同时影响电阻参数计算的物理原理和折算公式。进而与三绕组变压器进行比较来讲述自耦变压器的结构特点、物理特性和各参数的计算问题。教后记电气与自动化工程学院第2周第5次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称2-6标幺制教学目的与要求了解标幺制的概念，掌握基准值的选择、不同基准值标幺值之间的换算及不同电压等级各元件参数标幺值的计算教学内容一标么制的概念和基准值的选择二不同基准值标幺值之间的换算三不同电压等级中各元件参数标幺值的计算四讲解之前布置的习题重点不同基准值标幺值之间的换算及不同电压等级中各元件参数标幺值的计算难点不同电压等级中各元件参数标幺值的计算作业2.2、2.4教学过程（组织与方法）首先从相对值的概念引出标幺值的概念，进而提出标幺制的概念。根据三相电路中各物理量之间的公式关系讲述基准值的选择，其中要讲清楚各物理量的物理意义。由实际电力系统分析计算的需要来引出在不同基准值下如何对发电机、变压器、电抗器等元件电抗标幺值进行换算。进而以此为基础来讲述变压器联系的不同电压等级中各元件参数标幺值进行计算的两种方法：准确计算法和近似计算法，比较两种方法的特点和差异，其中提出平均额定电压的概念。以书中例题来加深对标幺值计算方法的理解。最后把之前布置的习题讲解一下。教后记电气与自动化工程学院第3周第6次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称3-1概述3-2电力网的功率分布和电压计算教学目的与要求了解电力系统稳态分析的基本概念和主要内容。掌握电力网的功率损耗和电力网环节首、末端的功率、电压平衡关系。教学内容一电力网负荷功率的表示方法二电力网的功率损耗三电力网环节首、末端的功率、电压平衡关系重点电力网的功率损耗和电力网环节首、末端的功率、电压平衡关系难点电力网的功率损耗和电力网环节首、末端的功率、电压平衡关系作业3.4教学过程（组织与方法）首先讲述电力系统稳态分析的基本概念、主要内容及本章应该掌握的主要内容。从电路分析的主要内容引出电网分析即电力网潮流计算的主要内容和基本概念，根据电路知识推导出电力网负荷功率的表示方法，进而推导出电力线路、变压器等电力元件的功率损耗的计算原理和方法。然后提出电压降落、电压损耗、电压偏移等概念，并进而根据已知末端负荷功率和电压、已知首端负荷功率和电压及已知末端负荷功率和首端电压等三种情况来讨论电力网环节首末端的功率、电压平衡关系的计算。注意强调本章内容是本门课程的重点内容和难点内容。教后记电气与自动化工程学院第3周第7次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称3-2电力网的功率分布和电压计算教学目的与要求掌握电力网环节中的功率方向与线路的空载运行和单端供电网络的功率分布与电压计算，了解三类节点的概念。教学内容一电力网环节中的功率方向与线路的空载运行二单端供电网络的功率分布与电压计算三三类节点的概念重点单端供电网络的功率分布与电压计算难点单端供电网络的功率分布与电压计算作业3.5教学过程（组织与方法）首先根据电压降落纵分量、横分量的计算公式，并结合电力系统中电抗值远大于电阻值的实际情况，讲述电力网环节中传输有功功率、无功功率的条件分别是什么，进而讲述线路末端空载运行时的电容效应。然后结合上节课的讲述内容来深入探究电力网潮流的计算问题，即应用功率、电压平衡关系式逐个环节进行计算，以求得整个电力网的潮流分布。分别讲述区域网的功率分布与电压计算和地方网的功率分布与电压计算，其中要讲清楚变电所运算负荷的概念和简化潮流计算的条件。结合学生期末要进行的课程设计中的上机操作内容，分别讲述PQ节点、PV节点和平衡节点的概念、分类和应用。整个教学过程中要用例题来不断加强学生对于潮流计算原理和过程的掌握。教后记电气与自动化工程学院第4周第8次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称补充内容教学目的与要求掌握工厂电力负荷的计算方法，掌握工厂的功率因数、无功补偿及补偿后负荷的计算。教学内容一三相用电设备组计算负荷的确定二单相用电设备组计算负荷的确定三工厂计算负荷的确定重点工厂计算负荷的确定难点工厂计算负荷的确定作业补充习题2教学过程（组织与方法）首先根据工厂工作的实际情况来讲述工厂用电设备工作制的概念，进而引出计算负荷的概念，然后先讲述采用需要系数法来确定三相用电设备组计算负荷的原理和方法，其中要讲清楚暂载率的概念，再讲述单相用电设备组计算负荷的确定过程、原理和方法，最后讲述如何确定整个工厂的计算负荷的方法：逐级计算法、需要系数法和按年产量或年产值估算的方法，根据确定的计算负荷来讲述如何确定其平均功率因数，进而引出无功补偿的概念，并深入讲述进行无功补偿的原理和方法。前面的教学过程中可适当介绍其他确定计算负荷的方法来拓宽学生的知识面，并采用例题的讲解来加深学生对于计算负荷和无功补偿概念的理解。教后记电气与自动化工程学院第4周第9次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称3-7电力系统中性点的接地方式习题简单网络的潮流计算教学目的与要求了解电力系统中性点、大电流接地系统、小电流接地系统的概念，掌握各电压等级中性点的接地情况及特点，经消弧线圈接地的补偿方式及其实际应用。教学内容一电力系统中性点的接地方式二中性点不接地系统三中性点经消弧线圈接地系统四中性点直接接地系统重点中性点经消弧线圈接地系统的补偿方式难点3.7.1.2单相接地故障作业教学过程（组织与方法）首先讲述电力系统中性点概念,接着介绍中性点的分类和适用范围以及目前我们国家广泛使用的方式。先介绍介绍中性点不接地系统，分析在这样的系统中正常运行情况和单相接地故障下的系统中性点电压以及故障时的对地电容电流和各相电压以及线电压的变化，最后说明这种系统的应用范围。第二部分是中性点经消弧线圈接地的系统，说明消弧线圈的结构和作用，并分析中性点的对地电压、单相接地电容电流，重点分析了消弧线圈的补偿方式，最后在课堂上布置一潮流计算的习题给学生做并讲解。教后记电气与自动化工程学院第5周第10次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称4-1概述教学目的与要求了解短路的一般概念以及短路的危害和短路计算的任务，掌握恒定电压源电路的三相短路。教学内容一短路的一般概念二恒定电压源电路的三相短路重点短路冲击电流、短路电流的有效值难点短路的暂态过程、短路冲击电流的求取作业教学过程（组织与方法）首先讲述本章主要内容，分析短路电流计算在电力系统中的应用。介绍短路的原因、类型和后果，分析各种短路的出现几率和严重情况，说明三相短路电流计算在故障分析计算中的重要地位。说明短路的危害和任务，明确短路电流计算在今后学习中的地位。最后详细讲解恒定电压源电路发生三相短路时的暂态过程，并根据电感中电流不能突变的原理求解短路全电流的表达式，通过向量图的分析说明短路电流出现最大值的条件并给出短路冲击电流的概念和计算方法以及短路电流最大有效值的计算，最后给出短路功率的计算公式。教后记电气与自动化工程学院第5周第11次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称4-3同步发电机突然三相短路的近似分析4-4电力系统三相短路的实用计算教学目的与要求了解同步发电机三相短路的定子、转子短路电流的情况，掌握电力系统三相短路的实用计算。教学内容一同步发电机突然三相短路的近似分析二交流电流初始值计算重点电力系统三相短路的实用计算难点同步发电机突然三相短路的近似分析作业补充习题教学过程（组织与方法）首先简单回顾上节课的内容，引出非无穷大电源短路电流的特点，说明求解短路电流周期分量初始值的必要性。当有限容量电源外部发生三相短路时，根据楞次定律分析同步发电机定子和转子绕组的相互影响过程，根据发电机的示意图分析对应无阻尼绕组和有阻尼绕组的发电机的直轴暂态电抗和直轴次暂态电抗，并给出用于求解短路暂态电流和次暂态电流的发电机的简化近似的暂态电势和次暂态电势方程。然后给出起始次暂态电流和冲击电流的计算公式并说明异步电动机对短路电流的影响。最后讲解一例题并分析短路电流的计算过程以及计算中应该注意的事项。教后记电气与自动化工程学院第6周第12次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称补充：网络简化与转移电抗的计算教学目的与要求了解网络化简的必要，掌握常用的网络化简方法方法，以及转移电抗的计算。教学内容一网络化简方法方法二转移电抗的概念三利用转移电抗计算三相短路电流重点转移电抗的概念和计算方法难点网络化简作业4．14教学过程（组织与方法）首先复习短路电流计算的步骤，讲述网络化简在电力系统短路电流计算中的重要性。然后介绍常见的网络化简法，首先时等值电势法及其适用范围并说明其原理。然后介绍星网变换法，说明其简化原则以及计算公式。第三种方法是利用网络的对称性化简，说明其原理。根据一个简单的化简例题说明三种化简方法有时是可以同时使用但希望能在允许的情况下使用最简单的方法达到化简的目的。第二部分介绍转移电抗的概念，说明为什么要求转移电抗，然后介绍转移电抗的几种求取方法及其适用电路。最后给出一道利用转移电抗计算三相短路电流的例题。教后记电气与自动化工程学院第6周第13次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称4-44.4.2应用运算曲线求任意时刻短路的短路电流习题：三相短路电流计算教学目的与要求了解运算曲线制定的条件，掌握应用运算曲线计算任意时刻短路的短路电流计算方法。教学内容一运算曲线的制定二应用运算曲线计算任意时刻短路的短路电流三短路电流计算课堂习题及其讲解重点应用运算曲线计算任意时刻短路的短路电流难点应用运算曲线计算任意时刻短路的短路电流作业4．17教学过程（组织与方法）回顾上面几次课的内容说明短路电流的计算不仅要计算短路电流周期分量的起始值，还要能够求解任意时刻的短路电流周期分量。引入计算曲线并讲述计算曲线的制定依据，继而介绍计算曲线的特点，并引出计算电抗的概念，说明转移电抗和计算电抗的区别。然后介绍应用计算曲线计算任意时刻短路的短路电流的计算步骤，重点说明当不同类型电源同时在一个网络中出现时，电源的合并原则以及短路电流计算的注意事项，给出一个例题，详细分析三相短路电流计算的步骤并点出需要特别注意的地方，最后分析计算结果，说明短路电流周期分量变化的特点。教后记电气与自动化工程学院第7周第14次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称5-1概述5-3高压电器5-4低压电器教学目的与要求了解电气主接线的基本概念及主要电气设备的图形符号，掌握各种高低压电器的主要结构和功能及其应用场合。教学内容一电气主接线二高压电器三低压电器重点高、低压电器的功能难点高、低压电器的功能作业5.6教学过程（组织与方法）首先介绍本章的主要内容及其在电力系统中的地位。然后讲解电力系统中一次系统和二次系统的划分，并给出一次设备和二次设备的概念以及它们包含的电气设备的种类。引出电气主接线的概念，并强调各种电气设备的图形符号和文字符号，并根据主接线的例图说明主接线图中各种符号的画法。继而介绍高压电器、低压电器的结构和功能。重点介绍高压断路器的功能，并根据交流电弧的特点以及断路器中采用的灭弧方法说明断路器的种类及断路器的技术参数。隔离开关的特点、功能、技术参数及其它高低压电器的特点、功能以及组合电器的情况。教后记电气与自动化工程学院第7周第15次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称5-4互感器教学目的与要求了解使用电压互感器和电流互感器的目的，掌握电流和电压互感器的结构和功能，以及它们使用时的注意事项。教学内容一使用互感器的目的二电流互感器三电压互感器重点互感器的接线方式、选择和使用注意事项难点互感器的接线方式作业5.19教学过程（组织与方法）首先介绍仪用互感器的分类，功能基本结构和原理、作用。然后分别介绍电流互感器和电压互感器。电流互感器的分类、电磁式电流互感器的工作原理、变比、极性；接线方式；选择和校验；使用注意事项。继而介绍电压互感器的分类，电磁式电压互感器的工作原理、变比、误差、准确等级；电压互感器的接线方式、类型及其选择以及使用注意事项。最后根据情况介绍电压互感器和电流互感器在主接线中的。教后记电气与自动化工程学院第8周第16次课教案电力工程基础课程电气0004班级06年10月26日章节名称5-2电气主接线教学目的与要求了解对电气主接线的基本要求，掌握电气主接线的基本接线形式和特点，以及倒闸操作的顺序，最后分析介绍电气主接线的实例。教学内容一电气主接线的基本要求二电气主接线的基本接线形式三倒闸操作四电气主接线的实例重点电气主接线的基本接线形式、倒闸操作难点倒闸操作作业5.4,5.21教学过程（组织与方法）首先讲述上两次课学习的主要电器设备，引出主接线的概念以及对电气主接线的基本要求，继而介绍目前我国的电气主接线的基本接线形式，以及它们的特点和适用场合，包括有汇流母线的电气主接线和无汇流母线的电气主接线。最后介绍电气主接线实例，包括火力发电厂的典型主接线、水力发电厂的电气主接线以及变电站的电气主接线，提醒同学注意电气主接线的各种设备的配置，为以后的课程设计做准备。教后记电气与自动化工程学院第8周第17次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称5-6电器设备的选型5-7变电站的总体布置教学目的与要求掌握电器设备的选择，高低压电器选择和校验的依据。掌握变电站总体布置的要求，以及具体变电站总体布置的方案，了解组合式及箱式变电站。教学内容一电器设备选择的一般条件。二高低压电器以及互感器的选择三各电压等级变配电所总体布置方案重点电器设备的选择难点电器设备的选择作业5-13教学过程（组织与方法）首先讲述电器设备选择的一般条件，继而通过介绍不同高低压设备的不同功能，并按照这些不同功能的要求完成具体设备的选择和校验。在介绍变电站位置与数量、主接线图、变压器数量和容量的基础上引入变电站的总体布置。针对具体电压等级，讲述不同种类的变电站总体布置方案，最后对组合式以及箱式变电站做一介绍。教后记电气与自动化工程学院第9周第18次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称6-1发电厂和变电站的二次系统概述6-2控制与信号系统教学目的与要求了解二次系统的概念以及二次回路的种类。掌握三种接线图。掌握控制系统的工作原理以及具体的断路器控制回路。教学内容一原理接线图、展开接线图、安装接线图。二控制开关和操作机构。三断路器的控制回路原理图。重点二次系统的概念、各种接线图、断路器的控制回路难点断路器的控制回路原理图的分析作业教学过程（组织与方法）首先讲述电力系统二次系统和一次系统的区别引入二次系统的概念和分类，继而讲述二次接线图的三种表示方式，分析其优缺点。介绍控制系统中控制开关和操作机构，最后提出对断路器的要求，以及为了实现这些要求所布置的接线图，详细分析这些接线图的具体工作流程。教后记电气与自动化工程学院第9周第19次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称6-2控制与信号系统6-3绝缘监察6-4电力系统继电保护的基本概念与要求教学目的与要求了解信号系统的功能和实现方法，了解绝缘监察的作用和基本组成部分。掌握继电保护的概念和要求。教学内容一信号回路。二绝缘监视装置。三电力系统继电保护的基本概念和要求。重点继电保护基本要求的理解难点信号回路展开图的分析作业6.4教学过程（组织与方法）首先介绍信号系统的作用，分析事故信号和预告信号的二次回路图，继而介绍小接地电流系统中应用的绝缘监视装置的作用和各个组成部分及其具体功能。最后通过介绍电力系统的故障进而引入继电保护的概念，重点讲述为了完成继电保护的任务和作用而对继电保护装置的基本要求。教后记电气与自动化工程学院第10周第20次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称6-5输电线路的继电保护教学目的与要求掌握三段式电流保护的作用，各段保护的整定以及校验。三段式保护的使用场合，以及它们之间的配合关系。教学内容一定时限过电流保护。二瞬时电流速断保护。三限时电流速断保护。四阶段式电流保护装置重点三段式电流继电保护的整定难点三段式电流继电保护的整定作业补充习题4教学过程（组织与方法）首先讲述电力系统短路以后电流的变化情况，引入最大最小运行方式，在此基础上讲述瞬时电流保护的整定及其校验，指出其优缺点，继而引入限时电流速断保护，讲述其整定和校验的原则。接着讲述定时限电流保护，整定和上下级配合的原则。最后对一个三段式电流保护的原理接线图做一个详细的分析。教后记电气与自动化工程学院第10周第21次课教案电力工程基础课程班级年月日章节名称6-6常用自动装置6-7操作电源教学目的与要求掌握几种常用自动装置的基本工作原理和基本工作过程，了解几种形式的操作电源。教学内容一自动重合闸。二备用电源自动投入装置(APD)。三低频减载装置。四操作电源重点常用的几种自动装置原理和工作过程难点三相一次自动重合闸基本工作原理、APD的原理接线图。作业教学过程（组织与方法）首先讲述自动装置在电力系统中的基本作用，然后介绍几种常见的自动装置，详细分析它们的具体工作过程，并对其原理接线图，或者示意图进行讲述。最后介绍几种常用的操作电源，了解