Гидроэнергетика в АУЭС

Описание образовательной программы 6B07122 Гидроэнергетика в АУЭС

Цель образовательной программы заключается в формировании у выпускников не только специализированных знаний и навыков по направлению b062 «электротехника и энергетика», но и общих и базовых компетенций, основанных на общенаучных знаниях. Приобретение данных компетенций способствует социальной мобильности выпускников и обеспечивает их устойчивость на рынке труда. Кроме того, образовательная программа также нацелена на формирование профессиональных компетенций, специфичных для работы в области гидроэнергетики. Они позволяют выпускникам успешно трудиться в различных сферах, связанных с гидроэнергетикой, в том числе в решении современных энергетических, водохозяйственных и водно-энергетических задач, возникающих при эксплуатации и проектировании параметров и режимов работы гидроэлектрических станций.

Языки обучения: русский, казахский, английский.
Срок обучения: 4 года.

Вузовский компонент — обязательная общеобразовательная дисциплина.

• Модуль вузовского компонента ООД (Основы этики и антикоррупционной культуры, экология и безопасность жизнедеятельности). Учебный курс, позволяющий помочь студенту получить знания о государственных мерах противодействия коррупции, дает возможность понимания сущности современных мировоззренческих проблем, их источников и теоретических вариантов решения, а также принципов и идеалов, определяющих цели, средства и характер деятельности людей. Изучает воздействие технологических процессов на состояние окружающей среды, виды и источники загрязнений, способы и методы очистки, категорирование экологической опасности производства и санитарно-защитных зон, а также параметры и характеристики чрезвычайных ситуаций различного характера, прогнозирование их последствий, методику определения количества и структуры потерь.

Вузовские компоненты — перечень базовых учебных дисциплин для освоения образовательной программы.

1. Вероятность и статистика. Курс предназначен для обучения студентов статистическим методам и построению моделей с применением различных тестов: T-тест, F-тесты, S-подпись и т. Д. Основные понятия теории вероятностей и соответствующие правила также вводятся и поясняются на примерах.
2. Гидромеханика. Предмет, методы и аксиоматика гидромеханики. Физические свойства жидкостей. Модели жидких сред. Жидкая частица и жидкий объем, местная мгновенная скорость. Метод Эйлера описания движения жидкости; ускорение жидкой частицы, понятие установившегося течения; линии и трубки тока, их свойства; расход жидкости. Явление турбулентности: число Рейнольдса и его физический смысл; режимы течения жидкости; структура и характеристики турбулентного потока. Условие сплошности и явление кавитации. Основная формула гидростатики; абсолютное, вакуумметрическое, избыточное давления; пьезометрическая, вакуумметрическая, приведенная высоты. Понятие о напоре. Относительный покой жидкости. Силы давления: общие выражения для сил давления; силы равномерно распределенного давления; силы давления на плоские стенки в тяжелой жидкости; силы давления на криволинейные поверхности в тяжелой жидкости, тело давления.
3. Дискретные структуры. Курс дискретных структур охватывает следующие темы: множества, функции, отношения, логики высказываний, подсчет, методы доказательства. Булевы алгебры и соответствующие модели, такие как логические элементы и схемы.
4. Дифференциальное и интегральное исчисление I. Курс дает знания и навыки работы с пределами и непрерывными функциями; вводит студента в дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной, как использовать аппарат производных для исследования свойств функций, а также применений производной и интеграла для решения практических задач.
5. Дифференциальное и интегральное исчисление II. Курс предоставляет знания и навыки использования основ последовательностей и рядов;дифференциального и интегрального исчисления многих переменных и их применений в задачах оптимизации и естественных науках.
6. Дифференциальные уравнения. Курс предназначен изучение базовых понятий теории дифференциальных уравнений и освоение основных приемов решения практических задач по темам дисциплины.
7. Линейная алгебра. Цель курса дать элементарное ведение в основные темы линейной алгебры: матричное исчисление систем линейных уравнений, векторные пространства и линейные отображения, собственные значения и вектора и т.д.
8. Математический анализ комплексного переменного. Курс включает знание основных понятий теории функции комплексного переменного, таких как: комплексные числа, функции комплексного переменного, аналитические функции, ряды аналитических функций, теория вычетов, преобразование Лапласа и операционное исчисление.
9. Монтаж, наладка низковольтного электрооборудования. Владение способами сращивания и пайки проводов низкого напряжения зарядки и установки осветительной арматуры (нормальной и пылезащищенной с лампами накаливания), а также электрических звонков и других приборов сигнализации.
10. Основы научного исследования и академическое письмо. Дисциплина представляет собой комплекс теоретического материала и практических примеров, необходимых для освоения принципов и способов представления данных в академическом письме. Уделено особое внимание на алгоритм действий для написания научных статей и научно-исследовательских работ. Отрабатываются такие навыки, как постановка целей и задач, описание методик исследования, описание статистической информации, графиков и диаграмм, формулирование выводов исследования, реферирование научной литературы, оформление ссылок на источники и другие.
11. Основы построения SCADA систем в электроэнергетике. Приводятся сведения о современных компонентах SCADA-систем. Изучение методов построения эффективных систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами, с использованием программно – аппаратных комплексов SCADA. Изучаются принципы построения промышленных SCADA-систем, промышленные интерфейсы и контроллеры, работающие под управление SCADA-систем, устройство, принцип действия и основные характеристики программируемых технологических контроллеров, структур и функциональные возможности современных технологических SCADA систем.
12. Подготовка к тестам. Содержание курса нацелено на развитие компетенции студентов, необходимых для прохождения стандартизованных тестов на английском языке. Курс включает основные стратегии развития навыков аудирования и чтения в объеме международных требований, изучения грамматики, расширения словарного запаса, совершенствования навыков письма.
13. Теоретические основы электротехники 1. Изучается свойства и методы расчёта линейных электрических цепей при постоянных токах и напряжениях; методика расчёта электрических цепей однофазного синусоидального тока в комплексной форме; схемы соединения и расчёт симметричных и несимметричных режимов трёхфазных цепей со статической нагрузкой. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, Electronics Workbench.
14. Теоретические основы электротехники 2. Цель дисциплины — изучение переходных процессов в линейных электрических цепях, теории четырехполюсников и электрических фильтров, цепей с распределенными параметрами. Задачи дисциплины – подготовить студентов на основе знаний качественных и количественных сторон установившихся и переходных процессов, происходящих в различных электротехнических установках
15. Физика 1. Основы молекулярно-кинетической теории, тепловые процессы в газах, термодинамические обратимые и необратимые процессы, квантовые статистики и их применение. Основное уравнение состояния идеального газа, изопроцессы, три начала термодинамики, тепловые двигатели и их эффективность.
16. Физика 2. Курс знакомит студентов с основными свойствами волн и колебаний, законами оптики, основными свойствами квантовой механики и ядерной физики.
17. Химия. В дисциплине изучаются свойства и структура материалов, основы теории сплавов, железо и его сплавы, композитные и неметаллические конструкционные материалы, изоляционные материалы для теплоэнергетического оборудования.
18. Экономика отрасли, предпринимательство, лидерство и инновации. Освоение концепции современной экономики, перехода экономики Казахстана на принципиально новую траекторию развития. Организация предпринимательской деятельности по производству и реализации востребованной конкурентоспособной продукции. Изучение основных теорий мотивации, лидерства для решения управленческих задач. Владение современными технологиями управления персоналом. Изучение основных моделей инновационного развития, методов реализации инноваций; взаимосвязей инновационной активности и конкурентоспособного развития предприятий.
19. Электрическая часть гидроэлектрических установок. Схемы выдачи мощности электрических установок. Схемы выдачи мощности ГЭС. Выбор структурной схемы электрических установок. Электротехническое оборудование электрических установок: трансформаторы, гидрогенераторы, коммутационные аппараты, кабели. Анализ и оценка состояния и свойств электротехнических материалов электрических машин и коммутационных аппаратов при воздействии на них различных эксплуатационных факторов. Распределительные устройства электрических установок Схемы распределительных устройств. Типовые группы схем, их характеристики, условия функционирования и область применения. Токи короткого замыкания. Методы и средства ограничения токов короткого замыкания. Расчетные условия для выбора электротехнического оборудования электрических установок. Методика выбора электротехнического оборудования электрических установок.
20. Электрические машины. Рассматриваются основы общей теории электрических машин, принцип работы различных видов машин – трансформаторов, асинхронных машин, синхронных машин и машин постоянного тока. Приводится краткое описание и особенности конструкции каждого вида электрических машин, их значение и области применения. Рассматриваются рабочие характеристики типов электрических машин и на этой основе делаются выводы об их преимуществах и недостатках.

Компоненты по выбору – перечень базовых учебных дисциплин, которые можно выбрать самостоятельно.

1. Анализ электрических цепей и электромагнитного поля. Изучаются: методика расчёта несимметричных режимов трёхфазных цепей с динамической нагрузкой методом симметричных составляющих; особенности анализа электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях; анализ нелинейных цепей постоянного и переменного токов; расчёт магнитных цепей; теория электромагнитного поля. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторныхзанятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, ElectronicsWorkbench.
2. Малая гидроэнергетика и водные ресурсы. Рассмотрение принципов преобразования водной энергии потоков в электрическую при различных схемах использования водной энергии. Изучение основных способов концентрации водной энергии и характеристики водохранилищ при различных схемах. Изучение гидрологических основ гидроэнергетики и возможности статистического метода моделирования при расчете гарантированных расходов. Расчет основных гидротехнических сооружений и выбор технологического оборудования ГЭС. Изучение вопросов проектирования малого водохранилища комплексного назначения, оценка всех водопользователей и водопотребителей, выявление энергетики створа ГЭС и выбор основного оборудования малой ГЭС, оценка экономических показателей.
3. Основы микропроцессорной техники. Дисциплина рассматривает теоретические основы преобразования информации, логические основы построения микропроцессорных систем (МПС), архитектуру МПС, схемную реализацию отдельных узлов МПС. Изучается использование Assembler для реализации алгоритмов управления в микропроцессорных системах.
4. Системы накопления энергии. Системы накопления энергии (СНЭ) в различных формах, таких как потенциальная, электромагнитная, электрохимическая, кинетическая, химическая, тепловая. СНЭ с использованием литий-ионных, постлитиевых, металл-воздушных аккумуляторов, конденсаторов, супермаховиков, сжатого воздуха, гидроаккумуляторов, проточных редокс-систем, супермагнитов, водорода и т. д. СНЭ как ключевое решением для глобальной энергетики, в вопросах резервирования баланса энергомощностей в контексте интеграции масштабных мощностей на основе ВИЭ в энергетические системы.
5. Собственные нужды тепловых, атомных и гидравлических станций и подстанций. В дисциплине рассматриваются назначение и устройство машин и механизмов собственных нужд, обеспечивающих технологический цикл производства и преобразования электрической и тепловой энергии на электрических станциях, и схемы электроснабжения приводов этих аппаратов. Приведены нормативно-справочные материалы для проектирования схем собственных нужд станций различного типа.
6. Теория автоматического управления. Излагаются вопросы расчета свободных и вынужденных движений координат линейных динамических систем автоматического управления. Приводятся алгебраические и частотные методы, а также метод корневого годографа исследования устойчивости систем; методы анализа качества и синтеза корректирующих устройств систем; номограммы анализа и синтеза линейных систем. Исследование систем проводиться в программируемом комплексе МATLAB Simulink.
7. Техника безопасности в энергетических установках. Дисциплина ставит своей целью изучить защиту от электромагнитных полей, действие на человека электрического тока, сопротивление тела человека электротоку, схемы прикосновения человека к электросети, напряжение прикосновения и шаговое напряжение, классификацию электроустановок, технические защитные меры от поражения электротоком, защитные средства, применяемые в электроустановках, требования, предъявляемые к электроперсоналу, оперативное обслуживание и осмотр электроустановок, порядок и условия производства работ в электроустановках, организационные мероприятия, технические мероприятия, первую помощь пострадавшим от электротока.
8. Электропривод. В дисциплине изучаются структуры, характеристики и режимы работы различных систем автоматизированного электропривода. Рассматриваются методы расчета параметров, статических и динамических характеристик, выбора элементов автоматизированного электропривода различного назначения. Теоретические знания подкрепляются мощным лабораторным практикумом. Современные стенды с применением отработанных методик позволяют приобрести навыки работы с автоматизированными электроприводами ведущих мировых производителей.

Вузовские компоненты

1. Гидротехнические сооружения ГЭС. Общие сведения о гидротехнических сооружениях в составе энергетических гидроузлов. Условия работы гидротехнических сооружений и принципы их проектирования. Водоподпорные и водосбросные сооружения. Грунты основания и классификация плотин. Расчеты энергетических сооружений. Нагрузки и воздействия на энергетические сооружения.. Здания ГЭС и ГАЭС в том числе малых и микро-ГЭС. Конструкции зданий гидроэлектростанций с учетом напора, расхода, вида основания. Напорные станционные водоводы ГЭС и ГАЭС. Водоприемники деривационных ГЭС и ГАЭС.
2. Основы релейной защиты электроэнергетических систем. Ставит целью ознакомить студентов с основными задачами возложенными на релейную защиту. Изучаются основные виды релейной защиты и конструктивные особенности их элементов. Рассматриваются различные схемы защит линий, трансформаторов, двигателей и генераторов.
3. Силовая электроника. Изучается принципы работы систем построенных на базе силовых полупроводниковых приборов, используемых в электроэнергетике, расчеты и выбор силовых приборов и преобразователей; использование теоретических и практических материалов по силовым преобразователям для проектирования, монтажа и наладки электропривода, вставок постоянного тока, систем питания; проведение испытаний силовых преобразователей, обработки, анализа и представления результатов экспериментальных исследований.
4. Электрические сети и системы. Изучение конструктивных особенностей и физических принципов построения электрических сетей и систем. Освоение современных методов расчета режимов в электрических сетях и системах. Основные требования к качеству электроэнергии и способов их поддержания в электрических сетях. Принципы и средства регулирования частоты и напряжения. Применение программ RastrWin и PSCAD при расчетах режимов в электрических сетях и системах. Оптимизация режимов работы по реактивной мощности и напряжению.
5. Электроснабжение удаленных объектов. Дисциплина ставит своей целью изучить основы выработки, передачи и распределения энергии для удаленных объектов, характеристики потребителей электроэнергии, требования к надежности систем, применяемые аппараты коммутации и защиты, выбор оборудования. Изучаются принципы расчета электрических нагрузок на разных уровнях напряжения; способы компенсации реактивной мощности, выбор силовых и измерительных трансформаторов, основы составления однолинейных схем для удаленных объектов.

Компоненты по выбору

1. Вспомогательное и гидромеханическое оборудование ГЭС. Структурно-функциональное представление систем основного и вспомогательного оборудования ГЭС. Основные принципы автоматического управления и регулирования режимов работы агрегатов ГЭС. Функции основного и вспомогательного оборудования. Состав вспомогательного оборудования. Регуляторное оборудование, Масляное хозяйство ГЭС, Пневматическое хозяйство ГЭС, Техническое водоснабжение ГЭС, Затворы, сороудерживающие решетки и подъемно- транспортное оборудование ГЭС. Основы автоматизации управления и проектирования вспомогательного оборудования ГЭС
2. Геодезия и инженерная гидрология. Геодезические работы при строительств плотин, гидротехнических сооружении. Геодезические работы при монтаже гидротехнических энергоагрегатов. Задачи и классификация гидрологических прогнозов. Оценка достоверности прогнозов. Гидрологические прогнозы. Речная система, гидрологическая сеть, речной бассейн. Типы водосбросов и водоразделов. Расход стока, объем стока, модуль стока, слой стока, коэффициент стока, норма расхода и объема, модульный коэффициент стока. Климатические, физико-географические и антропогенные факторы формирования речного стока. Измерение уровней, скоростей течения и расходов воды.
3. Диагностика, ремонт и эксплуатация электрооборудования ГЭС. Рассмотрения эксплуатации, обслуживания и диагностики электрооборудования ГЭС. Основные сведения о типах и конструктивных особенностях воздушных и кабельных линиях электропередачи, силовых трансформаторов и генерирующих электрооборудовании гидроэлектростанции, подстанций и распределительных устройств. Особенности эксплуатации, обслуживания и ремонта электрооборудования возобновляемых источников энергии. Составление графика планово-предупредительных работ. Нормативы на технический осмотр и текущий ремонт гидроэлектрооборудования. Методы профилактики и диагностики гидроэлектрооборудования. Электротехнические службы по эксплуатации гидроэлектрооборудования
4. Коммутационные аппараты и измерение электрических величин. Дисциплина ставит целью ознакомить студентов с коммутационными электрическими аппаратами, применяемыми в производстве, транспорте, распределении и потреблении электрической энергии, принципом действия, гашения дуги, конструкцией этих аппаратов, а также их основными характеристиками и условиями выбора, методами испытаний. Дисциплина также знакомит с методами измерения основных электрических величин, конструкцией и применением основных измерительных устройств, в том числе электронных и цифровых, многофункциональных приборов, современными измерительными трансформаторами.
5. Монтаж и наладка электрооборудования ГЭС. Ознакомление с назначением и конструкцией основного оборудования ГЭС. Знакомство с изготовлением гидроэнергетических установок, с производством и заводской логистикой. Исследование уровней логистики монтажа и наладки гидроэнергетического оборудования на ГЭС. Способы доставки грузов на монтажную площадку ГЭС. Особенности наладки и монтажа гидроэнергетического оборудования. Технология выполнения монтажа оборудования. Монтажные таблицы и монтажные графики.
6. Основы теории гидромашин. Классификации гидротурбин. Особенности процесса преобразования энергии потока в механическую энергию на валу у реактивных и активных гидротурбин. Рабочие органы гидротурбин. Основные рабочие параметры гидротурбин. Принципиальные схемы реактивных и активных гидротурбин. Области использования по напору гидротурбин различных классов и систем. Способы регулирования расхода и мощности в гидротурбинах. Типы гидрогенераторов. Параметры гидрогенераторов. Конструкции гидрогенераторов. Статор гидрогенератора, и элементы его конструкции. Ротор генератора и элементы возможные конструктивные решения. Параметры гидрогенераторов.
7. Проектирование и компоновка электроустановок ГЭС. Общие сведения о проектировании электростанций. Основные стадии проектирования: задание на проектирование; технический проект; рабочий проект. Основные типы электроустановок. Классификация компоновок электроустановок. Классификация конструкций РУ по способу размещения и изоляции. Требования ПУЭ, ПТЭ и других нормативных документов к конструктивному исполнению и компоновки электроустановок.
8. Разработка технологической и проектной документации. Технико-экономическое сравнение различных вариантов структурной схемы и выбор оптимального варианта. Проектирование систем электроснабжения, составные части проекта. Этапы проектирования. Рабочая документация. Системы автоматизированного проектирования объектов электроснабжения. Выбор, коммутационного и защитного электрооборудования электроподстанций и распределительных устройств.Оптимизация и примеры оценки экономической эффективности реализации проектов установок возобновляемой энергетики и проектов энергосбережения.Проект организации строительства и проект производства работ. Технология организации работ.
9. Релейная защита и системы автоматики ГЭС. Выбор устройств релейной защиты и вспомогательного оборудования в ГЭС, а также схем подключения и коммутации; составление спецификаций к проектам. Расчет уставок релейных защит; расчет несимметричных коротких замыканий и неполнофазных режимов. Все расчеты и чертежи выполняются с применением систем автоматизированного проектирования на PC. Приобретение практических навыков работы с терминалами релейной защиты ведущих мировых компаний SIEMENS, ABB, Шнейдер Электрик, SEL.
10. Электрические аппараты и измерительная техника. Дисциплина ставит целью ознакомить студентов с классификацией электрических аппаратов, применяемых при производстве, передаче, распределении и потреблении электрической энергии, их конструкцией, характеристиками и основными параметрами, принципом действия, условиями выбора, а также принципами элементарных испытаний. Дисциплина также знакомит с основными измерительными устройствами: щитовыми, измерительными приборами с функцией передачи информации, многофункциональными измерительными приборами, современными измерительными трансформаторами.