Geum.ru

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение « 2003 года протокол №

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Председатель методсовета ФТИ
Председатель научно–методического совета ЯГУ
Распределение часов курса по семестрам
Требования государственного стандарта высшего
Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
Для выполнения профессиональных задач инженер
Инженер должен знать
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова


П Р О Г Р А М М А


курса


«Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения»


Для государственных университетов


Специальность 100400 – Электроснабжение

Специализация 100401 – Электроснабжение промышленных

предприятий


Якутск 2003 г.


Составитель к.т.н., ст. науч. сотрудник,

профессор Королюк Ю.Ф.


Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Электроснабжение «

«__»______2003 года протокол №___________


Зав. кафедрой___________________ Н.С.Бурянина


Рабочая программа утверждена на заседании методсовета ФТИ «__»______2003 года протокол №________

Председатель методсовета ФТИ


_________________________ Т.И. Степанова


Рабочая программа утверждена на заседании научно–методического совета ЯГУ

«__»_______2003 года протокол №________

Председатель научно–методического совета ЯГУ


______________________ А.Н. Яковлева


Объем курса: 180 часов, в том числе:

Лекционные занятия: 51 час

Лабораторные занятия: 34 часа

Самостоятельная работа: 86 часов

Индивидуальная работа со студентами: 9 часов.


Распределение часов курса по семестрам:


Семестр
Лекции
Лаборатор. занятия
Самостоят работа
Индивид работа со студентами
Количество РГР
Форма контроля

8
51
34
86
9
4
Экзамен



  1. Требования государственного стандарта высшего

образования по данному предмету


    1. Требования к начальной подготовке, необходимой для успешного усвоения курса:

Успешное усвоение курса «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения» требует знаний теоретических основ электротехники, производства, передачи и распределения электроэнергии, электромеханики, электропривода на уровне, предусмотренном Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по данной специальности.


1.2. Минимум содержания образовательной программы подготовки инженера по специальности:

СД.08 Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения

Характеристики токов и напряжений в ненормальных и аварийных режимах распределительных электрических сетей и основных электроприемников; применение основных типов релейных защит; расчеты и выбор параметров аппаратов; области автоматизированного управления состояниями схем питания потребителей и электроприемников; характеристики и выбор аппаратов автоматического повторного включения, ввода резервного электрооборудования, синхронизации и др.; основные сведения о телемеханизации и диспетчерском управлении.

  1. Принципы и цели курса



2.1. Основания для чтения курса

Основанием для чтения курса является Государственный стандарт направления 650900 – «Электроэнергетика» по специальности 100400 – «Электроснабжение».

    1. . Адресат курса

Курс читается студентам специальности 100400 – «Электроснабжение».


    1. Ядро курса

Ядром курса «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения» являются релейная защита генераторов, трансформаторов и автотрансформаторов, шин, линий электропередачи, двигателей, автоматика включения резерва, повторного включения, регулирование напряжения и частоты, основы телемеханики и телеавтоматики.


2.4. Главная цель курса


Главной целью курса «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения» является формирование у студента теоретиче­ской базы и практических навыков в области релейной защиты и автоматики систем электроснабжения.

При изучении дисциплины студент должен понимать ее смысл, место в практической энергетике и грамотно применять ее в дальнейшей практической деятельности.

При последующем изучении смежных дисциплин студент должен грамотно применять полученные навыки, а в практической инженерной деятельности использовать полученные знания для технической и административно–технической эксплуатации электрических сетей и подстанций и входящих в них объектов с обеспечением необходимых показателей надежности и экономичности.


    1. Уровень требований

Согласно требованиям государственного стандарта инженер по направлению «Электроэнергетика» должен быть подготовлен к решению следующих профессиональных задач:

а) Проектно-конструкторская и производственно-технологическая деятельность:

–разработка проектов электроэнергетических различного назначения, определение состава оборудования и его параметров, схем электроэнергетических объектов;

–расчет схем и элементов основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов;

–разработка электроэнергетического оборудования;

–определение оптимальных производственно-технологических режимов работы объектов электроэнергетики.

в) Эксплуатационная деятельность:

–поддержание и изменение режимов работы объектов электроэнергетики;

–ведение оперативной технической документации, связанной с эксплуатацией оборудования;

–обеспечение соблюдения всех заданных параметров технологического процесса и качества вырабатываемой продукции;

–проведение профилактических испытаний оборудования.

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 документацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщает и систематизирует их, проводит необходимые расчеты, используя современные технические средства;

–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;

–консультирует по вопросам обеспечения качества электроэнергии, разработки и реализации прогрессивных технологических процессов;

–организует и обеспечивает мероприятия по энергосбережению.

Инженер должен знать:

–принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств, материалов и их свойства;

–методы исследования, правила и условия выполнения работ;

основные требования, предъявляемые к технической документации, материалам, изделиям;

–методы проведения технических расчетов и определения экономической эффективности исследований и разработок;

–достижения науки и техники, передовой отечественный и зарубежный опыт в соответствующей выполняемой работе, области знаний;

–теоретические основы методов преобразования энергии;

–технологию производства, передачи и распределения электроэнергии;

–физические явления и процессы в электроэнергетических и электротехнических устройствах и методы их математического описания;

–основное оборудование электрической части электрических станций и сетей, устройств нетрадиционных источников энергии;

–энергосберегающие технологии.

уметь применять:

–компьютерные технологии исследований, сбора и обработки данных, представления результатов;

–методы описания процессов в электроэнергетических системах, сетях и устройствах;

–математические модели объектов электроэнергетики;

–методы оптимизации режимов работы электроэнергетических устройств;

–методы и средства испытаний и диагностики электроэнергетического оборудования, средства контроля качества электроэнергии;

–методы управления технологическими процессами производства, передачи и распределения электроэнергии;

–правила устройств электрических установок и правила безопасности при работе на электроустановках;

–методы проектирования объектов электроэнергетики.


2.6. Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения курса


Успешное освоение курса «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения» требует знания разделов теоретических основ электротехники, электромеханики, производства и распределения электроэнергии, передачи и распределения электроэнергии, электропривода переходных процессов в электрических системах.


2.7. Основные понятия курса


Максимально-токовая, направленная, дифференциальная, дистанционная, фильтровая защиты, селективность, чувствительность, быстродействие, надежность функционирования защиты, трансформаторы тока, напряжения, погрешности трансформаторов тока, напряжения, насыщение трансформаторов тока, схемы соединения трансформаторов тока, напряжения, реле, схемы вторичных цепей, схемы управления, автоматическое включение резерва, автоматическое повторное включение, автоматическая синхронизация, телемеханика и телеавтоматика.


2.8. Построение курса


Курс выстроен так, что обеспечивает поэтапное формирование образовательной базы по релейной защите и автоматике. На каждом этапе изучается раздел курса, классифицируются и анализируются явления и процессы, происходящие в защищаемом оборудовании, рассматриваются принципы построения релейной защиты и автоматики оборудования, проводятся лабораторные работы и практические занятия. Обобщение проводится на примерах защиты генераторов, трансформаторов и автотрансформаторов, линий, электродвигателей, автоматики электрических сетей и систем.


2.9. Дисциплины, обеспечиваемые курсом


Курс «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения» является необходимым для изучения дисциплин:
  • электроснабжение;
  • электроэнергетические системы и сети;
  • автоматизация и управление систем электроснабжения промыш­ленных предприятий;
  • электрическая часть электрических станций и подстанций про­мышленности.


Формой проверки качества усвоения курса является экзамен.


3.Вопросы экзамена.


Основные требования, предъявляемые к релейной защите, задачи релейной защиты, чувствительность, селективность, быстродействие, устойчивость функционирования. Абсолютная и относительная селективность. Однофазные КЗ, однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю. Защищаемая зона защиты.

Ток срабатывания защиты, ток срабатывания реле, ток возврата защиты, ток возврата реле, коэффициент возврата. Токовая отсечка, максимально-токовая защита. Ступенчатый принцип выполнения защиты, ступень выдержки времени. Определение тока срабатывания и выдержки времени МТЗ. Коэффициент чувствительности МТЗ. Область применения МТЗ. Комбинированные защиты по току и напряжению. Токовые защиты, включаемые на симметричные составляющие. Защиты нулевой последовательности в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Защиты нулевой последовательности в сетях с разземленной нейтралью.

Требования к точности работы трансформаторов тока. Токовая, угловая и полная погрешности трансформаторов тока. Определение погрешности трансформаторов тока. Предельная кратность первичного тока трансформаторов тока. Схемы соединения обмоток трансформаторов тока. Коэффициент схемы трансформаторов тока. Трансформаторы тока нулевой последовательности.

Факторы, влияющие на точность работы трансформаторов напряжения. Виды погрешностей, учитываемых в работе трансформаторов напряжения. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения. Фильтр напряжений нулевой последовательности. Защита цепей трансформаторов напряжения.

Направленные токовые защиты. Область применения направленных токовых защит. Уставки по току и времени направленной многоступенчатой МТЗ. Мертвая зона направленной МТЗ, условия возникновения мертвой зоны МТЗ. Требования, предъявляемые к реле направления мощности. Применение направленных защит нулевой последовательности.

Дистанционные защиты, область применения. Принцип работы дистанционной защиты. Понятие “сопротивление на зажимах реле”. Выбор уставок дистанционной защиты. Требования к характеристикам реле сопротивления. Принцип выполнения реле сопротивления. Последствия для дистанционных защит, вызываемые качаниями и асинхронными режимами.

Высокочастотная направленная защита, блокирующие и разрешающие сигналы. Принцип действия защиты с выокочастотной блокировкой. Область применения направленных защит.

Принцип действия дифференциальной токовой продольной защиты. Ток небаланса дифференциальной защиты, причины его возникновения. Способы отстройки от токов небаланса в дифференциальных защитах. Быстронасыщающиеся трансформаторы тока. Принцип действия дифференциального реле тока с торможением. Выбор уставок дифференциальной продольной токовой защиты. Область применения продольных токовых дифференциальных защит. Принцип действия дифференциально-фазной защиты. Поперечные дифференциальные токовые защиты, принцип действия, область применения.

Защиты линий от однофазных замыканий на землю. Требования к защите линий от однофазных замыканий на землю. Принципы действия, заложенные в защиты линий от однофазных замыканий на землю.

Виды повреждений и ненормальные режимы работы генераторов. Защита генераторов от междуфазных коротких замыканий. Защита генераторов от витковых замыканий. Защита генераторов от замыканий в цепи возбуждения. Защита генераторов при перегрузке и при внешних КЗ. Продольная дифференциальная защита генератора. Факторы, учитывающиеся при выборе уставок дифференциальной продольной защиты генератора. Защита генераторов от замыканий на землю в обмотке статора.

Виды повреждений и ненормальные режимы работы трансформаторов. Защита трансформаторов от междуфазных коротких замыканий. Защита трансформаторов от витковых замыканий. Защита трансформаторов при перегрузке и при внешних КЗ. Продольная дифференциальная защита трансформатора. Вытравнивание токов в плечах дифференциальной защиты трансформатора. Принцип работы газовой защиты. Особенности защиты блоков генератор-трансформатор.

Требования, предъявляемые к защите шин. Способы защиты шин, применяемые в энергетике. Определение уставок дифференциальной защиты шин.

Виды повреждений и ненормальные режимы работы асинхронных двигателей. Виды повреждений и ненормальные режимы работы синхронных двигателей. МТЗ асинхронных двигателей от КЗ. МТЗ и тепловая защита асинхронных двигателей от сверхтоков. Назначение защиты минимального напряжения для асинхронных двигателей.

Автоматическое повторное включение (АПВ) линий. АПВ линий с односторонним и двухсторонним питанием. Быстродействующее АПВ. Однофазное АПВ. Возможности ускорения действия релейной защиты при наличии АПВ.

Автоматическое включение резерва (АРВ). Требования к устройствам АВР. Одностороннее и двухстороннее АВР.

Автоматическое включение генераторов на параллельную работу. Синхронизация с контролем угла и скорости. Грубая синхронизация.

Автоматическое регулирование напряжения на подстанциях. Продольное и поперечное регулирование.

Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин. Регулирование возбуждения по возмущающему воздействию и по отклонению напряжения от установленного значения. Компаундирование и коррекция напряжения. Регуляторы пропорционального действия. Тиристорные регуляторы возбуждения. Высокочастотные регуляторы.

Принципы организации автоматической частотной разгрузки. (АЧР). АПВ после АЧР. Реле частоты, принципиальная схема АЧР.

Телемеханика в энергосистемах. Понятие сообщения, сигнала, помехи, канала связи, информации. Количественная мера информации. Несущий процесс, виды модуляции, кодоимпульсная модуляция. Помехозащищенные коды. Принципы построения и структура кодоимпульсного устройства телемеханики. Примеры современных кодоимпульсных устройств телемеханики ближнего действия.


4. Вопросы проверки остаточных знаний


Сформулируйте задачи релейной защиты. Дайте определения терминам: чувствительность, селективность, быстродействие, устойчивость функционирования. Что называется абсолютной и относительной селективностью? Чем отличаются однофазные КЗ от однофазных замыканий на землю? Что подразумевается под двойными замыканиями на землю? Что называется защищаемой зоной защиты?

Что называется током срабатывания защиты, током срабатывания реле? Что называется током возврата защиты, током возврата реле? Что называется коэфициентом возврата? Чем отличается токовая отсечка от максимально-токовой защиты? Что подразумевается под ступенчатым принципом выполнения защиты? Что называется ступенью выдержки времени? Назовите область применения МТЗ. Какой принцип работы комбинированной защиты по току и напряжению? Назовите токовые защиты, включаемые на симметричные составляющие. Как выполняются защиты нулевой последовательности в сетях с эффективно заземленной нейтралью? Как выполняются защиты нулевой последовательности в сетях с разземленной нейтралью?

Какие требования к точности работы трансформаторов тока? Чем определяется погрешность трансформаторов тока? Какие существуют схемы соединения обмоток трансформаторов тока? Что называется коэффициентом схемы трансформаторов тока?

От каких факторов зависит точность работы трансформаторов напряжения? Как выполняется фильтр напряжений нулевой последовательности?

На чем основан принцип действия направленной токовой защиты? В каких случаях применяются направленные защиты? Что подразумевается под мертвой зоной направленной МТЗ, и чем она определяется? Сформулируйте принципы включения реле направления мощности. В каких случаях применяется направленная защита нулевой последовательности?

Что называется дистанционной защитой, где она применяется и от каких режимов оа защищает? На каком принципе основана дистанционная защита? Что подразумевает понятие “сопротивление на зажимах реле”? На каком принципе выполняются реле сопротивления? Какие последствия для дистанционных защит вызывают качания и асинхронные режимы работы?

Что такое продольная направленная защита? Что понимается под блокирующими и разрешающими сигналами? Сформулируйте принцип действия защиты с высокочастотной блокировкой. Укажите область применения направленных защит.

Сформулируйте принцип действия дифференциальной токовой продольной защиты. Что подразумевается под током небаланса дифференциальной защиты и чем он определяется? Что собой представляют быстронасыщающиеся трансформаторы тока и как они применяются? Сформулируйте область применения продольных токовых дифференциальных защит. Где применяются поперечные дифференциальные токовые защиты?

В чем заключается сложность осуществления защиты линий от однофазных замыканий на землю?

На какие виды повреждений и ненормальные режимы работы должна реагировать защита генераторов? Как осуществляется защита генераторов от междуфазных коротких замыканий. Как осуществляется защита генераторов при перегрузке и при внешних КЗ? Как выполняется продольная дифференциальная защита генератора? Как осуществляется защита генераторов от замыканий на землю в обмотке статора?

На какие виды повреждений и ненормальные режимы работы должна реагировать защита трансформаторов? Как осуществляется защита трансформаторов от междуфазных коротких замыканий? Как осуществляется защита трансформаторов при перегрузке и при внешних КЗ? Как выполняется продольная дифференциальная защита трансформатора? Каким образом выравниваются токи в плечах дифференциальной защииты? На каком принципе работает газовая защита?

Какие требования предъявляются к защите шин? Какие способы защиты шин применяются и в каких случаях?

На какие виды повреждений и ненормальные режимы работы должна реагировать защита асинхронных двигателей? Как осуществляется МТЗ асинхронных двигателей от КЗ? Как осуществляется МТЗ и тепловая защита асинхронных двигателей от сверхтоков? Какое назначение защиты минимального напряжения для асинхронных двигателей?

С какой целью применяется АПВ линий? В чем отличие АПВ линий с односторонним и двухсторонним питанием? В каких случаях применяется быстродействующее АПВ? В каких случаях применяется однофазное АПВ? Почему возможно ускорение действия релейной защиты при наличии АПВ?

В каком порядке производится автоматическое включение резерва? Сформулируйте требования к устройствам АВР. В чем принципиальная разница между односторонним и двухсторонним АВР?

Сформулируйте необходимые условия для автоматического включения генераторов на параллельную работу. Как осуществляется грубая синхронизация?

Как осуществляется автоматическое регулирование напряжения на подстанциях? В каких случаях применяется продольное и поперечное регулирование?

В чем заключается регулирование возбуждения по возмущающему воздействию и по отклонению напряжения от установленного значения? На каком принципе основано компаундирование напряжения.

Какие принципы заложены в автоматическую частотную разгрузку?

Сформулируйте понятия сообщения, сигнала, помехи, канала связи, информации. Что такое количественная мера информации? Объясните значение терминов: несущий процесс, виды модуляции, кодоимпульсная модуляция, помехозащищенные коды. Приведите примеры современных кодоимпульсных устройств телемеханики ближнего действия.


5. Рекомендуемая литература


Основная литература


1.Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. М.: Энергоатомиздат, 1984.

2.Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998.


Дополнительная литература


3.Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты М.: Энергоатомиздат, 1984.

4.Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М.: Энергоатомиздат, 1987.

5.Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.: Энергоатомиздат, 1985.