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

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Villamos berendezések és szigetelések

    A tantárgy angol neve: Electrical Equipment and Insulations

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. november 22.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnök Szak

    Fenntartható villamos energetika Specializáció
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIVEAC11 5 2/2/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Cselkó Richárd,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://vet.bme.hu/oktatas/tantargyak/?training_level=&category=3
    4. A tantárgy előadója Dr. Cselkó Richárd, egyetemi adjunktus, Villamos Energetika Tanszék
    Dr. Kiss István, egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék
    Dr. Szedenik Norbert, t. egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít A tantárgy a közös tárgyak közül elsősorban az Elektrotechnika és a Villamos Energetika tantárgyakban tanult ismeretekre épít, továbbá alkalmazza a korábban tanult hálózatszámítási ismereteket. 
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    (Szakirany("AVIN22-INNOVTECHBER", _) VAGY

    Szakirany("AVIN22-VILLGEPHAJT", _) VAGY

    Szakirany("AVIN22-SMARTGRID", _) VAGY

    Szakirany("AVINsmartgrid", _) VAGY
    Szakirany("AVINvillgephajt", _) VAGY
    Szakirany("AVINvillszigr", _) VAGY

    Szakirany("VIABV2022-SUSTEN", _) VAGY
    Szakirany("VIABV-SUSTEN", _))


    VAGY

    ((Training.Code=("5NAA7")
    VAGY
    Training.Code=("5NAA8"))
    ÉS
    Felevstatusz((Term))="Aktív (Nemzetközi program)")

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

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

    Ajánlott:
    Jelek és Rendszerek 2, Méréstechnika 
    7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célja megismertetni a hallgatókat a villamosenergia-hálózat alkotóelemeivel, azok szerkezeti felépítésével, szerepével, alkalmazási követelményeivel és a legfontosabb fizikai jelenségekkel. A gyakorlatok a fenti jelenségekkel kapcsolatos számítási feladatokat veszik végig, kisebb mértékben új anyagokkal bővítve a tanultakat. Tárgyaljuk a szabadvezetékek, kábelek, kapcsolókészülékek, túlfeszültség-korlátozók és transzformátorok felépítését. A nagyfeszültségű technika és a szigeteléstechnika alapjait, beleértve a szigetelések igénybevételeit és a szigetelőanyagokban lezajlódó folyamatokat mind kis-, mind nagy villamos térerősségek esetén. Az átütéshez vezető folyamatokat, illetve a villamos ív tulajdonságain keresztül a kisülésfizikát. A villamos áram okozta melegedés számítását zárlati és normál üzemi körülmények között. A villamos áram által okozott erőhatásokat. A kapcsolókészülékek és a hálózat kölcsönhatásait. 
    8. A tantárgy részletes tematikája Az előadások tematikája

    A villamosenergia-hálózat berendezéseivel kapcsolatos általános követelmények (1 előadás)
    A villamosenergia-hálózatot alkotó berendezés típusok, ezek közös jellemzői, specifikációja. Megbízhatósággal kapcsolatos elvárások.

    Ívfizika, ívvédelem (1 előadás)
    A villamos ív definíciója és elhelyezése a különböző kisülés típusok között. Az ív kialakulásának, fennmaradásának és oltásának fizikája. A villamos ív, mint áramköri elem. A villamos ív veszélyei az emberre és az azok elleni védekezés.

    Az átviteli hálózat készülékei (1 előadás)
    Nagyfeszültségű megszakítók, szakaszolók és tokozott kapcsolóberendezések felépítése. A kén-hexafluorid gáz jellemzői és kezelése.

    Középfeszültségű berendezések és olvadóbiztosítók (1 előadás)
    Középfeszültségű épített cellás, illetve fémtokozott kapcsolóberendezések felépítése. Középfeszültségű kisolajterű, illetve vákuummegszakítók felépítése. Olvadóbiztosítók felépítése és működése.

    Kisfeszültségű készülékek, kiválasztási szempontok (1 előadás)
    Kisfeszültségű hálózaton előforduló kapcsolókészülék típusok és azok szerepe. A szelektivitás fogalma és megvalósításai.

    Nagytranszformátorok felépítése és szigetelési rendszere (1 előadás)
    Nagytranszformátorok részei és a benne alkalmazott szigetelőanyag-típusok. A főszigetelés és az átvezető szigetelők felépítése.

    Szabadvezetékek és kábelek (1 előadás)
    Szabadvezetékek szerkezeti elemei, sodrony típusok. A szabadvezetéki szigetelők típusai. Kompozit szigetelők felépítése. Kábelek felépítése és a különböző feszültségszinteken megoldandó fizikai problémák.

    Szigetelések feladatai, igénybevételei. Szigetelési szintek koordinálása (1 előadás)
    A szigetelőanyagokat érő környezeti, villamos, mechanikai és termikus igénybevételek. Többlépcsős túlfeszültség koordináció. A szigetelőanyagokat érő villamos igénybevétel számítása, a villamos tér optimalizálása.

    A szigetelésekben végbemenő folyamatok kis térerősségek esetén (vezetés, polarizáció) (1 előadás)
    A szigetelőanyagokban bekövetkező vezetés fizikai folyamata és függősége különböző környezeti paraméterektől. A polarizáció globális és mikrojellemzői, valamint frekvenciafüggése.

    Kisülési jelenségek gázszigetelőkben (1 előadás)
    Nem önfenntartó és önfenntartó kisülések. Töltéshordozó keletkeztető és megszüntető folyamatok. Koronakisülés, pamatos kisülés és az átütés Townsend illetve Raether-Meek. elmélete.

    A folyékony és szilárd szigetelőanyagokban végbemenő folyamatok nagy térerősségek esetén (1 előadás)
    Folyadékok átütése technikai tisztaságú és szennyezett szigetelőanyagokban. A szilárd szigetelőanyagok tisztán villamos és hő-villamos átütése.

    Túlfeszültség-levezetők és korlátozók felépítése és működése (1 előadás)
    Szikraközös túlfeszültség-levezetők felépítése. Fémoxid túlfeszültség-korlátozók felépítése és működésének fizikája.

    Nagyfeszültség előállítása és mérése (1 előadás)
    Nagy váltakozó, egyen és impulzusfeszültség előállítása. Kapacitív, rezisztív és kompenzált osztók. Effektív és csúcsérték mérése nagyfeszültség esetén. Generátor elven működő voltmérők.

    A gyakorlatok részletes tematikája:

    Zárlati rákapcsolás számítása váltakozóáramú körben.

    Visszaszökő feszültség számítása kapocszárlat, távoli zárlat és veszélyes zónában bekövetkező zárlat esetén.

    Ívoltás számítása egyenáramú kapcsolókészülékben.

    Villamos kapcsolókészülékek diagnosztikai méréseivel kapcsolatos számítások

    Ipari villamos hálózatok megbízhatóságának számítása esettanulmányokon keresztül.

    Villamos tervezés megismerése gyakorlati példákon keresztül: tervrajz típusok, ábrázolási módok, tervjelek. Egyszerű terv elkészítése.

    Nagyfeszültségű szigetelés méretezése villamos igénybevételre különböző konstrukciókban.

    Villamos átütés vizsgálatok statisztikai kiértékelési módszerei.

    Nagyfeszültségű vizsgálóberendezések méretezése.

    Szigetelésdiagnosztikai és kábeldiagnosztikai számítások.

    Az áram erőhatásainak számítási módszerei.

    Melegedés számítása zárlati viszonyok között (olvadóbiztosító) illetve lassú melegedés esetén. Külső tényezők figyelembevétele, dinamikus termikus terhelhetőség számítás.

    Végeselemes térszámítási módszerek alkalmazása nagyfeszültségű problémákra


    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)
    Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk. 

    Gyakorlatok: esettanulmányok, szimulációk, példamegoldások. 
    10. Követelmények
    Szorgalmi időszakban Egy zárthelyi sikeres (legalább elégséges szintű) teljesítése.
    VizsgaidőszakbanSzóbeli vizsga, írásbeli beugróval.

    A végső jegy kialakításába a zárthelyi eredmény 10%-os súllyal, az eredményes vizsga eredménye 90%-os súllyal van figyelembe véve.


    11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi dolgozat pótlására vagy javítására a szorgalmi időszakban egy pótzárthelyi alkalmat biztosítunk. 
    12. Konzultációs lehetőségek Egyeztetés szerinti időpontban. 
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    Előadás anyagok, a tantárgy Moodle felületén 
    Horváth - Csernátony : Nagyfeszültségű Technika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1986. 
    Németh - Horváth: Nagyfeszültségű szigeteléstechnika Tankönyvkiadó, Budapest, 1990. 
    Horváth - László - Máthé - Németh: Villamos szigetelések vizsgálata Műszaki Kiadó, Budapest, 1979. 
    Horváth - Berta - Pohl: Elektrosztatikus feltöltődések, Műszaki Kiadó, Budapest, 1984. 
    Luspay szerk.: Közép és nagyfeszültségű hálózati berendezések vizsgálata, Magyar Áramszolgáltatók Egyesülete, Budapest, 2000 
    E. Kuffel, W.S. Zaengl, J. Kuffel: High Voltage Engineering – Fundamentals, Second edition 2000, Butterworth-Heinemann 
    Ruben D. Garzo: High Voltage Circuit Breakers, 2002, Marcel Dekker Inc. 
    IEEE Std 493™-2007 IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems 
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra30
    Felkészülés zárthelyire20
    Házi feladat elkészítése-
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása14
    Vizsgafelkészülés30
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Cselkó Richárd, egyetemi adjunktus, Villamos Energetika Tanszék 
    IMSc tematika és módszer

    1) Külön szorgalmi feladatok meghirdetése a teljes hallgatóságnak.

    a) Ez a feladat nem számít bele a jegybe, kizárólag IMSc pontok szerezhetők vele, nemcsak a programban résztvevő hallgatók részéről.

    2) A zárthelyiben (akár normál, akár pót) és a vizsgában egy extra feladat szerepel IP szerzése céljából

    IMSc pontozás

    IMSc pontokat a hallgatók a beadott szorgalmi feladatokra és a zárthelyiben, valamint a vizsgában szereplő külön (extra) feladat megoldására kaphatnak a következők szerint:

    Általános szabályok:

    - A tárgy követelményeinek teljesítése során összesen 25 IMSc pont szerezhető.

    - IMSc pont csak akkor szerezhető, ha az érdemjegy jeles.

    - Az IMSc pontok nem befolyásolják a jegy értékét.

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

    Az IMSc pontok számítása:

    - Szorgalmi feladat: maximum 15 IMSc pont.

    - A zárthelyiben szereplő extra feladat megoldásával 5 IMSc pont

    - A vizsgában szereplő extra feladat megoldásával 5 IMSc pont szerezhető