BME VIK - Villamos energetika

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Raisz Dávid Márk,

A tantárgy tanszéki weboldala https://vet.bme.hu/

4. A tantárgy előadója Dr. Raisz Dávid

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

(NEM TárgyTeljesítve_Képzésen("BMEVIVEAB01") )

ÉS

(((EgyenCsoportTagja("VILL - 2022 - MINTATANTERV HALLGATÓI") VAGY
EgyenCsoportTagja("VILL - 2022ENG - MINTATANTERV HALLGATÓI"))
ÉS
TárgyEredmény( "BMEVIVEAB02" , "aláírás" , _ ) = -1 )

VAGY

( (EgyenCsoportTagja("2014_tanterv_hallgatoi_vill") VAGY
EgyenCsoportTagja("2014_tanterv_hallgatoi_vill_eng"))

ÉS
(TárgyEredmény( "BMEVIHVAB01" , "aláírás" , _ ) = -1 VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIHVAB02" , "aláírás" , _ ) = -1 )) )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Elektrotechnika c. tárgy (aláírás szükséges)

Jelek és rendszerek 2. tárgy (ajánlott)

7. A tantárgy célkitűzése

A villamosenergia-rendszerekkel kapcsolatos azon alapismeretek oktatása, amely minden villamosmérnöknek szükséges és egyben megalapozás azok részére, akik a Villamosenergia-rendszerek szakirányon folytatják a tanulmányaikat.

A villamosenergia-rendszer struktúrájának és működésének ismertetése az egyes hálózati elemek és az alrendszerek működési elveinek alapján fokozatosan felépítve. A villamosenergia-rendszerek leképzése, szimmetrikus normál üzemének vizsgálatára szolgáló alapvető módszerek megismerése. Az üzemzavari aszimmetrikus állapotokra vonatkozó legfontosabb kérdések tárgyalása az elosztói és fogyasztói hálózatok szempontjából. A feszültségminőségre és a szolgáltatás biztonságára vonatkozó követelmények. A VER frekvencia- és feszültségszabályozási elveinek megismerése. Betekintés nyújtása a villamos energetika fő területein (termelés, szállítás, szolgáltatás, környezeti hatások) megnyilvánuló paradigmaváltásba, a Smart Grid koncepció lényegébe és a legújabb fejlődési irányokba.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. Bevezetés

A tárgy követelményeinek ismertetése.

Definíciók, pozitív irányok, teljesítmények értelmezése.

A villamos energia termelésének, szállításának és elosztásának áttekintése. Energiaforrások típusai, erőmű típusok, technológiák, költségek, hatásfokok.

Összes és villamos energiafelhasználás világméretű és hazai alakulása, veszteségek.

Hazai erőművek, nagy erőművek a világban.

Villamos energia szállítási, elosztási és fogyasztói rendszerek.

2. A Villamosenergia rendszer (VER) felépítése, modellezése, szimmetrikus üzeme

A hálózati elemek leképezése, egyfázisú (pozitív sorrendű) helyettesítő kapcsolás: generátor, transzformátor, távvezeték, mögöttes hálózat, zárlati teljesítmény, fogyasztó.

3. Hálózatszámítási módszerek

Háromfázisú hálózatok elemzése szimmetrikus körülmények között, több feszültségszintű hálózatok számítása, viszonylagos egységek alkalmazása. Háromfázisú zárlat.

4. Aszimmetrikus üzem (2 előadás)

Szimmetrikus összetevők alkalmazási módszerének alapjai. Szimmetria feltétele, aszimmetria hatása. Hálózatok negatív- és zérus sorrendű modellezésének alapjai. A földvisszavezetés szerepe. Vasúti terhelés okozta aszimmetria. Háromfázisú hálózatok számítási lehetősége aszimmetrikus körülmények között.

5. Hálózati csillagpont földelési módok

A csillagpont földelés módjai és kihatása a földzárlati feszültségemelkedésre, szigetelési szintre és földvisszavezetéses áramokra. A nemzetközi gyakorlat áttekintése.

6. Hálózat üzemvitele

Hálózatág feszültségesése és teljesítmény viszonyai, terhelhetőség, feszültségprofil. Feszültség-meddőteljesítmény kapcsolat, feszültségesés és veszteség csökkentése. Távvezeték természetes teljesítménye.

7. Villamosenergia-rendszerek szabályozása (2 előadás)

A teljesítmények egyensúlya, az üzemeltetés alapfeladatai, a fogyasztói teljesítményigény változásai, teljesítmény- és frekvencia szabályozás. Az elosztott energiatermelés és megújuló energiaforrások (szélenergia) kihatásai a rendszer stabilitásra és szabályozásra.

8. A villamosenergia-szolgáltatás minőségi követelményei

Feszültségminőség jellemzők (frekvencia, feszültségváltozás, -ingadozás -letörés és aszimmetria, harmonikus torzítás). Veszteségek.

A szolgáltatás minősége, megbízhatósága, a rendelkezésre állás mutatói, növelésének lehetőségei.

Egyes EMC határértékek.

9. A villamos energia ára, díjszabások, piaci alapfogalmak

Villamosenergia számla tartalma lakossági és ipari fogyasztók esetén.

10. Háztartási méretű kiserőművek csatlakozása, hálózati hatásai

HMKE-k műszaki csatlakozási feltételei, csatlakozás létesítésének menete, elszámolási rendszer, megtérülés.

11. A villamos energetika aktuális fejlődési irányai

Villamos vontatási alapismeretek. Smart Grid koncepció (hálózati elemek, üzemeltetés, rendszerirányítás). Okos mérés. Fogyasztói befolyásolás. E-mobilitás hálózati hatásai.

Gyakorlatok tematikája:

1. Kisfeszültségű hálózat (családi ház, irodaház, közcélú hálózat) méretezése

2. Hálózatszámítás módszerei szimmetrikus körülmények között (közös feszültségszint, v.e.)

3. Aszimmetrikus zárlatok számítása szimmetrikus összetevőkkel

4. Feszültségesés számítása sugarasan táplált fogyasztó figyelembevételével. Fázisjavítás.

5. Transzformátorok a hálózaton (melegedés, veszteségek), csillagpontkezelés

6. Nagyvasúti vontatás, mint aszimmetrikus fogyasztói rendszer

7. Háztartási méretű napelemes kiserőmű méretezése, hálózati hatása

Laboratóriumi mérések tematikája:

a) Átviteli hálózati távvezeték modelljén ABCD láncparaméterek meghatározása

b) Átviteli hálózati távvezeték modelljén hullámimpedancia, befutási idő és teljesítményáramlási jellemzők meghatározása

c) Aszinkron gép üresjárási, rövidzárási és terhelési mérése

d) Szinkrongép üresjárási és rövidzárási mérése, szinkronizálása

e) Szabadvezetékek védelme közvetlen villámcsapás ellen. A villámimpulzus induktív csatolásával keletkező túlfeszültség és áram

f) Koronaveszteség vizsgálata nagyfeszültségű sodronyon és szerelvényein. Nagyfeszültségű feszültség alatti munkavégzés elektrosztatikus védőruházatának védőhatásának vizsgálata

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás, kiscsoportos egyéni ill. vezetett gyakorlat, kiscsoportos laboratóriumi mérések

10. Követelmények Szorgalmi időszakban: 2 db zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)

11. Pótlási lehetőségek

A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyik pótlására.

A sikertelen pótzárthelyi a pótlási időszakban ismételten pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén előzetesen egyeztetett időpontban konzultációt biztosítunk.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	20
Felkészülés zárthelyire	24
Házi feladat elkészítése
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	20
Vizsgafelkészülés
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Raisz Dávid, docens, VET

IMSc tematika és módszer

Emelt szintű gyakorlatok és laborok, amelyek során a gyorsabb haladás több, összetettebb feladat megtárgyalását, megoldását tesz lehetővé.

A programban résztvevő hallgatóknak elkülönített gyakorlatot és laboratóriumi foglalkozást tartunk. A gyakorlatok és a laboratóriumi foglalkozások anyaga a törzsanyag szempontjából nem tér el a programban nem résztvevő hallgatókétól. Az eltérések az alábbiakban foglalhatók össze:

* Gyakorlatok: alapszintű feladatokkal rövidebben foglalkozunk. A hallgatók több, ill. összetettebb mérnöki gondolkodást igénylő feladatot kapnak.

* Laboratórium: a távvezeték paraméter mérés kiegészítése egy további mérési feladattal.

Külön szorgalmi feladat meghirdetése a teljes hallgatóságnak. Ez a feladat nem számít bele a félévközi jegybe, kizárólag IMSc pontok szerezhetők vele, nemcsak a programban résztvevő hallgatók részéről.

IMSc pontozás

A megszerezhető IMSc pontok száma legfeljebb 20.

IMSc pontokat a hallgatók zárthelyin (legfeljebb 2x8 pont), és félévközi szorgalmi feladat megoldásával (legfeljebb 4 pont) szerezhetnek.

A zárthelyin a normál követelményhez tartozó feladatokon túlmenő, további egy feladat megoldásával szerezhető meg a fenti pontszám, ha a hallgató enélkül jeles eredményt ért el.

Ha valamely számonkérésen a hallgató szerzett IMSc pontokat, akkor az IMSc pontjainak növelése nem lehetséges e számonkérés újbóli teljesítésével.

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.