“高壓開關檢修”教學中的實踐與體會

摘要：“高壓開關檢修”課程是南京工程學院電力工程學院開設的較為貼近工程環境的實踐教學課程，其教學目的是為了和理論課程形成互補，在工程實踐中通過對高壓開關設備的高壓導電回路及二次控制回路進行分解和組裝，同時加入幾種典型的操動機構演示操作和講解，使學生能夠對高壓開關設備有進一步的認識和理解。在實際的組裝和調試過程中培養學生自主分析問題和解決問題的能力，提高實踐教學的效果。

關鍵詞：高壓開關檢修；實踐教學；能力培養

作者簡介：程桂林（1977-），男，江蘇盱眙人，南京工程學院電力工程學院工程實訓中心，實驗師；宋維寧（1957-），男，山東五蓮人，南京工程學院電力工程學院工程實訓中心，高級工程師。（江蘇 南京 210036）

基金項目：本文系2011年南京工程學院高教研究課題基金項目（項目編號：GY201105）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0049-02

高壓開關設備作為電力系統中的重要設備是電力專業“發電廠電氣部分”課程中的重要章節，是學生了解電力系統構成及相關運行的重要部分，在南京工程學院（以下簡稱“我校”）電力專業教學中設置了“高壓開關檢修”這門專業實踐課程就是為了讓學生在實踐的過程中更好的認識和了解高壓開關設備，從而為進一步學習電力專業打下更好的基礎，提高實際的動手能力。

一、實踐背景

電力系統及其自動化專業是一門實踐性非常強的工程學科，在完成高校基礎課程和電力專業基礎課程后便開始了電力專業課程的學習。在后面的專業課程中很多學生都發現電力課程難學、難理解、難懂，當然這種原因是多方面的，由于課程中的概念多、計算多、公式多、數學推導多，且理論性和實踐性強等因素導致了學生有畏難情緒。尤其涉及到一些具體的設備及器件選擇和校驗時更是一頭霧水，往往是能夠計算出結果但具體的作用不清楚，沒有具體的概念，只能教條的背下一些課本上的條條框框，不能真正的做到靈活掌握，這對后面的學習基本上沒有什么幫助。基于上述情況我校開設了“高壓開關檢修”實踐教學課程，目的是為了通過實踐學習能夠更好的了解各種高壓開關設備及相關概念，為后續的學習打下良好的基礎。

二、內容設置

“高壓開關檢修”課程內容包括基本理論部分、高壓開關設備介紹、實踐操作部分三個部分。在教學過程中重視基礎理論、強化實踐動手教學、引導啟發為主、不越俎代庖，在將基礎理論和高壓開關設備相關的知識介紹后放手由學生自己組裝高壓開關的一次部分和二次的控制回路。

1.基礎理論部分

主要包括電弧的形成過程，電弧的組成，電弧的熄滅原理，熄滅電弧的方法，影響電弧產生、發展與熄滅的因素。[1]

在上述的教學過程中要求學生掌握電弧部分的基本內容，這對后面介紹高壓斷路器一次部分的結構具有至關重要的作用。如介質壓力對電弧去游離的影響：

（1）當介質壓力很高時介質的密度顯然很大，從熱游離的角度分析，由于熱傳遞能力增大必然導致電弧散熱加快，因此電弧中的熱游離減小；從碰撞游離的角度來分析，由于介質的密度很大，電子的自由行程必然很小，電子在電場中所獲得的能量將有所減小導致碰撞游離的減弱；綜合熱游離和碰撞游離兩個方面的發展情況可以得出在介質壓力高時不利于電弧的產生和發展。

（2）當介質壓力適中時介質的密度適中，從熱游離的角度分析，由于熱傳遞能力減小必然導致電弧散熱減弱，因此電弧中的熱游離加強；從碰撞游離的角度來分析，由于介質的密度適中，電子的自由行程適中，電子在電場中所獲得的能量將有所增大導致碰撞游離的加劇。綜合熱游離和碰撞游離兩個方面的發展情況可以得出在介質壓力適中時有利于電弧的產生和發展。

（3）當介質壓力很低時使得介質的密度也很低，從而電子的自由行程大大增加，由于介質的密度很低導致了碰撞游離也大為降低，不利于電弧的產生和發展。

將上述的介質壓力對電弧去游離的影響結合SF6斷路器和真空斷路器滅弧室在工作狀態下的介質壓力即分別為1.5MPa和1.33×10-4pa[2]來進行講解，就能使學生比較清晰的理解為何這兩種斷路器的介質壓力設置的不同，同時也可推導出當兩種工作條件下的介質壓力受到破壞時會引起什么樣的后果；如再結合SF6斷路器介質壓力閉鎖功能對設備本體的保護這又使得課堂的內容得到了延伸，學生理解起來也更為具體和形象。

2.高壓開關設備介紹

在高壓開關設備的介紹中，既要結合理論課程同時又要力求避免將內容簡單的重復，為此我校建立了高壓開關的陳列室，在參觀陳列室的過程中將理論課程中的部分內容結合實物進行講解，使學生對高壓開關有更為感性的認識和了解。

在內容的設置上包括高壓開關的類型用途及發展史（自學）、高壓開關設備的技術參數、高壓開關的型號含義、操動機構的基本要求、操動機構的分類特點及操動機構的型號意義等。

在高壓開關設備的技術參數的講解中，對斷路器的相關參數結合實物作較為詳細的講解，如額定短路開斷電流、額定短路關合電流、熱穩定電流、動穩定電流等。通過對高壓開關設備參數的講解并結合電氣設備選擇和校驗的內容，使學生對以后的參數計算有一個較為清晰的概念，同時也能對其物理含義有清晰的了解。這樣的一個過程經歷后學生對于一些枯燥的設備參數就不再陌生，對于高壓開關設備上的一連串數字就能夠正確的解讀和理解，真正做到有的放矢。

在操動機構的部分對幾種較為典型的機構如手動、彈簧、電磁、電動機、液壓、永磁等操動機構進行介紹，聯系操動機構的基本要求并結合實際的操作，將其動作過程和性能展示在學生面前。如ZW32型真空斷路器的CTB-D型的操動機構，具有手動或直流電機儲能、彈簧儲能、手動或電磁分合閘，通過講解和實際的操作使學生對操動機構從書面上條條框框的認識上升到形象化、具體化的層面。

通過這個過程的認識和學習，使學生對高壓開關的本體有更為清晰的了解，即對于高壓開關不能僅僅停留在教學中常常提到的一些電氣參數；對于非電氣參數和操動機構的認識和學習也是高壓開關的一個重要組成部分。

3.實踐操作部分

實踐課程中的教學實物為3臺10kV少油斷路器（SN10-10）和8臺10kV真空斷路器（ZW32-12）。

在實踐操作部分主要針對高壓開關的高壓導電回路和二次控制回路進行組裝，其內容包括拆卸、組裝、檢測、通電等幾個部分。在實習教師的帶領下，對高壓導電回路和二次控制回路的構成及其各部件在其中的作用進行認識和學習，使學生能夠清楚認識到每個元件所在的位置及其在整個回路中所起到的作用，這點非常必要，因為在檢測和排除故障時，這樣學習和訓練能使學生在自主分析和反復實踐中來查找故障和排除故障，培養其分析能力和動手能力。

在這個環節中實習教師對學生提出了“三通”要求，即各個元件的功能作用能夠講的通，原理圖能夠說的通，施工圖和原理圖能夠對應通。通過實踐發現“三通”要求對于學生認識和掌握高壓導電回路和二次控制回路工作原理和各元件的作用是非常重要的。

在實踐操作部分，問題出現最多的大概就是檢測環節了。在檢測前，實習教師會針對本次實習的內容提出一些相關的檢查分析方法，如直觀法、儀表檢查法、二分法、替換法等。一旦遇到問題各個學生的表現不一，大部分學生的情況是對于發生的故障表現出思維上的混亂和行動上的消極等待，沒有較為清晰的查找及排除故障的方法和步驟。當這種情況發生時實習教師給學生的建議是：根據故障所體現出來的現象，從掌握的知識中，列出可能發生該故障的幾種情況，再從最可能的情況開始檢查，由簡單到復雜。這個建議的主要目的是幫助學生能夠在故障的情況下，及時的整理自己的想法，較為快速的確定查找故障的辦法。

在保證安全的前提下，通電過程是一個非常必要的過程，這個過程不僅僅是檢驗學生的勞動成果，更為重要的是建立學生在動手能力方面的信心，克服“畏電”情緒。當高壓開關設備能夠在學生發出的分合閘指令的情況下正確動作，這在培養學生的專業認可度和自信心這個層面是非常有幫助的。

三、高壓開關檢修實踐教學的體會

在與學生的交流中發現，一些學生在學習電力專業的過程中非常重視各種計算。無可厚非的是電力專業的學習中存在大量的計算，但使人百思不得其解的是他們只是看重計算其本身，對于結果是否和答案一致尤其重視，而對于計算過程中所體現出來的物理意義和專業理論往往不甚清晰。這樣的后果是對于經過復雜計算的結果在運用上顯得無所適從。

在教學中發現一些學生對專業課程之間的聯系不能相互的連貫。比如對電力系統分析和發電廠電氣部分之間的聯系和涉及到的一些計算，不能很好的借鑒和運用，說明部分學生學習的主動性還是較差。

基于上述情況，實踐教學的目的和意義就比較突出了。在實踐教學環節所涉及的模型和實物具有可視性和可操作性，對理論教學作了有益的補充；[3]根據理論教學中所教授的原理和計算及其結果，在高壓開關設備參數中得以驗證和解釋，使學生能夠更加清晰的了解設備參數的物理含義和一些相關的選擇與校驗的計算目的。

實踐教學是培養學生的一個重要環節，不能說經過實踐教學環節就能使學生具有某種能力，這是不現實的，但我們可以在一個實踐教學的過程中灌輸一些想法，[4]比如前面提到的“三通”要求以及在排查故障時所提出的“由簡單到復雜”的排查步驟，這都可以作為一個解決此類問題的思路加以強化，經過反復訓練便能使其能力有所提高。知識的傳授在某種程度上來說可以快速的完成，而能力培養是相當困難的。

四、結束語

2010年我校作為教育部第一批卓越工程師教育培養計劃高校，秉承“學以致用”的原則，開展了各種形式的實踐教學，并取得了良好的效果。

實踐教學作為理論教學的一個有益的補充，在形式上不能空洞無物，即要有相當的物質條件和實習環境；在內容上不能是理論教學的一個簡單的重復，應該是一個專業聯系的紐帶，即通過一個工程環境能夠將學生所學習的專業課程作一個有機的聯系和融合，使學生認識到他們所學習的內容是一個有機的整體，而非孤立的個體從而更好的學習本專業。

參考文獻：

[1]姚春球.發電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]林莘.永磁機構與真空斷路器[M].北京：機械工業出版社，2003.

[3]李文軍，潘嵐，周靜偉.集中性實踐教學環節的改革研究[J].教學研究，2010，（5）：62-65.

[3]尉耀元，馬文勇，孫煒英.工程實踐能力訓練教學改革初探[J].中國電力教育，2012，（19）：92-93.

（責任編輯：孫晴）