Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Az elektromágneses tér jelenségei, fogalmai és törvényei, az elektrotechnikában alkalmazott vezető-, szigetelő- és mágneses anyagok tulajdonságai, a hálózatelmélet alapjai, a hálózatanalízis módszerei.

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

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 megadása. Az üzemzavari aszimmetrikus állapotokra vonatkozó legfontosabb kérdések tárgyalása az elosztói és fogyasztói hálózatok szempontjából. A feszültségminőségre és a szolgáltatás biztonságára vonatkozó követelmények. A villamos hálózatok és berendezések által okozott villamos és mágneses erőterek egészségi hatásai és EMC vonatkozásai. Betekintés nyújtása a villamos energetika fő területein (termelés, szállítás, szolgáltatás, környezeti hatások) megnyilvánuló paradigmaváltásba, a Smart Grid koncepció lényegébe és a legújabb fejlődési irányokba.

A) Az előadások tematikája

1.      Bevezetés (1 előadás)

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 (1 előadás)

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

3.      Hálózatszámítási módszerek (2 előadás)

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 (1 előadás)

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

6.      Hálózat üzemvitele (1 előadás)

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. A teljesítmény-átvitel korlátai. Feszültség- és szinkron stabilitás. A feszültség- és meddőteljesítmény szabályozás alapkérdései. Flexibilis váltakozóáramú átviteli (FACT) módszerek. A diszperz energiatermelés és megújuló energiaforrások (szélenergia) kihatásai a rendszer stabilitásra és szabályozásra.

8.      A villamosenergia-szolgáltatás minőségi követelményei (1 előadás)

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

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

 A vezetékek és kábelek erőterének jellemzése, csökkentésének lehetőségei. Berendezések mágneses terének jellemzése. Az erőterek élettani hatásainak fizikája, egészségi határértékek. EMC vonatkozások és határértékek.

9.      A villamos energia ára, díjszabások, piaci alapfogalmak (1 előadás)

Villamosenergia számla tartalma lakossági és ipari fogyasztók esetén.

10.  Háztartási méretű kiserőművek csatlakozása, hálózati hatásai (1 előadás)

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

11.  A villamos energetika aktuális fejlődési irányai (1 előadás)

Villamos vontatási alapismeretek.

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

B) Gyakorlatok témakörei:

(1)        Hálózati elemek modellezése szimmetrikus körülmények között. Névleges adatok értelmezése és alkalmazása, nagyságrendek érzékeltetése. Zárlati teljesítmény.

(2)        Többfeszültségszintű hálózat modellezése viszonylagos egységek segítségével. Fogyasztó ellátása sugaras hálózaton. Feszültségviszonyok elemzése, áramok, teljesítmények számítása. Háromfázisú zárlat.

(3)        Szimmetrikus összetevő transzformáció alkalmazása. Aszimmetrikus rendszer szimm. összetevőinek meghatározása, szimmetrikus összetevőkből fázismennyiségek számítása. Vonali- és fázisfeszültségek. Hálózat különböző sorrendű modelljei.

(4)        Feszültségesés számítása sugarasan táplált fogyasztó figyelembevételével. Fázisjavítás. Hálózati veszteség számítása.

(5)        Háromfázisú nullavezetős táplálás kiegyenlített és nem kiegyenlített fogyasztói terhelésnél fázismennyiségekkel és szimmetrikus összetevők alkalmazásával. Áramok, feszültségek, teljesítmények meghatározása csillagponti nullavezetővel és anélkül.

(6)        Aszimmetrikus zárlat (egyfázisú földrövidzárlat) számítása szimmetrikus összetevők segítségével. Bauch paradoxon. Transzformátorok delta tekercselésének szerepe.

(7)        Vonali feszültségről táplált egyfázisú vasúti terhelés, áram- és feszültség aszimmetriája.

C) Laboratóriumi gyakorlatok témakörei:

 Az előadások megfelelő fejezeteihez illeszkedő laboratóriumi foglalkozások

Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk, esettanulmányok. Gyakorlat: az előadások témaköreihez illeszkedő számpéldák kidolgozása. Laboratóriumi gyakorlatok: az előadások megfelelő fejezeteihez illeszkedő  laboratóriumi foglalkozások.

a) A szorgalmi időszakban:      

A nagyzárthelyi (vagy a pótzh) sikeres (legalább elégséges szintű) teljesítése.

Részvétel a laborfoglalkozásokon.

Jelenlét a gyakorlatok legalább 70%-án.

b) A vizsgaidőszakban:

Írásbeli vizsga szóbeli kiegészítés lehetőségével (ha az írásbeli eredménye legalább elégséges, akkor a vizsgaeredmény legfeljebb egy jeggyel változtatható a szóbelin).

c) A végső érdemjegy kialakításának módja:

Amennyiben a vizsgán kapott jegy legalább elégséges, akkor annak érdemjegye 70% súllyal, és a nagyzárthelyi (vagy a pótzárthelyi) érdemjegye 30% súllyal. Elégtelen vizsgajegy esetén a végső érdemjegy elégtelen.

A zárthelyi dolgozat és a mérések pótlására a szorgalmi időszakban egy pótzárthelyi illetve egy pótmérési alkalmat biztosítunk.

Zárthelyik és vizsgák előtt meghirdetett időpontokban, előadások és gyakorlatok után személyesen, ill. email-en előre egyeztetett időpontban.

-        Az előadások Power-point anyaga.

-        Jegyzet: Villamos energetika I. és III. (Nyomtatott és elektronikus formában)

-        Tankönyv: Geszti P.O.: Villamosenergia-rendszerek I.

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.

A megszerezhető IMSc pontok száma legfeljebb 25.

IMSc pontokat a hallgatók zárthelyin (legfeljebb 10 pont), vizsgán (legfeljebb 10 pont) és félévközi szorgalmi feladat megoldásával (legfeljebb 5 pont) szerezhetnek.

A zárthelyin és a vizsgán 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.