Министерство образования и науки РФ московский энергетический институт (технический университет)
Скачать 171.92 Kb.
|
Б3.16.1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ) Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника Профиль (и) подготовки: Высоковольтные электроэнергетика и электротехника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ “ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ”
Москва - 2010 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение электрофизических процессов, происходящих в изоляции и определяющих её длительную и кратковременную электрическую прочность; требований, предъявляемых к условиям эксплуатации изоляции; современных методов профилактического контроля состояния изоляции, обеспечивающих её безаварийную работу. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов: ● способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1); ● владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11); ● анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6); ● использовать научно-техническую информацию для улучшения характеристик установок высокого напряжения (ПСК-2);
Задачами дисциплины являются ● познакомить обучающихся с электрофизическими процессами, происходящими в изоляции электрооборудования; ● познакомить с методами проверки технического состояния электрической изоляции электроэнергетического и электротехнического оборудования, организацией профилактических её осмотров; ● обучить применению на практике знаний по электрофизике диэлектриков. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям направления 140400 Электроэнергетика и электротехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: “Физике” "Электрические материалы", "Теоретические основы электротехники" и учебно-производственной практике. Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы для выполнения бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучения дисциплин “Электромагнитная совместимость в электроэнергетике”, “Основы высоковольтной изоляционной техники”, “Кабельные линии высокого напряжения”, “Электрический разряд и изоляция”. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать: - основные источники научно-технической информации по характеристикам диэлектриков (ОК-1), (ПК-6); - методы проверки технического состояния и остаточного ресурса изоляции электрооборудования (ПК-48); - электрофизические процессы, происходящие в изоляции и определяющие её длительную и кратковременную электрическую прочность (ПСК-6); - современные методы профилактического контроля состояния изоляции (ПСК-4). Уметь: - использовать научно-техническую информацию для улучшения эксплуатационных характеристик электроустановок высокого напряжения (ОК-11), (ПСК-2); - применять на практике знания по электрофизике жидких, твёрдых и газообразных диэлектриков (ПК-6), (ПСК-5); - строить математические модели физических процессов в установках высокого напряжения, разрабатывать программное обеспечение, реализующее математические модели, проводить численные эксперименты (ПСК-6). Владеть: - способностью использовать научно-техническую информацию для улучшения характеристик изоляции установок высокого напряжения (ОК-11), (ПСК-2); - способностью осваивать новые технологические методы диагностики изоляции оборудования высокого напряжения (ПСК-4); - навыками применения знаний об электрофизических процессах в диэлектриках при анализе состояния изоляции оборудования (ПСК-6). 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции: 6 семестр 1. Цели, задачи и содержание дисциплины. Роль и место электрических разрядов в высоковольтной изоляционной технике и электротехнологии. Классификация электрических разрядов в газах. 2. Коллективное движение заряженных частиц в газе. Сечения взаимодействия и передачи энергии, средняя длина свободного пробега, скорость дрейфа, диффузия, функции распределения. 3. Структура и энергетические характеристики атомов и молекул. Структура атомов и молекул. Электронное возбуждение атомов и молекул газа. Колебательное и вращательное возбуждение молекул. Тушение возбуждения. Излучение фотонов атомами и молекулами газа, поглощение и фотоионизация. 4. Возникновение и исчезновение заряженных частиц в газах. Ионизация газа электронами (прямая, ступенчатая, ассоциативная). Расчетные и эмпирические методы определения коэффициента ионизации газа электронами. Возникновение и развал отрицательных ионов. Основные процессы, ответственные за эмиссию электронов из катода (ионная бомбардировка, фотоэлектронная эмиссия, термоавтоэлектронная эмиссия). Коэффициент вторичной ионизации. Рекомбинация заряженных частиц в газе. Термоионизация газа. Основные характеристики плазмы: нейтральность, радиус Дебая, проводимость. 5. Лавинный механизм развития разряда. Основные параметры электронной лавины и методы их определения (расчетные и эмпирические). Статистика лавинного усиления. Условие самостоятельности разряда в лавинной форме. Начальное напряжение. Закон Пашена. Особенности возникновения самостоятельного разряда в неоднородном электрическом поле (влияние неоднородности поля и полярности напряжения). Закон подобия электрических разрядов. Основы инженерной методики расчета начальных напряжений. Зависимость начального напряжения от частоты. Методика расчета первой критической частоты для промежутков с однородными и. неоднородными электрическими полями. 6. Стримерный механизм развития разряда. Влияние поля зарядов электронной лавины на радиус и число электронов лавины. Условие перехода лавины в стример (критическое число электронов в лавине, критическая длина лавины). Анодонаправленный стример и особенности Формирования катодонаправленного стримера. Условие самостоятельности разряду в стримерной форме. Однолавинно-стримерный разряд в однородном поле. Многолавинный и многолавинно-стримерный механизмы разряда. Три характерных области в кривой Пашена, Особенности возникновения и развитии стримера в промежутках с неоднородным полем, влияние полярности. Физико-математические модели развития стримера: канальная модель, модель Даусона-Винна, квазиметаллическая модель. Основные характерные параметры стримеров. 7. Лидерный механизм развития разряда. Условия перехода стримерной формы разряда в лидерную форму. Структура анодо - и катодо-направленного лидеров. Основные характерные параметры лидеров. Финальная стадия лидерного разряда и формирования главного разряда. Временные характеристики разряда. Вольт-секундные характеристики при грозовых и коммутационных импульсах напряжения. 7 семестр 8. Электрофизические процессы, ответственные за возникновение разряда в газе. Процессы ионизации, возбуждения молекул газа, процессы на электродах. Условие самостоятельности разряда. Начальное напряжение. Методы расчёта начальных напряжений 9. Коронный разряд. Формы разряда. Вольтамперная характеристика. Методика расчёта потерь при переменном напряжении. Электромагнитные и акустические помехи коронного разряда. 10. Пробой длинных воздушных промежутков. Механизмы пробоя. Влияние полярности и скорости подъёма напряжения. Расчёт минимальной электрической прочности промежутков. 11. Поляризация диэлектриков. Уравнение Клаузиуса-Мосотти, полярные и неполярные диэлектрики, комплексная диэлектрическая проницаемость. Миграционная поляризация. 12. Проводимость диэлектриков. Ионная и катафоретическая проводимость, поведение коллоидных частиц. Связь проводимостей с вязкостью жидкости. Приэлектродные процессы. 13. Пробой жидких диэлектриков. Механизмы пробоя жидких диэлектриков. Влияние примесей и влажности. Механизмы импульсного пробоя. Теория теплового пробоя жидких диэлектриков. Основные экспериментальные данные о пробое жидкостей. Разряд в жидкости вдоль поверхности твёрдого диэлектрика. 14. Пробой твёрдых диэлектриков. Механизмы пробоя твёрдых диэлектриков. Тепловой пробой твёрдых диэлектриков. Основные экспериментальные данные о пробое твёрдых диэлектриков. 15. Старение твёрдых диэлектриков. Термофлюктационная теория старения диэлектриков. Основные характеристики частичных разрядов. Частичные разряды при переменном и постоянном напряжении. Изменение электрической прочности твёрдых диэлектриков при длительном воздействии напряжения. 16. Пробой вакуумных промежутков. Механизмы формирования пробоя. Влияние состояния поверхности и материала электродов на электрическую прочность вакуумного промежутка. 4.2.2. Практические занятия 6 семестр Оценка основных характеристик электрона во внешнем электрическом поле и в атоме. Расчёт параметров электронной лавины. Расчет параметров лавины при переходе её в стример. Расчёт времени формирования многолавинно-стримерного разряда. Расчёт времени формирования однолавинно-стримерного разряда. Расчёт первой критической частоты разрядного промежутка. Расчёт вольт-секундных характеристик промежутков с однородным электрическим полем 7 семестр. Расчет потерь энергии на корону. Электрическая прочность длинных воздушных промежутков. Электрическая прочность элегазовых промежутков. Ионная и катафоретическая проводимости. Диэлектрическая проницаемость смесей диэлектриков. Использование явлений миграционной поляризации для оценки состояния изоляции. Тангенс угла диэлектрических потерь для комбинированной изоляции. Оценка напряжения теплового пробоя для простых элементов конструкции. Разряд в газе по загрязнённой и увлажнённой поверхности диэлектрика. 4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены. 4.4. Расчетные задания Например, «Расчёт вольтсекундной характеристики воздушного промежутка”; “Расчёт напряжение теплового пробоя твёрдого диэлектрика”. 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены. 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. Лекционные занятия проводятся с использованием раздаточного материала в зависимости от тематики лекций. Практические занятия проводятся в виде решения задач, связанных с тематикой расчётных заданий. Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, подготовку расчётного задания, подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, защита расчётного задания. Аттестация по дисциплине – экзамен. Оценка за освоение дисциплины определяется оценкой на экзамене В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.
7.1. Литература: а) основная литература: Электрофизические основы техники высоких напряжений: Учеб. Для вузов/ Под ред. И.П. Верещагина. М.: Издат. дом МЭИ, 2010, 700 с. б) дополнительная литература: 1Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Искровой разряд: Учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во МФТИ, 1997, 320 с. 7.2. Электронные образовательные ресурсы: Компьютерные программы, необходимые для выполнения лабораторных работ №7 и№8 а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, Microsoft Word, Microsoft Excel.
В качестве материально- технического обеспечения дисциплины использованы учебная лаборатория, высоковольтный зал, компьютерный класс.Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 “Электроэнергетик и электротехника” ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ: к.т.н., доцент Сергеев Ю.Г. "УТВЕРЖДАЮ": Зав. Кафедрой Техники и электрофизики высоких напряжений к.т.н. Хренов С.В. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
