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发电厂电气部分》课程教学大纲
课程代码： 023100
课程名称：发电厂电气部分
英文名称： Electrical Equipments and Circuits in Power Plants
课程总学时：60 （其中理论课48 学时 , 实践 12 学时）学分： 4
课程类别：必修课程性质：专业核心课
先修课程：电路、电机学、电力系统分析
面向专业：电力系统自动化技术
开课单位：电气工程系
一、课程的性质、地位和任务
发电厂电气部分是电力系统自动化技术专业的核心专业课，也是一门理论与实际结合较紧密的课程。

本课程主要讲述发电厂、变电所电气一次系统的工作原理、基本结构、设
计方法及运行理论，以及部分电气二次系统的原理和技术。

本课程的主要任务是从应用的角度
出发，使学生掌握发电厂、变电站主接线基本形式、各类发电厂的接线特点、主接线设计
方法、厂用电接线、配电装置、主要电气设备及其选择方法、控制与信号以及电弧理论、发
热理论、电动力理论等内容。

通过本课程的学习，使学生获得必须的发电厂变电站电气部分
的基本知识和实践技能，初步掌握发电厂、变电站电气主系统的设计与计算方法，树立理论联系实际的观点，培养实践能力、创新意识和创新能力，为以后从事有关电气设计、检修、安装、运行、维护及管理等工作奠定必要的基础。

二、课程的教学目标
（一）理论、知识方面
（1）了解不同类型发电厂的发电过程；掌握发电厂、变电站主接线基本形式；
（2）理解导体发热、电动力计算的实质，掌握计算方法；熟练掌握电气设备的图
形符号和文字符号，熟悉其工作原理及应用场合；
（3）理解最小安全净距的概念，了解配电装置的类型，掌握配电装置的布置原则；
（4）熟悉二次回路不同的接线方式，掌握断路器的控制与信号电路的分析方法；
（5）熟悉发电厂变电站运行操作的相关规程、规范；熟悉常用电气设备使用的手
册；熟悉 3 ～ 110kV 发电厂变电站设计手册。

（二）能力、技能方面
（1）具有电气设备选择和校验的能力，具有电气元件安装、调试的能力；
（2）熟悉操作票制度和工作票制度，掌握常用电气装置之间倒闸操作的操作过程；
（3）具备初步的中小型发电厂和变电所主接线设计的能力。

三、课程教学内容与要求
绪论（ 1 学时）
1.教学内容及基本要求
我国电力工业发展概况；电力工业的发展前景；甘肃电力工业发展历程及前景。

第1 章能源和发电 (3 学时 )
1. 教学内容及基本要求
我国的能源政策；火力发电厂生产过程及特点（ 2 学时）；水力发电厂、核能发电
厂生产过程及特点。

（ 1 学时）。

2.重点、难点
重点：不同类型发电厂的特点。

难点：火力发电厂生产过程。

第 2 章发电 , 变电和输电的电气部分(3学时)
1.教学内容及基本要求
理解一次电路与二次电路的概念，掌握一次电气设备的类型，掌握常用设备的功能；
掌握 300MW、 600MW发电机组电气部分接线特点及使用的主要电气设备（ 2 学时）；了解高压
交流输变电的特点 ( 选 ) 。

2.重点、难点
重点：电气主接线的概念，主要一次设备的功能；300MW、 600MW发电机组电气部分接线特点。

难点：发电机组电气部分接线分析。

第 3 章常用计算的基本理论和方法(5 学时 )
1.教学内容及基本要求
掌握导体载流量计算的方法（ 2 学时），了解运行温度计算；掌握载流导体短路时
发热计算（ 2 学时）；掌握载流导体短路时电动力计算（ 2 学时）；了解电气设备及主接线
的可靠性分析 ( 选学 ) 。

2.重点、难点
重点：导体载流量计算的方法，载流导体短路时发热计算。

难点：载流导体短路时发热计算。

第 4 章电气主接线及设计 (8 学时 )
1.教学内容及基本要求
了解电气主接线的用途及基本要求，掌握电气主接线的基本接线方式（ 4 学时）、掌握主变压器的台数、容量及型式选择方式（ 1 学时）；了解发电厂、变电所典型电气主接线（ 2 学时）；能够进行主接线设计方案的拟定和技术经济比较（ 1 学时）；掌握限制短路电流的方法（ 2 学时）。

2.重点、难点
重点：各种电气主接线基本接线形式及应用；主变压器的台数、容量及型式选择方式；发电厂、变电所典型电气主接线的分析与设计。

难点：带旁路母线的接线、一台半断路器接线、角形接线电路分析；电气主接线的设计。

第5 章厂用电接线及设计 (6 学时 )
1. 教学内容及基本要求
理解厂用电的基本概念，熟悉厂用负荷的分类（ 1 学时）；掌握厂用电接线的设计
原则和接线形式；掌握不同类型发电厂的厂用电接线（ 3 学时）；熟悉负荷的统计方法及厂
用变压器的选择（ 1 学时）；掌握厂用电动机的自启动校验方法（ 1 学时）。

重点：厂用电接线的原则和接线形式；不同类型发电厂的厂用电接线。

难点：电动机自启动的校验方法。

第 6 章导体和电气设备的原理与选择(12 学时 )
1.教学内容及基本要求
理解电器设备选择和校验的一般条件（ 1 学时）；理解电弧的产生、熄灭过程及灭
弧条件（ 1 学时）；理解高压断路器的灭弧原理及方法；掌握断路器、隔离开关、互感器的
原理和选择方法（ 6 学时）；掌握限流电抗器、高压熔断器、裸导体、电缆、绝缘子和套管
的选择方法（ 4 学时）。

2.重点、难点
重点：电弧的产生和熄灭；断路器、电流互感器及电压互感器的工作原理和选择。

难点：正确理解电弧的熄灭条件，互感器的接线形式及用法、误差分析。

第 7 章配电装置(4 学时 )
1.教学内容及基本要求
了解供配电系统对配电装置的基本要求及一般构成方法；掌握最小安全净距的概念（1 学时）；户内、户外配电装置的形式及应用范围（2 学时）；了解发电机与配电装置（或变压器）的连接方式，发电厂和变电所的电气设施总平面布置（ 1 学时）
2. 重点、难点
重点：户内、户外配电装置的形式及应用范围。

难点：发电机与配电装置（或变压器）的连接方式。

第 8 章发电厂和变电站的控制与信号(4 学时 )
1. 教学内容及基本要求
了解发电厂和变电站的控制方式，熟悉二次回路接线图的类型及应用（ 2 学时）；掌握断路器的传统控制方式（ 2 学时）。

重点：二次回路接线图的类型及应用；断路器的电磁控制电路分析。

难点：断路器的电磁控制电路分析。

四、实践教学内容与要求
实践安排在课程内，共开设 3 个基础性实践，以现场参观、现场演示为主，达到认
知的目的。

序号实践项目基本目标实践类别学时
1 发电厂生产过程参观了解发电厂生产过程，认识电厂中发电、
综合性 4 变电、送电各环节的生产、运行、管理
2 电器元件的现场认知认识常用电器元件、功能及应用场所综合性 4
3 变电站运行工况演示实能根据变电站的运行工况，处理不同的情综合性 4
验况
总计12
五、学时分配
序号教学内容讲课基础实践合计
1 绪论能源和发电 4 4 8
2 发电、变电和输电的电气部分 2 2
3 常用计算的基本理论和方法 6 6
4 电气主接线及设计8 4 14
5 厂用电接线及设计
6 6
6 导体和电气设备的原理与选择10 4 16
7 配电装置 4 4
8 发电厂和变电站的控制与信号 4 4
总计44 12 56
六、大纲说明
1．本课程的教学环节含课堂讲授（用多媒体课件）、习题讨论课、变电站参观、
课后习题、答疑和期末考试等，课程的延伸部分有课程设计和专业实习。

2．在教学过程中，逐步推行多媒体教学；不断进行教学方式方法的探索，重视培
养学生的自学能力。

3．考核方式和成绩评定：本课程的总成绩由理论考试成绩、平时作业与实验课成
绩 3 部分组成，按百分制计。

其中：理论考试成绩占：75%（理论考试成绩通过期末闭卷考
试方式评定），平时作业成绩占：15%（按每次作业完成情况评定）。

实验课成绩占：10% ( 依实验课表现与实验报告情况评定)。

理论考试为闭卷笔试，120 分钟，满分100 分，流水作业评分。

七、推荐教材与参考书目
[1]熊信银 . 发电厂电气部分( 第三版 ). 北京：中国电力出版社， 2004.
[2]范锡普．发电厂电气部分 ( 第二版 ). 北京：中国电力出版社， 1995
[3]姚春球 . 发电厂电气部分 ( 第二版 ). 北京：北京：中国电力出版社，2007 ．
[4]刘增良 . 电气设备运行与维护 . 北京：中国电力出版社， 2004.
[5]章士杰 . 发电厂电气主系统 . 北京：中国电力出版社， 1999.
本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
东北电力大学是一所教学研究型大学，主要培养具有 " 一实两创（" 实践能力、创新意识和创业精神）特色的高级应用型技术和管理人才。

" 电气工程及其自动化专业 " 是我校骨干和特色专业，《发电厂电气部分》是电气工程及其自动化专
业的一门重要的专业必修课程，担负着培养突出 " 一实两创 " 特色电力专业技术人才的重任。

发电厂电气部分课程主要讲授电力系统规划、设计与运行相关的理论和方
法，是学生了解和掌握电力工业生产实践、培养学生实践能力和工程素质的的重
要课程。

目前我校电气工程及其自动化专业生源情况十分良好，虽然我校属于二类普通高校，但在很多省市的招生分数超过重点分数线，为了将基础良好的学生培养成适应社会发展，具有素质高、实践能力强的应用型人才，《发电厂电气部分》课程组的全体教师团进进取，不断改革与探索，从课程定位、教学理念、课
程体系、实践教学、实验平台建设等多全面加强课程建设。

通过本课程的学习可以使学生较好地掌握电力系统设计的基本方面、电力系统高压电气设备的工作原理，以及电力系统实际操作技能，完成该门课程的学习可以使学生具备分析工程问题、解决工程问题的能力及必要的实际操作技能。

知识模块顺序及对应的学时
知识模块顺序及对应的学时
本课程主要讲述发电厂和变电所规划设计及电气一次系统的构成、运行的基本理论和各电气设备的操作等内容，同时也讲述了二次系统的基本原理。

第 1 章绪论（4学时）
主要介绍我国电力工业发展概况；发电厂和变电所的类型及高压电气设备简述．
第2 章电气主接线（ 9 学时）
1.主接线的基本接线形式．
2.大型发电厂（变电所）主接线特点．
3.主接线的设计原则和步骤。

第3 章厂用电（ 4 学时）
1.厂用电接线的原则和接线形式。

2．厂用变压器（电抗器）的选择。

3.厂电电动机选择，自起动校验和投切中动稳定分析．
第4 章导体的发热，电动力（ 3 学时）
1.导体的发热过程，热量传递的过程和基本形式，热平衡方程式的建立，导体长期发热与短时发热的计算，大电流导体的热效应。

2.导体短路时的电动力计算，动态应力分析。

3.大电流封闭母线的发热与电动力。

第5 章主要电器设备原理及选择（ 4 学时）
1.电器设备选择的一般条件．
2.高压断路器的灭弧原理及选择。

3.电流互感器、电压互感器的原理及选择；导体、限流电抗器的选择．
第6 章配电装置（ 4 学时）
1.配电装置的安全净距。

2.配电装置的选型及设计原则；屋内外配电装置举例介绍；成套配电装置．
3.发电厂总平面布置．
第7 章发电厂的控制和信号（ 4 学时）
1.断路器的控制和信号接线。

2.中央信号报警系统。

3.发电厂（变电所）微机实时监控系统。

第8 章同步发电机的运行（ 4 学时）
1.同步发电机的主要参数及正常运行．
2.同步发电机的非正常运行及特殊运行方式。

3.大型汽轮发电机的扭动稳定与次同步谐振．
第9 章电力变压器运行（ 4 学时）
1.变压器的绝缘老化和负荷能力．
2.自耦变压器的特点和运行方式。

3.各类变压器的并列运行分析．
课程的重点、难点及解决办法
课程的重点、难点及解决办法
本课程的重点： 各电气设备设计和运行的基本原理；电气设备的基本构造； 各电
气设备运行中需要注意的问题； 各电气设备如何进行配合倒换运行方式等； 电气主接线的形式， 发电厂变电所电气主系统的设计； 如何根据电气主接线的形式结合实际系统进行配电装置的设计； 电力系统如何取得二次信号进行控制， 二次回路的设计构成等。

本课程的难点： 电气设备理论内容如何与实际现场实物相结合， 各电气设备的原
理如何阐述，电气设备如何在现场进行相应的操作，电气主接线的基本形式，如何结合电力系统的实际情况进行发电厂、变电所电气主系统的设计。

解决的办法： 结合课程的特点， 课程组在负责人的带领下从课程体系， 理论课
程内容、实践教学、教学方法和教学手段等方面积极进行改革。

1、精心优化课程教学体系。

构建 " 课堂教学 - 实践教学 - 课外培养 " 立体化培养体
系。

将教学内容分类、分层，分别通过课堂教学、实践教学、课外培养不同环节进行强化教学。

课堂教学与实践教学有机结合，生动、形象、
激发学生的学习兴趣 。

由于教科书中的电气设备即使有图片，也是平面的，学生很难通过图片认识实际电气设备， 并且有的电气设备外观上也非常相似。

为了让学生对电气设备及其组成的系统有直观的了解， 课程组制作了形象的三维多媒体课件，通过图文并茂的方式不仅认识了设备的外观， 并且在一定程度上对设备的构造也有了一定的了解。

3、开展深入的实践教学改革。

实践教学活动不仅能巩固学生学到的理论知识，也能
加强实际操作技能， 实践活动主要包括： 工程课程设计， 变电站数字仿真培训系统，输变电实训系统和电力工程师知识竞赛等活动。

4、加强与电力企业的合作。

充分利用原来和电力企业的关系，派学生到电力企业
实习，聘请电力企业工程师进行讲座。

实践教学的设计思想与效果
实践教学活动的设计思想是与工程实际零距离开展教学活动，构建了 " 工程认知 +数字仿真模拟 +工程实训 +工程设计 " 的立体化实践教学体系， 使得学生的实践能力和工程素质得到了显著的提升。

1、工程认知
建立了电力设备模型室，有火力发电厂、水电厂、核电厂、风力发电厂，以及不同电压等级和接线方式的变电站、 各种高压电器的模型， 可形象地演示电能
4.
2、数字仿真模拟教
学系统进课堂。

生产的全过程和设备的结构，用于开展工程认知教育，使学生对发电厂电气部分有直观地认识和了解。

2、工程设计
通过课程设计使学生巩固课程的理论知识，学习和掌握发电厂或变电所电气部分设计的基本方法，拟定主接线，进行短路电流计算，选择主要电气设备绘
制工程图，写出设计技术说明书．培养学生独立分析和解决问题的工作能力及实
际工程设计的基本技能。

、数字仿真模拟训练
通过数字仿真系统可以形象地看到配电装置的立体布置，通过数字仿真培训系统可以模拟现场的操作，例如如何进行两票操作，如何进行电力系统的远程调度，二次信号如何采集与传输等。

通过模拟培训生动形象化课程内容，使内容易于理解与接受，提高了学生工程感知能力和实践能力。

4、输变电运行操作培训
通过实际操作培训培养的学生不仅初步具备了工程师的素质，也增强了学生的自信力和动手能力。

5、开展服务于课程学习的丰富多彩的课外培养活动
结合课程内容，以及培训仿真内容，组织电力专业知识竞赛、电力仿真操作运行竞赛、吸引学生进入教室的课题组开展科研活动，和组建兴趣小组参与学校校园供电网的设备清查、运行参数测试、以及电网优化运行方案。