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关键词:继电保护;误动;分析处理
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)11-0107-02
1 故障现象及经过
漾泉蓝焰煤层气公司35 kV变电站是2012年7月才投入运行的一座新变电站,采用一台主变单母线不分段运行方式,该站共有5条10 kV出线,总负荷约为3 200 kW,馈线保护装置选用了北京清大继保电力技术有限公司的THL-302A型数字线路保护测控装置。2012年11月10日07:20,10 kV南二区624线路过流一段保护动作跳闸,运行人员对开关、断路器和保护装置进行检查均正常,对线路进行巡查,最终确定了故障为线路落鸟造成相间短路,故障点找到且已排除,09:02对线路试送电,试送不成功。保护动作数据如表1,波形如图1所示。
南二区624;事件类型:保护事件;事件时间:2012/11/10-09:02:17.056
2 故障原因分析
10 kV南二区624线路全长15.3 km,接带22台变压器,单台最大容量315 kVA,最小80 kVA,总容量为2 480 kVA,该线路平均负荷约为650 kW,平均电流52 A。该线路电流互感器采用两相星形接法,变比为200/5,选用的THL-302A型线路保护装置,具有三段低电压闭锁方向过流保护,低电压闭锁方向反时限过流保护,三相一次自动重合闸、失压保护、测控及现场总线通信等功能,过流保护的低电压闭锁和方向闭锁可单独投退。南二区624线路保护定值单如表2所示。
10 kV架空线路常见故障有单相接地、两相和三相短路等故障。该线路所投过流I段、II段保护可以保护线路相间短路故障,绝缘监察配合系统专门配置的小电流接地选线装置可判定单相接地故障,所以南二区624回路所配保护种类基本合理,能够满足线路出现的各种故障对于继电保护的需求。
上面的分析表明继电保护配置能够满足线路故障的需求,下面对继电保护的整定计算进行检查分析:空载变压器投入送电时会出现很高的励磁涌流,其幅值可以达到变压器额定电流的6~8倍同时含有大量的非周期分量和高次谐波分量,对于线路接带的多台变压器,每台变压器的励磁涌流对于整条线路的影响会因安装位置和距离电源侧的长度有所不同,南二区线路总长15.3 km,线路中后段安装的变压器对整条线路的启动电流影响较小,根据以往的经验线路的送电冲击电流按照所有变压器额定电流的3倍计算,即:I=3×2 480/10/1.732≈429.6 A,折算到二次侧i=429.6/40≈10.7 A。实际动作值为8.45 A,与计算结果基本相符,而设定的保护定值为6.8 A,无法躲过送电瞬间的变压器励磁涌流。从录波图上也能看到,送电过程中三相电压波形无明显变化,A、C相电流波形正常无畸变,说明线路无故障,送电不成功的原因就是过流一段的保护定值设定较小造成的,这是一起典型的继电保护误动故障。这样,我们只需根据计算结果对保护定值进行适当的修改或者减少变压器同时送电启动的台数即可。
3 改进措施
①根据线路负荷的特点,采用分片分级的送电方式,减少变压器同时送电的台数,降低送电时变压器的励磁涌流,以躲过保护定值偏小的问题,这样不需要调整保护定值,只是线路送电时繁琐一些。
②根据计算的结果,对保护定值按照表3进行调整。
表3中过流一段为零时限速断,按照躲过变压器的励磁涌流同时能够保护线路末端三相短路进行整定,过流二段为限时速断,按照能够保护最小运行方式下线路末端两相短路进行整定,时限按照躲过变压器的励磁涌流时间进行整定,一般的中小型变压器两个周波后励磁涌流即可恢复到正常值,所以过流二段的时限按照0.1 s整定,过流三段按照原过流二段的定值进行整定,即躲过全部负荷正常运行的情况下,最大容量的电机启动电流和启动时间进行整定。经过核算校验,该保护定值单能够满足继电保护对选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求。
4 结 语
我们先期采用了分片分级的送电方式,将整条线路分成三段逐级送电,每次都能顺利的送电成功;在今年春检时,我们对保护定值按照上表进行了调整,实现了整条线路一次送电成功,期间线路出现了几次鸟害、雷击等故障,保护装置也能准确的保护跳闸,达到了预期的目标。
参考文献:
关键词:电力系统;继电保护;安全运行;措施
中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)35-0091-01随着我国经济水平的不断提高,人们的生活水平得到了不断的提高,给社会的用电提出了更高的要求。当电力系统出现故障或者运行异常时,继电保护能够在最短的时间和最小的区域内将故障设备从电力系统中切除,或者自动发出信号给相关的值班人员对异常运行情况进行调查和处理,有效的防止给电力设备带来损害,给附近区域的供电产生影响。在社会的生产和生活中,电力系统出现故障是不可避免的,只有做好电力系统的继电保护工作,确保继电保护装置的质量,才能够有效的提高电力系统运行的安全性,促进我国电力系统的又好又快发展。
1 电力系统继电保护装置概念
电力作为现代社会生活中重要的能源,对社会经济的发展与人民生活水平的提高具有十分重要的作用。继电保护不仅是电网的安全屏障,而且还是扩大电网事故的重要根源,因此,做好继电保护工作能够保证电力系统的安全稳定运行。继电保护进行的状态检修工作对于缩短停电时间、增加设备使用寿命、改善设备性能、提高设备的安全可靠性以及提高经济效益具有十分重要的作用。继电保护状态检修是在对二次设备状态进行检测的基础上,通过对监测与诊断结果进行分析,对检修的时间和方法进行科学、合理的安排,主要包括设备状态监测、诊断和决策内容。
2 影响电力系统继电保护安全运行的因素
继电保护的二次回路、辅助装置、装置通信、断路器、通道以及接口等是构成电网的重要元件,其安全可靠性对于继电保护的可靠性和电网的可靠性具有重要的影响。对电力系统继电保护安全运行产生影响的因素主要有以下几个因素:
2.1 二次设备及回路老化
二次回路设备和回路老化现象,会给保护误动产生影响,导致出口可靠性不高。例如我国的大多数电力单位所运用的继电器型号是20世纪80年代的旧型号,压力不够且节点氧化尘比较多,进而导致出现保护误动问题。在二次回路的分交和直流部分,如果交流回路端出现锈蚀、老化、接触电阻过大的现象,那么可能导致开路,导致保护出现拒动或者误动问题。在电力系统处于低电压或者失电的情况下,不能很好的保证直流部分的安全性,严重者导致出现越级跳闸现象,增加事故的范围。
2.2 电流互感器的饱和
随着我国电网规模的不断扩大,导致变电站的短路电流增大,如果出现出口短路现象,那么导致电流互感器过于饱和。电流互感器的变比误差越大,那么越容易导致灵敏度不高的保护出现拒动现象,或者导致定时限过流保护装置出现拒动情况。
2.3 保护插件的触电松动
保护插件作为微机保护装置重要的功能模块,触电出现松动或者不到位的现象,那么将会导致相应功能退出,导致保护告警、闭锁出现退出运行的情况。触电是帮助继电器实现切换负荷工作的重要部件,大多数继电器都会出现触点开裂、松动或者尺寸位置偏差的问题,不同程度的给电力系统的安全性带来影响。
3 确保电力系统继电保护安全运行的措施
3.1 政府加大资金投入,提高继电保护的科技水平
随着我国经济的快速发展,我国的企业、政府以及居民对用电量有了更高的需求,用电范围在不断的扩大。由于电力系统的设备越来越复杂,对继电保护装置性能提出了更高的要求,不满足装置需求的零件不能运用,已经出现老化或者破损的设备需要对其进行及时更换,旨在能够有效的保证继电保护正常、稳定运行。因此,国家应该加大对电力系统资金的投入,电力部门要对资金进行科学、合理的分配,旨在能够保证电力系统能够物尽其用,将钱花到关键位置。另外,还要注重对电力系统的继电保护装置进行研发,提高技术水平和科技含量,进而推动我国的继电保护工作达到一个新的高度。
3.2 对继电保护装置生产过程中的质量关进行严格把握
在对继电保护装置进行选购的过程中,要保证所选择的设备的零件、开关都达到国家相关的规定标准。例如电力系统的一次设备要选择抗饱和能力高、额定开断电流大的断路器。另外,在选择继电保护装置的微机设备时,要选择知名度高、品牌效应好、服务完善的设备。总之,对设备的选择、安装、检验以及试用等各个环节要对其质量进行严格把关。
3.3 定期对继电保护装置的维护工作进行检查
继电保护装置工作是一个严谨、细致的工作,不能出现马虎的情况。因此,在对其进行日常检查工作时,要求电力系统专业人员要具有很强的职业责任感和安全意识,运用高度负责的态度,严格的依据规章流程对仪器设备进行仔细、认真的检查,并将所检查到的结果进行记录和整理,以便能够在需要时进行查阅。另外,电力部门要注重对检修工组人员进行培训,以便其在以后的工作中遇到不同的突况,能够快速、及时的处理,与时俱进的适应电力系统的变化发展,减少电力故障的出现频率,保证工作的安全性、稳定性和可靠性。
3.4 对继电保护装置的实施过程进行检查
工作人员要对继电保护装置实施过程的各个环节进行认真、仔细的检查,例如对芯片、虚焊点、螺丝以及连接件和焊接点的紧固程度等方面进行检查。除此之外,还要对接地工作进行检查,对保护屏进行检查时,对保护屏的各项装置机箱凭证是否和屏内的铜排相连接、铜排是否与地网相接入等方面进行检查。最后,对继电保护中的信息警钟进行检查,如果出现问题,要及时、快速的通知相关工作人员进行维修工作。
3.5 提高人们的用电安全意识,使其积极参与到继电保
护工作中
目前,我国对用电量需求较大的主要是企业和居民,因此,除了让政府加大对电力系统的投资之外,还要将企业和人民两个与用电最紧密的主体的自身作用发挥出来。例如通过宣传用电安全海报、举办用电安全讲座以及现场演练等形式,对人们普及电力安全知识,加大传播力度,让人们购买合格、规范的电力设备装置,提高企业和人民对用电设备的安全意识,提高自身的警惕性。一旦发现异常现象,立刻上报给相关电力部门进行有效地解决,将安全隐患消灭于萌芽之中,减少电力故障次数。
4 结 语
总而言之,继电保护作为电力系统中的重要组成部分,对于电力系统的安全稳定运行具有十分重要的影响。因此,通过政府加大资金投入,提高继电保护的科技水平、严格把握继电保护装置生产过程中的质量、定期检查继电保护装置的维护工作、检查继电保护装置的实施过程以及提高人们的用电安全意识等措施,来有效的确保电力系统继电保护的安全稳定运行。
参考文献:
[1] 夏岩.继电保护系统可靠性及计算方法[J].科技创新导报,2008,28(11):76-77.
[2] 黄碧怡.浅谈继电保护应用申存在的问题及解决措施[J].中国高新技术企业,2010,7(31):25-26.
关键词:动车组;电路;过载;短路;安全保护
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.157
中国的高铁运营里程截至到2015年底,已经达到1.9万公里,居世界第一,每天有大量的动车组运行在祖国各地,如何保障列车安全运行就成为设计者必须优先考虑的设计原则。本文详细论述了CRH1型动车组针对不同负载采取的多种安全保护措施。
1 用断路器做短路及过载保护
对于大多数的负载,CRH1动车组使用断路器做短路及过载保护,根据电压、负载电流、最大短路电流及负载特性,并结合断路器级联原则选择不同型号的断路器。为了能够选择合适的断路器在系统发生故障时起到保护作用,首先我们制定了严格的断路器选型原则:
(1)断路器的额定电压≥线路的工作电压;
(2)断路器的额定电流≥线路的负载电流;
(3)断路器的最大分断电流≥线路中可能出现的最大短路电流。
根据CRH1型动车组车辆负载的不同,我们分别选择了C特性(阻性负载和较低冲击电流的感性负载)、K特性(电动机系统和变压器系统)和Z特性(敏感型负载进行保护或对阻性负载)的断路器,同时大部分的负载采用多个断路器级联保护,并且确保下级断路器动作要快于上级断路器动作。
2 针对不同系统特性采用组合保护方式
2.1 直流供电
车辆直流供电由5组蓄电池和5个充电机提供,将DC110V电源提供到车辆总线。
(1)蓄电池:由熔断器提供短路保护;
(2)充电机:由软件检测电流,及时关断换流元件提供短路保护;
DC110V电源从车辆总线分配到车辆负载,每路负载均通过断路器进行保护,为防止故障扩大,在蓄电池总线上各单元组之间加熔断器进行保护。
2.2 交流供电
AC400V电源由辅助变流器ACM提供,5个ACM将AC400V提供到车辆总线,车辆负载电源由车辆总线提供,每路负载均通过断路器进行保护。
3 安全的接地方式
CRH1动车组不但有严格的短路及过载保护方式,而且有安全的接地方式,保证系统故障时,不发生人身事故及火灾事故。
3.1 DC110V系统接地
CRH1型车DC110V接地采用IT接地系统,全列车DC110V负线在T2车通过1.2K电阻接地,防止供电系统发生接地故障时电流过大引起火灾。
3.2 AC400V系统接地
CRH1型车AC400V接地采用TT转IT型接地系统,全列车N线在T2车接地。当接地电流较小时,接地电流通过断路器直接接地,此时为TT型;当接地电流大到断路器脱扣后,接地电流通过10K欧电阻接地,接地系统改为IT型,以便于限制接地电流,防止电流过大引起火灾事故,如图2所示。
4 电机运转类设备保护
电机之类的运转设备由于自身特性,在设计安全保护时,需要特别注意。下面分别以几种典型电机运转类设备保护方式进行描述。
4.1 变压器冷却风机
变压器冷却风机由车辆总线供电,冷却风机供电保护方式:
(1)从车辆总线到车下分线箱,电缆由辅助变流器(ACM)进行保护;
(2)从车下分线箱到变压器控制箱,电缆由断路器S203C16进行保护;
(3)从变压器控制箱到设备,电缆由电机起动器进行保护。
4.2 油泵、主压缩机、牵引风机和空调风机
油泵、压缩机和风机等运转类设备保护均采用电机起动器做保护,电机起动器具有以下保护功能:
(1)过载保护;(2)短路保护;(3)缺相保护。
5 非运转类设备的安全保护设计方案
5.1 车内电加热器
车内电加热器在空调控制柜内设有过流保护的继电器,在电加热器内部还设有超温保护探头,可以在加热器温度过高的情况下及时断开电源,保证设备的安全。
5.2 车内电开水炉
车内电开水炉自身带有的断路器提供一级保护,在交流配电柜中设有断路器提供二级保护。
5.3 水系统伴热线
通过带剩余电流保护功能的断路器,为水系统的伴热线的绝缘故障提供保护。
5.4 插座
通过带剩余电流保护功能的断路器,为车内插座电源线及负载的绝缘故障提供保护。
5.5 厨房设备
所有厨房设备,包括咖啡机、收银机、吧台插座等负载供电均由厨房电控柜统一控制。厨房电控柜集中放置系统所用断路器及其他电气元件,控制各个设备的供电,并有系统状态指示。
6 负载安全逻辑连锁策略
CRH1动车组不但采用了先进的保护方式,而且设计了优秀的设备安全逻辑连锁以提供指示、报警和切除故障等功能。
6.1 普通负载安全逻辑连锁策略
直流、交流电气柜内分别设有保护器指示回路。当某处保护器脱扣,将向列车通信与管理系统(TCMS)发送故障信号。列车智能显示单元(IDU)将显示B类故障报警及故障所在位置。其中由漏电保护器提供保护的回路单独进行故障报警。
6.2 电机运转类负载设备逻辑连锁策略
6.2.1 高低速控制的电机运转类负载设备
电机运转类负载中可高低速控制的设备主要有逆变器、牵引电机、变压器等冷却风机。电机运转类负载均设有单独的检测回路。当电机保护器脱扣,或接触器故障时,结合设备起动命令状态,列车通信与管理系统(TCMS) 可以判断其工作状态,列车智能显示单元(IDU)可显示故障报警及故障位置。TCMS根据故障状况可做出相应的处理。如高速回路故障,则切换到低速,反之切换到高速。同时故障则封锁该设备。以变压器冷却风机示例如图4所示。
6.2.2 其他电机运转类负载
电机运转类负载中还有变压器油泵和逆变器水泵等,这些电机运转类负载均设有单独的检测回路。当电机保护器脱扣,或接触器故障时,结合设备起动命令状态,列车通信与管理系统(TCMS) 可以判断其工作状态,列车智能显示单元(IDU)可显示故障报警及故障位置。
7 供电回路中电线电缆的安全保护
7.1 电线电缆的选择
电线电缆的绝缘和护套选用低烟无卤阻燃材料,例如70mm2单芯电缆选用FLAMEX Z EN 50264-3-1 600V,低烟无卤电缆在火灾时能有效限制火的传播和烟气的释放,避免对人员造成危险。电线电缆的类别依据各电气系统的电压等级和工作环境条件进行选择,确保电线电缆不会被击穿。如400V系统选用600V耐低温耐油电缆,1000V系统选用1800V电缆。电线电缆的截面积是根据预期的工作条件(如电流、电压降、环境温度、敷设方式等), 经过计算而确定的,已充分考虑了负载短路和短时过载。例如:车下U11.K2 交流电气柜与车上P3.K3交流电气柜之间的AC400V电缆:
额定电流计算:Inom=220/(0.94x0.71)=330A。
电缆选择:截面积为95mm?的电缆。
校验计算:95mm2载流量是360A,短路电流(200℃)是11590A持续5S, 上述的选择是能够保证线路安全工作的。
7.2 电线电缆分组敷设
电线电缆在敷设时被分为A、B、C1、C2、D、E、F等几个EMC等级,分别安装在动力线槽和信号线槽的独立金属隔板内中,动力线槽中的电缆采用分层并排铺设,每层与每排电缆之间都有一定距离,便于散热,以防止热量聚集造成的安全隐患。
7.3 电线电缆连接的散热考虑
对于不同的电器件和连接器,选用适合的端子和压接针,以保证连接的可靠性,防止因接触不良发热造成安全隐患。例如:选用筒形端子,O型端子等。
【关键词】高压电动机 变频器 继电保护
1 变频技术的基本原理和案例分析
1.1 变频器的基本工作原理
变频技术的形成基础是电力电子技术和现代控制通信技术,基本原理是“把50 Hz频率的工频电源整流成直流,再斩波还原成交流,”再依据流体流量的调节,对还原后的交流电源频率进行调节。也就是说,在发电工作中,变频技术用来调节电动机的转速,进一步调节流体流量,为的是提高发电设备运行效率,促进能源的节约,能耗的降低。变频技术的应用,提高了电机速度调整的精确度,实现了“按需分配”电动机功率,与传统的调节方式相比,变频调节既避免了电动机功率的浪费,又节能省了大量的能源。
1.2 案例分析
发电厂烟风系统中,变频控制的风机电动机,在风机正常运行的状态下,通过调机的转速来调量,这样将大大减小风道阻力,保证了烟风系统运行的经济性和效益性。山西大同发电厂11 号燃机给水泵,未改造前,给水管路系统的水压与高压汽包蒸汽压力相差较大,造成给水管路系统振动的现象,在给水泵采用变频调速技术之后,给水管路系统就没再出现过振动,使用一年约节省547 万kW・h的电量。我企业的变频方案中,要求投标方所提供的凝结水泵10KV高压变频装置必须是技术先进,经济合理,成熟可靠的产品,并具有较高的灵活性,完全满足主机各种运行方式的需要。
2 变频技术的高压电动机电气接线
目前,发电厂的高压电动机采用变频器的电气接线主要三种,一种是1 台变频装置带1 台电动机固定运行的1拖1固定式,另一种是1台变频装置带1台电动机,能手动切换为工频运行的1拖1手动旁路式,最后一种是由1台变频装置带2台电动机,能够分别切换为工频运行的1拖2旁路式。
3 高压电动机继电保护要求及配置
我国电力行业标准DL/T 5153―2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》,高压异步电动机应装设如下保护:纵联差动(容量大于2 000 kW 或小于2 000 kW但采用速断灵敏度不够时)、电流速断(未装设纵差或纵差保护范围只含电动机时)、过电流(作为纵差后备)、单相接地、过负荷、低电压。我国发电厂高压电动机的设计一般都会按照该要求配置继电保护,通常情况下,在电动机10kV开关柜中,配备微机型综合保护装置,由10 kV开关柜和电动机中性点侧电流互感器提供差动保护电流。
4 使用高压变频器后电动机保护的问题及改进措施
4.1 保护问题
电动机差动保护。根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》,2MW 及以上的电动机应该配置电动机差动保护装置,而2 MW 以下且中性点具有分相引线的电动机,在电流速断保护不够灵敏的情况下,装设本保护。配置变频器的电动机,由于,变频器输入、输出电流的频率和相位不存在必然联系,所以,电动机上配置的变频器就不纳入差动保护的范围。电动机接地保护。变频器的输出端不接地,一般装设在电动机旁,电缆较短,电流较小。此时,传统的零序CT 法来不适合用来检测电动机或电缆单相接故障,变频器的保护功能也无法检测单相接地故障,所以使用变频器后,电动机不再配置接地保护。隔离变压器的保护。有些变频器自身的保护功能不涉及输入侧隔离变压器的保护,有些只有熔断器保护配有变频器的大容量电动机系统中的隔离变压器相当于大容量变压器,按规定,容量大于2 000 kVA的变压器应该配备差动保护系统,但变频器控制系统很难满足隔离变压器的保护。
4.2 改进措施
我公司针对继电保护存在的问题,在电动机回路的设计上进行改进,利用工频、变频分设差动保护的方法,确保高灵敏度保护,解决了由变频器前后电源变化导致的灵敏度差动保护难实现的问题。根据招标方凝结水泵设备情况,投标方提供一套最新的10kV高压变频调速装置,水泵专用变频器1套,额定容量3150kVA,适用于2375kW电机,变频器输出电流是电机最大电流的1.5倍、即234A。采用“一拖二”手动切换方式。如图1所示。这种改进方法的优点是:改进了电动机主保护,改进工作较容易进行,保持现有的装置不变。
5 结语
高压变频器由于对电动机继电保护具有突出的作用,在电厂发电系统中得到了广泛的应用,电厂行业应继续重视变频器的应用,并进行一定的整改,确保高压变频器在发电企业中的安全运行,促使高压变频器在电动机继电保护工作中发挥更大的作用,节约更多的能源。
参考文献:
[1] 唐红键,谭茂强.大容量高压电动机变频器继电保护对策探讨[J].电力建设,2010(5).
论文摘要:电力系统继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。当前,该课程现行教材已不能满足高职教育的需要,表现在:理论教学内容偏多,缺少对各种电力设备保护配置和实际运行与检修方面技术的内容。因此,电力系统继电保护课程教材改革已迫在眉睫。在此对继电保护课程教材改革进行探讨,提出解决的设想和具体措施。
在高职院校中,电气工程及其自动化、电力系统自动化技术等专业都开设了“电力系统继电保护”课程,从目前全国发行的电力系统继电保护教材看,其教学大纲和教材都有一个共同点,都是围绕保护原理、动作整定来提出要求和进行教材编写,往往忽略了对各种电气设备进行继电保护配置,忽略了对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。当学生毕业后,面对电厂、变电所中各种电气设备的继电保护时,不知配置有哪一种保护,感到茫然,体现出教材和教师教学偏离职业教育课程教学目标的需要。学生普遍认为课堂讲授的内容很难与实际的结合起来,短时间内很难进入工作角色。摆在电专业课教师面前的工作就是要全面分析和解决这些问题,给出令人满意的答案,让学生一走入工作单位就能胜任相应的工作岗位。在此对电力系统继电保护课程教材改革进行探索,并提出一些解决方法,更希望获得抛砖引玉的功效。
一、高职培养目标和现行继电保护教材分析
由于人的认知和观念上的惯性,社会上普遍认为高职院校学生是比普高院校低一个层次的学生,这种看法还将持续一段时间,还会在高职教育中充分表现,并将持续较长时间,具体表现在教材的编写和教师的教学全过程中。虽然许多从事职业教育研究的专家做了大量的研究工作,提出了与层次不同的观点,比如姜大源先生提出的“基于多元智能的人才观”,阐明从人才观的角度看职业院校与普通院校的教育的根本差别不是水平高低的差别,而是类型的不同。而且,他还进一步提出了非常重要的一个涉及职业教育与普通教育分野的基本问题:是在“层次下谈类型”还是“在类型中谈层次”?他指出:“在谈到教育层次与教育类型之间的关系时,是以层次下的类型为基础,还是以类型中的层次为基础,涉及到两类大相径庭的教育观。”基于层次的类型观与基于类型的层次观将成为高等职业教育定位的一个重要的选择标准、一种重要的理论基础。基于类型的层次观给予了各种类型教育自身发展的空间。
显然,针对人才和教育的层次观而提出的类型观体现了“以人为本”和“以学生为中心”的教育思想,为高职学生学习生涯的发展以及高职教育发展空间的拓展提供了有力的理论依据,具有空前的建设性。但是,这种人才类型观和教育类型观对于阐明我国确定的“以服务为宗旨、以就业为导向”的职业教育办学方针来说只是提出了清晰的原则,远没有明确和具体地阐明高职学生要成为能有效服务于社会、具有就业竞争力的人才,最根本之点是什么?也没有清楚地勾画出高职院校为了贯彻“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针,其具体实施过程中需要什么样的条件?教学过程怎样实施?在这样的情况下,从事高职教育的教师只能是八仙过海、各显神通。那么,有没有规范统一的要求来规范职业教育活动呢?这还需要进一步加以探索,形成全国从事职业教育专业课教师的共同认识和规范教学行为,形成能够托起我国现代化建设高技能劳动大军的合力。
从人力资源的视点来看,高职院校学生要成为能有效服务于社会、具有就业竞争力的人才,最根本点是要具备社会所需要的胜任力。具体地说,就是要具备企业所需要的人才所必备的胜任力,基于胜任力模型的人才观也为高职院校贯彻落实“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针,为有效地拓展高职教育的发展空间提供了坚实的观念基础。在这个基础之上,高职教育可以把“以服务为宗旨、以就业为导向”的办学方针具体化为:培养企业(组织)所需要的符合相应胜任力模型要求的、具有较强就业竞争力的人才,这正是高职教育的目标。
另外,一个亟待解决的问题是要廓清课程与教材的关系,即弄清教材为本,还是课程为本。否则就会本末倒置,将严重地影响教育和教学改革的主攻方向。现代意义的教材是以不同的承载媒体、不同的使用主体与不同的装帧形式出现的教学资源的集合。教材的多样化正是教材特色化的过程,服务于职业教育特色的所有教学资源以及教室与企业生产现场相结合的开放的教学资源都应反映到教材中来。
目前,全国高职院校采用的电力系统继电保护教材都有一个共同特点,那就是:首先提出继电保护的四个要求,即可靠性、选择性、速动性、灵敏性,其次提出基本电路(各种滤过器)和继电器元件图形符号;最后,按保护对象分别对各种电压输配电线路保护、变压器保护、母线保护、发电机和电动机的保护,并在各章插入微机保护。即使是精品课程教材,也难以突破这一教材编写模式,都还属于精英教育型选用教材,若老师按这样的教材去实施高职电力系统继电保护课程教学,学生是否具有胜任力,可想而知。对学生而言,他们应该知道:面对各种电气设备时,该设置哪些保护;每一种保护的电路布置;每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号对其进行维护;微机保护的实现形式以及动作原理(不用程序流程图)。因此,当前的高职电力系统继电保护教材不能适应职业教育的需要,必须进行教材改革。高职电力系统继电保护课程目标的达成需要有一套合适的教材、一批具有实践工作经验的教师和良好的实验实习设施,缺哪一样都会导致学生胜任力打折扣。这里仅对电力系统继电保护课程教材改革作一些探讨。
二、电力系统继电保护课程教材体系重构和教师实践能力培训
基于对当前广泛采用的电力系统继电保护教材存在问题的分析,并结合职业教育专业目标和课程教学目标的要求,结合大多数学生的实际基础和现实学习能力,结合实训试验条件和教师的实际经验,提出对继电保护课程体系进行重构,具体考虑如下:
1.教材重构
教材是教师实施教学并达到教学目的的指南,简洁实用的教材是职业教育必不可少的。从职业教育的目标和课程目标出发去实现学生职业胜任力。因此,必须对现用教材进行拆分、瘦身、添加和重构教材体系,以便于专业课教师有效地进行教学活动。
(1)教材拆分。首先,将各种电压输配电线路保护、变压器保护、母线保护、发电机和电动机保护以及微机保护的原理和整定的体系进行拆分,把各种保护的原理从各章节中拆分出来单列一章,专门介绍反应故障保护的大值动作原理、小值动作原理(电压保护、阻抗保护)、气体动作保护原理。在各种故障情况下,故障物理量的检测电路中的检测设备或原件(ta、tv以及电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器)及其保护动作原理和信号显示要求。并在这一章节中增加两天去发电厂和变电所认识ta、tv、电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器等的安装位置以及继电保护运行信号显示情况。安排两次实验完成继电器的动作值整定实验。其次,拆分出动作值整定,只介绍整定的原则,不作复杂的理论分析计算,让高职学生从复杂、难懂的窘境中解脱出来,而把主要求精力放在继电保护的实用技术上。最后,拆分出各章节中的微机保护,并单列一章,重点介绍微机保护的实现(从故障分量的检测模数转换计算机程序实现的故障判断、指令形成,再到计算机发出控制跳闸指令到现场控制设备执行跳闸的过程)。
(2)瘦身。去掉复杂装置或元器件原理的介绍、整定计算及整定计算实例。教材篇幅减至原来的一半。
(3)添加。增加各种电气设备的继电保护配置、保护的原理图和展开图,增加去发电厂、变电所的生产现场认识实习和学校内的实验,增加对各种事故的案例分析(继电保护运行、维护和检修技术)。
(4) 教材体系重构。把电力系统继电保护重构成下列几个部分。一是电力系统继电保护基础知识,重点介绍电力系统运行及继电保护的概念、主后备保护概念、保护要求、基本元件文字符号认识、保护的实现原理(反应故障保护的大值动作原理、小值动作原理、气体动作保护原理和差动保护原理。在各种故障情况下,故障物理量检测电路中的检测设备或原件:ta、tv以及电流继电器、电压继电器、气体继电器、阻抗继电器,保护动作原理和信号显示要求)。二是电气设备的继电保护配置,主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读。三是继电保护动作值整定:电流动作值整定(短路动作电流、过电流)、动作时间整定、动作阻抗值整定、差动保护动作电流值整定等。四是微机自适应保护:从故障分量的检测模数转换计算机程序实现的故障判断、指令形成,再到计算机发出控制跳闸指令到现场控制设备执行跳闸的过程。五是继电保护运行、维护和检修技术,收集编制案例,用案例教学方式实现学生对运行和维护技术的学习。六是实验实习实训,编制去发电厂和变电所认识实习的项目、目的,在校内试验的项目和目的。
2.加强教师在电力企业的实际工作经验
校企结合是职业技术教育培养学生的重要举措,也是加强专业教师的理论与实际结合、提高教师的教学能力的重要手段。通过学院的规划,分期分批让电专业课教师深入企业去工作一段时间,以增强教师的实践能力,增长教师对专业课教学过程的把控能力,以达到良好的教学效果。为取得可检验的实际效果,学院要求各系专业教研室拟出各批次教师的实习项目、目的和要求等,实习结束后由各教研室统一进行检验。电专业教研室针对继电保护课程教师提出具体目标:
(1) 必须熟悉电力系统各个环节电气运行管理规程与维护、检修的基本技术。
(2)必须熟悉发电厂、变电所一、二次系统设计,熟悉一、二次系统的运行管理、维护与检修技术。
(3) 必须熟悉一、二次设备选择、设备的布置等。
并作出相应的安排和要求如下:
(1)每年7月18日至8月18日分两组分别去发电厂和变电所实习,同运行人员同吃住,同上班;虚心请教相关专业技术人员,时刻牢记自己的实习目标。
(2)学院为每名电专业教师配置电气工程相关标准汇编一套。
(3)要求实习教师了解发电厂或变电所的电气运行情况、绘制电气主接线图、各种电气设备继电保护配置图,重点了解实习厂、所继电保护装置运行情况,并写出评价报告。
(4)了解发电厂、变电所使用新技术、新设备以及运行情况,作出书面记录。
(5)实习结束时要求教师请发电厂变电所的技术人员出来座谈和交流。
实习教师回到学校后,由教研室主任对实习教师的实习资料进行一一检查,签署意见,由系主任核实后,交资料室存档,作为教研室全体教师交流学习材料。
电专业教师到电力企业,把现代企业中的新知识、新技术、新设备和实用技能学回来,更好地与课堂教学相结合,使电专业教师向着“双师型”师资队伍方向快步前进。
三、效果
经过一年的试验和探索,这种重构后的教材对高职学生学习具有明显的好处,他们感觉学习电力系统继电保护不是太难的事,保护原理清楚、电路原理图和展开图通过课堂教学和在企业的认识实习也容易掌握,特别是各种设备的保护配置也基本清楚;通过案例教学使学生对继电保护运行维护技术有了初步认识。在岗前实习中,现在的学生没有往届学生那种茫然感觉。另外,组织教师去电力企业工作实习,增强了教师的实践能力,大大增强了教师在课堂和实验室以及实训试验中把控能力。学生对教师更有信任感,教师对学生更有感染力、示范力。由于教师能力增强,课堂教学把握得当,幽默感顿生,语言语气感染力增强,教学效果大大提高。但不足方面在于:教材中还有许多内容需要改进,对继电保护运行和维护的实践案例还不够丰富,这些方面还有很多工作要做。
四、总结
继电保护课程教材改革不是一件容易的事,需要从事电力系统继电保护的相关教师和实验实习教师积极参与才会更深入、到位。希望有更多有志者参与这项工作中来,使继电保护课程更完善。
参考文献:
[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[m].北京:中国电力出版社,2010.