《電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)大綱

《電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：21140191課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（理論48學(xué)時）先修課程：電路、電磁場、電介質(zhì)物理、電纜及光纜材料等后續(xù)課程：電纜結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、電纜施工與運行技術(shù)等適用專業(yè)：電纜工程開課單位：電纜工程學(xué)院一、課程說明《電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計》是電纜工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)必修課。本課程主要學(xué)習(xí)1~500kV電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)計算和驗證的基本理論和基本方法，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和將來工作打下一定基礎(chǔ)。本課程注重對基本概念和基本理論的深入學(xué)習(xí)，兼顧與新知識、新標準和技能大賽考核點相結(jié)合，提高學(xué)生分析問題、初步解決實際問題的能力，培養(yǎng)電力電纜行業(yè)從事技術(shù)、銷售、質(zhì)量等方面工作的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力”的人才。課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：掌握1~500kV電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論和方法；熟悉電力電纜國內(nèi)外標準、規(guī)范和通則，能按技術(shù)要求設(shè)計電纜結(jié)構(gòu)尺寸和選用材料。能根據(jù)不同敷設(shè)條件選用正確經(jīng)驗公式計算電纜載流量、電性能和熱性能參數(shù)等。課程目標2：能使用中國知網(wǎng)、萬方、維普、中國專利檢索等工具收集相關(guān)資料以支撐電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研發(fā)。能較熟練使用CAD等繪圖軟件繪制電纜結(jié)構(gòu)圖和熱路圖。能進行相關(guān)參數(shù)和載流量誤差分析并理解其符合性和局限性。課程目標3：熟悉電纜行業(yè)的相關(guān)標準、法律法規(guī)、政策和知識產(chǎn)權(quán)；具有良好的社會公德和職業(yè)道德，遵章守法、愛崗敬業(yè)、嚴謹務(wù)實。三、課程目標與畢業(yè)要求《電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)目標對電纜工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.4能夠?qū)I(yè)知識用于智能制造相關(guān)復(fù)雜工程問題解決方案的比較、綜合和交流。課程目標1：掌握1~500kV電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論和方法；熟悉電力電纜國內(nèi)外標準、規(guī)范和通則，能按技術(shù)要求設(shè)計電纜結(jié)構(gòu)尺寸和選用材料。能根據(jù)不同敷設(shè)條件選用正確經(jīng)驗公式計算電纜載流量、電性能和熱性能參數(shù)等。H5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源，工程工具和專業(yè)模擬軟件等，用于電纜工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的分析、計算與設(shè)計。課程目標2：能使用中國知網(wǎng)、萬方、維普、中國專利檢索等工具收集相關(guān)資料以支撐電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研發(fā)。能較熟練使用CAD等繪圖軟件繪制電纜結(jié)構(gòu)圖和熱路圖。能進行相關(guān)參數(shù)和載流量誤差分析并理解其符合性和局限性。M6.工程與社會6.2能分析并正確評價針對電纜工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工程實踐，尤其是新技術(shù)、新工藝、新材料、新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。課程目標3：熟悉電纜行業(yè)的相關(guān)標準、法律法規(guī)、政策和知識產(chǎn)權(quán)；具有良好的社會公德和職業(yè)道德，遵章守法、愛崗敬業(yè)、嚴謹務(wù)實。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.電力電纜的典型結(jié)構(gòu)與材料1.1統(tǒng)包型和分相型電纜的結(jié)構(gòu)與材料1.2電力電纜用導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)與材料1.3電力電纜絕緣和屏蔽的結(jié)構(gòu)與材料1.4電力電纜用護層的結(jié)構(gòu)與材料教學(xué)要求：掌握統(tǒng)包型和分相型電纜的結(jié)構(gòu)和電場分布；掌握電纜導(dǎo)體的4種類型、材料、適用場合及要求；掌握電力電纜導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層、護層的結(jié)構(gòu)與材料；熟悉三種屏蔽與電壓等級的關(guān)系；了解護套與護層的區(qū)別。重點：統(tǒng)包型和分相型電纜的電場分布；導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；屏蔽結(jié)構(gòu)；護套與護層結(jié)構(gòu)；三種屏蔽與電壓等級的關(guān)系。難點：半導(dǎo)電屏蔽的作用。61、2、32.1~500kV電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算2.11~35kV擠包絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算2.110~500kVXLPE絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算2.3海底電纜、高壓充油電纜、高壓直流電纜的結(jié)構(gòu)與材料教學(xué)要求：掌握1~35kVPVC、XLPE、EPR絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算；掌握110~500kVXLPE絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算；熟悉海底電纜的結(jié)構(gòu)、性能與材料；了解高壓充油電纜、高壓直流電纜的結(jié)構(gòu)與材料。重點：1~35kVPVC、XLPE、EPR絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算；110~500kVXLPE絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算；海底電纜的結(jié)構(gòu)與性能。81、2、33.特種電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1阻燃和耐火電纜3.2阻水電纜、防鼠蟻電纜、風(fēng)電電纜教學(xué)要求：掌握特種電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計與技術(shù)要求；熟悉特種電纜的各項性能指標。重點：阻燃電纜、耐火電纜。難點：特種電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計。41、2、34.電力電纜電氣參數(shù)和電磁力4.1導(dǎo)體直流電阻和交流電阻的計算4.2電纜電感、阻抗、電壓降的計算4.3電纜絕緣電阻、介質(zhì)損耗、電容計算4.4電磁力的計算教學(xué)要求：掌握導(dǎo)體直流電阻和交流電阻的計算；熟悉集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的概念與計算；掌握電纜電感、阻抗、電壓降的計算；掌握絕緣電阻、介質(zhì)損耗、電容的計算；了解電磁力的產(chǎn)生與計算。重點：導(dǎo)體電阻；電纜電感、阻抗、電壓降；電纜絕緣電阻、電容、介質(zhì)損耗。難點:電纜電磁力。61、2、35.電力電纜電場分布和絕緣厚度設(shè)計5.1電纜絕緣層電場分布和絕緣老化5.2韋伯爾分布函數(shù)與電纜結(jié)構(gòu)5.3電纜運行中承受的電壓5.4電纜絕緣層厚度設(shè)計教學(xué)要求：掌握電纜絕緣層的電場分布和計算；熟悉電纜絕緣老化的原因與抑制；了解韋伯爾分布函數(shù)與電纜結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系；掌握電纜運行中所承受的電壓和三類絕緣水平；掌握電纜絕緣厚度的設(shè)計原則與方法。重點：絕緣層電場分布；絕緣老化；電纜運行中承受電壓；絕緣水平；絕緣厚度設(shè)計。難點:韋伯爾分布函數(shù)與電纜結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系。71、2、36.電纜金屬護層感應(yīng)電動勢和損耗6.1電纜金屬護套電感和感應(yīng)電動勢6.2電纜金屬護套損耗和鎧裝損耗6.3電纜金屬護層厚度確定教學(xué)要求：掌握不同敷設(shè)方式電纜金屬護套電感和感應(yīng)電動勢的計算；熟悉減小電纜金屬護套電感和感應(yīng)電動勢的方法；掌握不同敷設(shè)方式電纜金屬護套及鎧裝損耗及損耗因數(shù)的計算；了解金屬護層厚度的確定方法。重點：金屬護套感應(yīng)電動勢；金屬護套損耗；鎧裝損耗；損耗因數(shù)。難點:損耗因數(shù)計算。71、2、37.電纜熱場特性和載流量計算7.1電纜熱場特性與等效熱路7.2電纜本體熱阻和媒質(zhì)熱阻計算7.3電纜連續(xù)額定載流量和短路電流計算7.4電纜短時負載電流計算7.5電纜的傳輸容量、充電功率與臨界長度7.6電纜熱穩(wěn)定性教學(xué)要求：熟悉電纜熱場特性與穩(wěn)態(tài)溫度分布函數(shù)；掌握電纜等效熱路圖及各種熱阻的計算；掌握電纜連續(xù)額定載流量、各種損耗和各點溫度的計算；掌握埋地電纜載流量的修正；掌握電纜允許短路電流和短路溫度的計算；熟悉低壓電纜短時負載電流的計算；熟悉電纜傳輸容量、充電功率、臨界長度的計算；熟悉電纜的熱穩(wěn)定性。重點:電纜發(fā)熱方程與等效熱路；熱阻；連續(xù)額定載流量及短路電流；充電功率；臨界長度；電纜熱穩(wěn)定性。難點:暫態(tài)發(fā)熱方程，短時負載電流。101、2、3合計48五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合啟發(fā)式、提問式互動、案例討論、利用網(wǎng)絡(luò)資源共享等教學(xué)手段，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練，引導(dǎo)學(xué)生積極思考與聯(lián)想，開發(fā)學(xué)生潛能和創(chuàng)新思維，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。適當(dāng)安排習(xí)題課和討論課，鞏固課堂知識，理論聯(lián)系實際，使學(xué)生能較全面地獲得電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論與方法，具有進行1~500kV電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用、CAD繪圖，以及相關(guān)參數(shù)和載流量計算、誤差分析并理解其符合性和局限性。六、課程資源1.推薦教材喬月純.電線電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:中國電力出版社,2011.2.參考書（1）毛慶傳.電線電纜手冊（第3版）（1）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017．（2）吳長順.電線電纜手冊（第3版）（2）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017．（3）張秀松.電線電纜手冊（第3版）（3）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017．（4）曹曉瓏.電線與電纜[M].西安:西安交通大學(xué)出版社.2000.（5）馬國棟.電線電纜載流量（第2版）[M].北京:中國電力出版社,2013.3.期刊（1）電線電纜,上海電纜研究所有限公司主辦.（2）高電壓技術(shù),國網(wǎng)電力科學(xué)研究院主辦.（3）光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù),信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十三研究所主辦.（4）絕緣材料,桂林電器科學(xué)研究院有限公司.（5）Wire&CableASIA,INTRASLtd.（6）EuroWire,PublishedbyINTRASLtd.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）電線電纜網(wǎng),.（2）電纜情緣網(wǎng),.（3）電纜網(wǎng),.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√413章節(jié)測驗16（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次測驗單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以測驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?35作業(yè)16（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√835期末考核60（1）期末考核方式為試卷；（2）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、論述題、繪圖題、計算題和綜合分析題等。√√√281220合計：100分481933八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、章節(jié)測驗、作業(yè)、試卷等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、論述題、繪圖題、計算題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、章節(jié)測驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。筆記完整，認真參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于70%。上課