6013A408电力工程基础（2017）
发布日期：2019-04-18 （点击次数：）
课程名称： |
电力工程基础 |
课程模块编码： |
6013A408 |
总学时数： |
48 |
课内实践学时数： |
8 |
学 分： |
2 |
开课单位： |
电信学院 |
先修课程： |
电路原理、高低压电器 |
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适用专业： |
电气BG16级 |
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一、课程性质、目的和任务
《电力工程基础》课程是电气工程及其自动化专业学生必修专业课之一。该课程所讲授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是科技工作者和工程技术人员所必备的。
本课以突出工程技术应用型学生的基本理论、基本知识、实践能力和职业能力为目标。学完本课程后，学生应具备一定的理论和专业知识；具有对工厂供电系统的初步设计能力；并获得供配电系统的运行与维护能力；并可为今后从事工厂供电应用技术工作奠定一定基础。
本课程主要讲授企业（工厂）10~66kV变配电所的电能供给和分配有关内容；介绍变配电所的运行维护、企业供电系统、电气照明和电能节约等有关知识；并对供配电系统的设计计算也作初步介绍。通过学习，使学生掌握供配电系统的基本计算，运行维护及变配电所的结构和布置，电气设备及选择，继电保护和自动装置，防雷接地和电能节约等方面的知识，对变电所综合自动化也做简要介绍。主要支撑毕业要求1.2、2.2、3.1、3.2、4.2、4.3达成。
通过本课程的学习，达到以下教学目标：
1、工程知识
掌握必要的工厂供电的基本知识。能够应用电力工程基础的基本知识解决复杂现场工程技术问题。
2、问题分析
能够理解并恰当表述电力系统的实际问题。能够找到合适的解决电力工程实际问题的方案与方法。在一定的限制条件下能够合理解决电力系统工程的实际问题。
3、设计/开发解决方案
能够运用电力工程基础的基本知识进行供配电系统的规划与设计，并体现创新意识。
4、研究
能够针对电力系统领域的一些实际工程问题进行初步的建模与仿真分析。能够基于电力工程基础的基本理论并运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。
表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑
毕业要求指标点 |
课程目标 |
1.2掌握专业基础知识，并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析，得出有意义的结果。 |
课程目标1：工程知识 掌握必要的工厂供电的基本知识。能够应用电力工程基础的基本知识解决复杂现场工程技术问题。
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2.2能够运用工程科学的基本原理，对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达，以满足电气运行维护、工程设计的需要； |
课程目标2：问题分析 能够理解并恰当表述电力系统的实际问题。能够找到合适的解决电力工程实际问题的方案与方法。在一定的限制条件下能够合理解决电力系统工程的实际问题。 |
3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具，设计满足特定需求的产品或系统。 3.2掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。 |
课程目标3：设计/开发解决方案 能够运用电力工程基础的基本知识进行供配电系统的规划与设计，并体现创新意识。 |
4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。 4.3能够对实验结果进行合理分析、解释，通过信息综合得出合理有效的结论，完善解决方案，并反馈到工程设计和实践中。 |
课程目标4：研究 能够针对电力系统领域的一些实际工程问题进行初步的建模与仿真分析。能够基于电力工程基础的基本理论并运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。 |
二、教学内容及教学基本要求
第一章 概论
1、教学要求
1．电力系统的基本知识
了解工厂供电的意义及要求，发电厂和电力系统简介；理解工厂供电系统概况。
2．电力系统的电压
理解工厂供配电电压的选择；掌握电网和电力设备的额定电压。
3．电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式：
理解电力系统中性点运行方式，低压配电系统接地型式。
4．供电工程设计一般知识（自看内容）
了解供电工程设计一般原则与主要设计内容。
2、本章学时数
本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第二章 电力负荷及其计算
1、教学要求
1．电力负荷与负荷曲线的有关概念
理解负荷曲线及有关物理量；掌握电力负荷的分级及对供电的要求，用电设备的工作制。
2．三相用电设备组计算负荷的确定
理解计算负荷的目的；掌握用需要系数法确定三相用电设备计算负荷。
3．工厂供电系统的功率损耗和电能损耗
了解工厂供电系统的电能损耗，工厂供电系统的功率损耗。
4．工厂的计算负荷
掌握工厂的计算负荷的确定，工厂的功率因数、无功补偿及补偿后的工厂计算负荷。
5．尖峰电流及其计算
了解用电设备尖峰电流的计算。
2、本章学时数
本章教学时数：8学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第三章 短路电流及其计算
1、教学要求
1．短路和与短路电流有关的概念
理解短路的原因、后果及其形式，无限大容量电力系统中三相短路的物理过程，与短路有关的物理量。
2．无限大容量电力系统中三相短路电流的计算
掌握采用标幺制法计算短路电流。
3．无限大容量电力系统中两相和单相短路电流的计算
了解单相短路电流的计算；掌握两相短路电流的计算。
4．短路电流的效应和稳定度校验
理解短路电流的电动力效应和动稳定度校验，短路电流的热效应和热稳定度校验。
2、本章学时数
本章教学时数：8学时，其中讲课8学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第四章 工厂变配电所及其一次系统
1、教学要求
1．工厂变配电所的任务、类型
了解工厂变配电所的任务、类型。
2．电气设备中的电弧问题及对触头的要求
了解电弧的产生，对电气触头的基本要求；理解电弧的熄灭。
3．高压一次设备及其选择
理解高压熔断器，高压负荷开关，高压开关柜；掌握高压隔离开关，高压断路器，高压一次设备选择。
4．低压一次设备及其选择
了解低压刀开关和负荷开关，低压熔断器式刀开关，低压配电屏；理解低压熔断器，低压一次设备及其选择；掌握低压断路器。
5．电力变压器及其选择
掌握变电所主变压器台数和容量的选择，车间变电所变压器台数和容量的选择。
6．互感器及其选择
掌握电流互感器，电压互感器。
7．工厂变配电所的主接线图
理解高压配电所的主接线图，车间和小型变电所的主接线图，工厂总降压变电所的主接线图。
8．工厂变配电所及其一次系统的运行维护
了解变配电所的送电和停电操作，电力变压器和配电装置的运行维护。
2、本章学时数
本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第五章 工厂电力线路
1、教学要求
1．工厂电力线路及其接线方式
了解高压线路的接线方式，低压线路的接线方式；理解工厂电力线路的任务和类别。
2．工厂电力线路的结构和敷设
理解架空线路的结构和敷设，电缆线路的结构和敷设，车间线路的结构和敷设。
3．导线和电缆的选择计算
了解导线和电缆截面选择计算的条件；理解线路电压损耗的计算；掌握按发热、经济电流密度、机械强度和允许电压损耗条件选择导线和电缆截面。
4．工厂电力线路的运行维护
了解架空线路的运行维护，电缆线路运行维护。
2、本章学时数
本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第六章 工厂供电系统的保护
1、教学要求
1．过电流保护的任务和要求
理解过电流保护的类型和任务，对保护装置的基本要求。
2．熔断器保护（自看内容）
理解熔断器在供电系统中的配置；掌握熔断器熔体电流的选择，熔断器的选择。
3．低压断路器保护
理解低压断路器在低压配电系统中的配置，低压断路器脱扣的选择和整定。
4．常用的保护继电器
理解电磁式时间继电器，电磁式信号继电器，电磁式中间继电器；掌握电磁式电流继电器和电压继电器，感应式电流继电器。
5．工厂高压线路的继电保护
理解继电保护装置的接线方式，继电保护装置的操作方式，线路的过负荷保护；掌握带时限的过电流保护，电流速断保护。
6．电力变压器的继电保护
了解变压器的差动保护简介；掌握变压器的过电流保护，变压器的电流速断保护，变压器的过负荷保护，变压器的瓦斯保护。
7．高压电动机的继电保护
了解高压电动机的继电保护简介。
2、本章学时数
本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置
1、教学要求
1．二次回路和操作电源
了解概述，交流操作电源；理解直流操作电源。
2．高压断路器的控制和信号回路
理解手动操作机构断路器的控制和信号回路，电磁操作机构断路器的控制和信号回路。
3．电测量仪表与绝缘监视装置
了解电测量仪表；理解绝缘监视装置。
4．自动重合闸与备用电源自动投入装置简介
了解自动重合闸装置，备用电源自动投入装置。
5．变电所综合自动化简介
了解变电所综合自动化技术。
2、本章学时数
本章教学时数：6学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第八章 防雷、接地与电气安全
1、教学要求
1．过电压与防雷
了解过电压及雷电的有关概念；理解防雷设备。
2．电气装置的接地
了解接地的有关概念；理解电气装置的接地。
3．电气安全
理解电气安全的有关概念，电气安全的一般措施。
2、本章学时数
本章教学时数：2学时，其中讲课0学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第九章 工厂的电气照明（多媒体）
1、教学要求
1．照明技术的基本概念
理解照明技术的有关概念。
2．工厂常用的电光源和灯具
理解工厂常用的电光源的类型、特性及其选择，工厂常用灯具的类型及其选择与布置。
3．照度标准与照度计算
了解工厂照明的照度标准，照度计算。
4．照明供电系统及其选择
了解概述；理解电气照明的平面布线图。
本章教学时数：2学时，其中讲课0学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第十章 工厂的节约用电
1、教学要求
了解节约用电的意义，节约用电的一般措施。
本章教学时数：2学时，其中讲课0学时，实验(课内实践、上机)0学时。
《电力工程基础》课程内容及学时分配表 |
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知识点 |
理论 学时 |
实验 学时 |
教学 目标 |
|||
序号 |
描述 |
序号 |
描述 |
|||
1 |
概论
|
1 |
电力系统的基本知识 |
4 |
0 |
1、3 |
2 |
电力系统的电压 |
|||||
3 |
电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式 |
|||||
4 |
供电工程设计一般知识 |
|||||
2 |
电力负荷及其计算
|
1 |
工厂电力负荷与负荷曲线 |
6 |
2 |
1、2、5 |
2 |
计算负荷的确定 |
|||||
3 |
负荷计算 |
|||||
4 |
工厂计算负荷及年耗电量的计算 |
|||||
5 |
尖峰电流及其计算 |
|||||
3 |
短路电流及其计算
|
1 |
短路的原因、后果及其形式 |
8 |
0 |
1、2、5 |
2 |
三相短路的物理过程和物理量 |
|||||
3 |
短路电流的计算 |
|||||
4 |
短路电流的效应和稳定度校验 |
|||||
4 |
工厂变配电所及其一次系统 |
1 |
工厂变配电所及其一次系统 |
4 |
2 |
1、2、4、 5 |
2 |
工厂供配电所的主接线图和系统的运行维护 |
|||||
5 |
工厂电力线路
|
1 |
工厂电力线路及其接线方式 |
4 |
0 |
1、2、4、 5 |
2 |
工厂电力线路的结构和敷设 |
|||||
3 |
导线和电缆截面的选择计算 |
|||||
6 |
工厂供电系统的保护 |
1 |
过电流保护的任务和要求 |
4 |
2 |
1、3、5 |
2 |
熔断器保护和低压断路器保护 |
|||||
3 |
常用的保护继电器 |
|||||
4 |
实验：供配电系统常用继电器特性实验 |
|||||
5 |
实验：线路定时限保护实验 |
|||||
7 |
工厂供电系统的二次回路和自动装置 |
1 |
二次回路及其操作电源 |
4 |
2 |
1、3、5 |
2 |
高压断路器的控制和信号回路 |
|||||
3 |
电测量仪表与绝缘监视装置、自动装置与运动化、二次安装接线和接线图 |
|||||
4 |
变电所综合自动化简介 |
|||||
5 |
实验：断路器控制及二次回路实验 |
|
|
|
||
8 |
防雷、接地与电气安全 |
1 |
防雷、接地与电气安全 |
2 |
0 |
1、2、3 |
9 |
工厂的电气照明 |
1 |
工厂的电气照明 |
2 |
0 |
1、2、3 |
10 |
工厂的节约用电 |
1 |
工厂的节约用电 |
2 |
0 |
1、2、4 |
三、课内实践环节教学安排及要求
序号 |
实验（实践、上机）项目名称 |
项目目的及基本要求 |
学时 |
实验类型 |
备注 |
1 |
变配电所的送电和停电操作 |
掌握变配电所一次设备倒闸操作 |
2 |
验证性 |
必修 |
2 |
线路定时限和速断保护及反时限保护实验 |
熟悉线路定时限和速断保护电路原理；掌握线路定时限和速断保护的整定调试和动作试验方法。 |
2 |
验证性 |
必修 |
3 |
断路器控制及二次回路实验 |
掌握两种典型的断路器控制回路的工作原理，电路的功能特点；通过实验掌握常用万能转换开关的的使用方法。 |
2 |
验证性 |
必修 |
4 |
变电站无功功率补偿 |
掌握变电站无功功率补偿的原理，投切补偿电容的方法。 |
2 |
验证性 |
选修 |
注：实验类型是指验证性、综合性、设计性，上机、课内实践等项目不需填写本项内容。
四、教学手段、方法建议
课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。
本课程将以“中小型企业内部电能的供应与分配”为主线，主要介绍中小型企业供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基本知识，为学生今后从事企业供配电技术工作奠定的一定的基础。
本课程采用国家“十二五”规划教材，结合学生个性特点，因材施教。本课程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学课件和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。
本课程课堂教学流程如图1所示。
图1 电力工程基础课堂教学流程
本课程安排5次课外作业：
1、查找相关企业变配电所设计的资料
2、找一个实例进行负荷计算
3、针对实例进行短路电流计算
4、电气主接线图的绘制
5、进行简单的电力系统建模与仿真
五、考核内容及考核方式
本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标，主要考查毕业要1.2、2.2、3.1、3.2、4.2、4.3所对应的课程目标的达成情况。
1、电力系统的基本概念和基本知识。
2、负荷计算。
3、短路计算。
4、变配电所一次系统知识。
5、企业电力线路。
6、企业供电系统的保护。
7、工厂供电系统的二次回路和自动装置。
8、防雷、接地与电气安全、电气照明、节约用电。
1．考核方式：考试（√）；考查（）
2．成绩评定：
计分制：百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）
采用“N+2”考核模式
总评成绩构成：笔记考核（10）％；过程考核（40）%；结课考核（50）％
其中过程考核构成：考勤考纪（20）％；随堂测试（40）％；作业（20）％；实验（20）％等。
六、课程教学目标达成情况评价分析
1. 定量评价
需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。
2. 定性分析
需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容：
（1）上次评价中存在的问题，这次改进的情况；
（2）该课程目前存在的问题，以及后续教学过程需要改进的措施。
七、建议教材及参考资料
建议教材：
《工厂供电》（第5版），刘介才主编，机械工业出版社，2010年版
《电力工程基础》，孙丽华主编，电力出版社，2007年版
参考资料：
1．《工厂变配电技术》，张祥军主编，中国劳动社会保障出版社，2004年版
2．《供配电技术》，江文主编，机械工业出版社，2006年版
3．《企业供电系统及运行》，梅俊涛主编，中国电力出版社，2006年版
4．《供配电系统》，徐滤非主编，机械工业出版社，2007年版
5．《变电站综合自动化技术》，路文梅主编，中国电力出版社， 2004年版
八、课程教学目标与毕业要求关系表
毕业要求 |
指标点 |
电力工程基础 |
1．工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电气工程及相关领域的中的工程实际问题。 |
1.1 能够运用数学、自然科学和工程基础对电气工程领域相关工程问题进行识别、准确表达、分析或求解。 |
|
1.2掌握专业基础知识，并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析，得出有意义的结果。 |
H |
|
1.3 掌握电气工程领域的专业知识，并能用于解决电气工程及相关领域的中的工程实际问题。 |
|
|
2．问题分析：能够应用数学、自然科学、工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献查阅、研究分析电气工程相关领域的工程实际问题，获得有效结论。 |
2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理对电气工程相关领域的工程实际问题进行数学建模、求解或机理分析。 |
|
2.2能够运用工程科学的基本原理，对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达，以满足电气系统运行维护、电气工程设计的需要。 |
M |
|
2.3能够运用电气工程专业知识对复杂工程问题进行分解、分析和钻研，并结合文献研究得出有效结论。 |
|
|
3．设计/开发解决方案：针对电气工程相关领域的复杂工程实际问题，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 |
3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具，设计满足特定需求的产品或系统。 |
M |
3.2掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。 |
L |
|
3.3在电气工程相关领域复杂工程问题设计过程中，体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 |
|
|
4．研究：能够基于科学原理并采用科学方法对电气工程领域的工程实际问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 |
4.1能够针对电气工程领域的工程实际问题进行初步的推理、建模与仿真分析。 |
|
4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。 |
M |
|
4.3能够对实验结果进行合理分析、解释，通过信息综合得出合理有效的结论，完善解决方案，并反馈到工程设计和实践中。 |
L |
|
5．使用现代工具：能够针对电气工程及相关领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对工程实际问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 |
5.1具有计算机熟练应用和电气图纸绘制的技能。 |
|
5.2熟悉C语言、MATLAB、STEP7、PROTEUS、KEIL等软件仿真和在线硬件仿真工具的运用，能对工程问题进行模拟和预测，并理解其局限性。 |
|
|
5.3能够根据工程实际问题检索文献、查询资料、合理选择技术。 |
|
|
6．工程与社会：能够基于电气工程领域的背景知识进行合理分析，评价工程实际问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 |
6.1了解电气工程技术的发展现状与趋势，具有工程实习和社会实践的经历。 |
|
6.2 认识工程问题与社会伦理道德联系，树立正确的工程伦理道德观，具备高度的责任感从事工程活动。 |
|
|
6.3能够评价电气工程领域工程实际问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并能正确理解由于这些影响所应当承担的责任。 |
|
|
7．环境和可持续发展：针对电气工程及相关领域的工程实际问题，能够分析和评价工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 |
7.1理解电气产品及工程项目运行对环境和社会可持续发展可能产生的影响。 |
|
7.2能够从经济效益、社会效益、利用效率、污染以及安全隐患多个方面贯彻环境保护和社会可持续发展的理念。 |
|
|
7.3理解电气工程及相关领域的工程实践活动对环境和社会的双重性，判断其可能对人类和环境造成损害的隐患。 |
|
|
8．职业规范：具有人文社会科学素养，社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。 |
8.1 具有人文知识、思辨能力和科学精神。 |
|
8.2了解国情，理解社会主义核心价值观，维护国家利益，具有推动民族复兴和社会进步的责任感。 |
|
|
8.3能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。 |
|
|
9．个人和团队：能够在多学科背景下的团队承担个体、团队成员以及负责人的角色。 |
9.1对企业运作的模式有认知能力。 |
|
9.2 能够主动与其他学科的成员合作，胜任团队成员的角色与责任。 |
|
|
9.3 具有技术团队的构建、运行、协调和负责的能力。 |
|
|
10.沟通：能够就电气工程及其相关领域的工程实际问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 |
10.1 具备就电气工程及其相关领域的工程实际问题进行人际交往和口头表达的能力。 |
|
10.2 具有撰写设计文稿、技术总结报告及项目申请报告的能力。 |
|
|
10.3 具备一定的外文文献阅读、理解能力和外语交流和沟通能力。 |
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11.项目管理：理解并掌握工程管理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 |
11.1 具有电气工程项目经济和管理的一般知识。 |
|
11.2 了解相关学科在项目应用中有关经济决策和管理的知识。 |
|
|
11.3 具有初步的项目实施过程中的运行和管理能力。 |
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12．终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 |
12.1有积极向上的价值观，具备自主学习和终身学习的意识。 |
|
12.2掌握自主文献检索、资料查询及运用现代信息技术跟踪并获取相关信息的基本方法。 |
|
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12.3能够针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法自主学习、自我完善、可持续发展。 |
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八、大纲说明
需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。
执 笔 人：李润生
参加研讨人员：关大陆、樊爱龙
审 核 人：关大陆
审 批 人：赵双元