《电力电缆结构设计》教学大纲

《电力电缆结构设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：21140191课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论48学时）先修课程：电路、电磁场、电介质物理、电缆及光缆材料等后续课程：电缆结构课程设计、电缆施工与运行技术等适用专业：电缆工程开课单位：电缆工程学院一、课程说明《电力电缆结构设计》是电缆工程专业学生的一门专业必修课。本课程主要学习1~500kV电力电缆结构设计、参数计算和验证的基本理论和基本方法，为后续课程学习和将来工作打下一定基础。本课程注重对基本概念和基本理论的深入学习，兼顾与新知识、新标准和技能大赛考核点相结合，提高学生分析问题、初步解决实际问题的能力，培养电力电缆行业从事技术、销售、质量等方面工作的“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握1~500kV电力电缆结构设计的基本理论和方法；熟悉电力电缆国内外标准、规范和通则，能按技术要求设计电缆结构尺寸和选用材料。能根据不同敷设条件选用正确经验公式计算电缆载流量、电性能和热性能参数等。课程目标2：能使用中国知网、万方、维普、中国专利检索等工具收集相关资料以支撑电缆产品的结构设计与研发。能较熟练使用CAD等绘图软件绘制电缆结构图和热路图。能进行相关参数和载流量误差分析并理解其符合性和局限性。课程目标3：熟悉电缆行业的相关标准、法律法规、政策和知识产权；具有良好的社会公德和职业道德，遵章守法、爱岗敬业、严谨务实。三、课程目标与毕业要求《电力电缆结构设计》课程教学目标对电缆工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4能够将专业知识用于智能制造相关复杂工程问题解决方案的比较、综合和交流。课程目标1：掌握1~500kV电力电缆结构设计的基本理论和方法；熟悉电力电缆国内外标准、规范和通则，能按技术要求设计电缆结构尺寸和选用材料。能根据不同敷设条件选用正确经验公式计算电缆载流量、电性能和热性能参数等。H5.使用现代工具5.2能够选择和使用恰当的仪器、信息资源，工程工具和专业模拟软件等，用于电缆工程领域复杂工程问题的分析、计算与设计。课程目标2：能使用中国知网、万方、维普、中国专利检索等工具收集相关资料以支撑电缆产品的结构设计与研发。能较熟练使用CAD等绘图软件绘制电缆结构图和热路图。能进行相关参数和载流量误差分析并理解其符合性和局限性。M6.工程与社会6.2能分析并正确评价针对电缆工程领域复杂工程问题的工程实践，尤其是新技术、新工艺、新材料、新产品的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。课程目标3：熟悉电缆行业的相关标准、法律法规、政策和知识产权；具有良好的社会公德和职业道德，遵章守法、爱岗敬业、严谨务实。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.电力电缆的典型结构与材料1.1统包型和分相型电缆的结构与材料1.2电力电缆用导体的结构与材料1.3电力电缆绝缘和屏蔽的结构与材料1.4电力电缆用护层的结构与材料教学要求：掌握统包型和分相型电缆的结构和电场分布；掌握电缆导体的4种类型、材料、适用场合及要求；掌握电力电缆导体、绝缘层、屏蔽层、护层的结构与材料；熟悉三种屏蔽与电压等级的关系；了解护套与护层的区别。重点：统包型和分相型电缆的电场分布；导体结构；屏蔽结构；护套与护层结构；三种屏蔽与电压等级的关系。难点：半导电屏蔽的作用。61、2、32.1~500kV电力电缆结构设计与计算2.11~35kV挤包绝缘电力电缆结构设计与计算2.110~500kVXLPE绝缘电力电缆结构设计与计算2.3海底电缆、高压充油电缆、高压直流电缆的结构与材料教学要求：掌握1~35kVPVC、XLPE、EPR绝缘电力电缆的结构设计与计算；掌握110~500kVXLPE绝缘电力电缆结构设计与计算；熟悉海底电缆的结构、性能与材料；了解高压充油电缆、高压直流电缆的结构与材料。重点：1~35kVPVC、XLPE、EPR绝缘电力电缆结构设计与计算；110~500kVXLPE绝缘电力电缆结构设计与计算；海底电缆的结构与性能。81、2、33.特种电力电缆结构设计3.1阻燃和耐火电缆3.2阻水电缆、防鼠蚁电缆、风电电缆教学要求：掌握特种电缆的结构设计与技术要求；熟悉特种电缆的各项性能指标。重点：阻燃电缆、耐火电缆。难点：特种电缆的结构设计。41、2、34.电力电缆电气参数和电磁力4.1导体直流电阻和交流电阻的计算4.2电缆电感、阻抗、电压降的计算4.3电缆绝缘电阻、介质损耗、电容计算4.4电磁力的计算教学要求：掌握导体直流电阻和交流电阻的计算；熟悉集肤效应和邻近效应的概念与计算；掌握电缆电感、阻抗、电压降的计算；掌握绝缘电阻、介质损耗、电容的计算；了解电磁力的产生与计算。重点：导体电阻；电缆电感、阻抗、电压降；电缆绝缘电阻、电容、介质损耗。难点:电缆电磁力。61、2、35.电力电缆电场分布和绝缘厚度设计5.1电缆绝缘层电场分布和绝缘老化5.2韦伯尔分布函数与电缆结构5.3电缆运行中承受的电压5.4电缆绝缘层厚度设计教学要求：掌握电缆绝缘层的电场分布和计算；熟悉电缆绝缘老化的原因与抑制；了解韦伯尔分布函数与电缆结构尺寸的关系；掌握电缆运行中所承受的电压和三类绝缘水平；掌握电缆绝缘厚度的设计原则与方法。重点：绝缘层电场分布；绝缘老化；电缆运行中承受电压；绝缘水平；绝缘厚度设计。难点:韦伯尔分布函数与电缆结构尺寸的关系。71、2、36.电缆金属护层感应电动势和损耗6.1电缆金属护套电感和感应电动势6.2电缆金属护套损耗和铠装损耗6.3电缆金属护层厚度确定教学要求：掌握不同敷设方式电缆金属护套电感和感应电动势的计算；熟悉减小电缆金属护套电感和感应电动势的方法；掌握不同敷设方式电缆金属护套及铠装损耗及损耗因数的计算；了解金属护层厚度的确定方法。重点：金属护套感应电动势；金属护套损耗；铠装损耗；损耗因数。难点:损耗因数计算。71、2、37.电缆热场特性和载流量计算7.1电缆热场特性与等效热路7.2电缆本体热阻和媒质热阻计算7.3电缆连续额定载流量和短路电流计算7.4电缆短时负载电流计算7.5电缆的传输容量、充电功率与临界长度7.6电缆热稳定性教学要求：熟悉电缆热场特性与稳态温度分布函数；掌握电缆等效热路图及各种热阻的计算；掌握电缆连续额定载流量、各种损耗和各点温度的计算；掌握埋地电缆载流量的修正；掌握电缆允许短路电流和短路温度的计算；熟悉低压电缆短时负载电流的计算；熟悉电缆传输容量、充电功率、临界长度的计算；熟悉电缆的热稳定性。重点:电缆发热方程与等效热路；热阻；连续额定载流量及短路电流；充电功率；临界长度；电缆热稳定性。难点:暂态发热方程，短时负载电流。101、2、3合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合启发式、提问式互动、案例讨论、利用网络资源共享等教学手段，精选教学内容，精讲多练，引导学生积极思考与联想，开发学生潜能和创新思维，注重培养学生创新精神、自主学习和解决问题的能力。适当安排习题课和讨论课，巩固课堂知识，理论联系实际，使学生能较全面地获得电力电缆结构设计的基本理论与方法，具有进行1~500kV电力电缆结构设计、材料选用、CAD绘图，以及相关参数和载流量计算、误差分析并理解其符合性和局限性。六、课程资源1.推荐教材乔月纯.电线电缆结构设计[M].北京:中国电力出版社,2011.2.参考书（1）毛庆传.电线电缆手册（第3版）（1）[M].北京:机械工业出版社,2017．（2）吴长顺.电线电缆手册（第3版）（2）[M].北京:机械工业出版社,2017．（3）张秀松.电线电缆手册（第3版）（3）[M].北京:机械工业出版社,2017．（4）曹晓珑.电线与电缆[M].西安:西安交通大学出版社.2000.（5）马国栋.电线电缆载流量（第2版）[M].北京:中国电力出版社,2013.3.期刊（1）电线电缆,上海电缆研究所有限公司主办.（2）高电压技术,国网电力科学研究院主办.（3）光纤与电缆及其应用技术,信息产业部电子第二十三研究所主办.（4）绝缘材料,桂林电器科学研究院有限公司.（5）Wire&CableASIA,INTRASLtd.（6）EuroWire,PublishedbyINTRASLtd.4.网络资源（1）电线电缆网,.（2）电缆情缘网,.（3）电缆网,.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现8（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√413章节测验16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次测验单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√835作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√835期末考核60（1）期末考核方式为试卷；（2）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、论述题、绘图题、计算题和综合分析题等。√√√281220合计：100分481933八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、章节测验、作业、试卷等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、论述题、绘图题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、章节测验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现20笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课