高壓電器二次回路安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺的 開發(fā)與應(yīng)用

王曉霞

摘 要：西安技師學(xué)院實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式在向“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式轉(zhuǎn)化的過程中，對西安技師學(xué)院發(fā)電廠電力系統(tǒng)專業(yè)一體化教學(xué)模式進(jìn)行了探討，并初步研制出了高壓電器二次回路安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺。本文講述了實(shí)訓(xùn)臺的研發(fā)背景設(shè)計(jì)思路、研發(fā)過程，詳細(xì)介紹了實(shí)訓(xùn)臺的組成與特點(diǎn)，以及實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓電器二次回路 實(shí)訓(xùn)臺 開發(fā)

一、 實(shí)訓(xùn)臺研發(fā)背景及設(shè)計(jì)思路

高壓電器二次回路安裝與調(diào)試課程是西安技師學(xué)院發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)和高壓電器安裝與調(diào)試專業(yè)的一門重要專業(yè)課，該課程集專業(yè)性、技術(shù)性、實(shí)踐性于一體， 在整個(gè)高壓電器人才培養(yǎng)方案中占據(jù)重要地位。如果學(xué)生只是通過教師的語言描述、模型和圖片展示等傳統(tǒng)教學(xué)形式來學(xué)習(xí)課程中抽象的理論知識和復(fù)雜枯燥的二次回路圖，而沒有在實(shí)際操作中接觸各種高壓電器二次電器元件、高壓電器操動機(jī)構(gòu)（主要是隔離開關(guān)、斷路器、高壓開關(guān)柜）與二次線路， 勢必會導(dǎo)致學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)感到枯燥難懂，造成理論知識學(xué)不扎實(shí)，不能掌握專業(yè)技能的情況。

因此，筆者嘗試在該課程教學(xué)中推行教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式，讓教學(xué)與生產(chǎn)過程以及實(shí)際二次線路的操作訓(xùn)練相結(jié)合，最終經(jīng)過專業(yè)教師企業(yè)調(diào)研，并基于該課程提煉出三個(gè)典型的學(xué)習(xí)任務(wù)——隔離開關(guān)二次回路的安裝與調(diào)試、斷路器二次回路的安裝與調(diào)試、高壓開關(guān)二次回路的安裝與調(diào)試。該課程若要貫徹一體化教學(xué)模式并且完成本課程教學(xué)情境當(dāng)中所涉及的學(xué)習(xí)任務(wù)，就應(yīng)該有相對應(yīng)的教學(xué)設(shè)備。而市面上能滿足以上要求的教學(xué)設(shè)備很少，偶爾有接近的只是模擬性質(zhì)，連最基本的操動機(jī)構(gòu)也沒有，且價(jià)格昂貴。同時(shí)由于西安技師學(xué)院的性質(zhì)是企業(yè)辦學(xué)，學(xué)校依托中國西電集團(tuán)公司，辦校以來每年獲得企業(yè)的資助很少，一直在自籌資金發(fā)展高壓電器安裝與調(diào)試專業(yè)，但二次實(shí)訓(xùn)臺設(shè)備價(jià)格昂貴，學(xué)校根本無力承擔(dān)龐大的購買經(jīng)費(fèi)。為此西安技師學(xué)院組建一批實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，開發(fā)了高壓電器二次回路安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)臺，并于2014年全面應(yīng)用于西安技師學(xué)院的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

二、實(shí)訓(xùn)臺研發(fā)過程

該項(xiàng)目是在西安技師學(xué)院電力拖動實(shí)訓(xùn)工作臺的基礎(chǔ)上改造制成“高壓電器二次線路裝配與調(diào)試”實(shí)訓(xùn)臺?？偣餐瓿蓪?shí)訓(xùn)工作臺24個(gè)，能滿足24名學(xué)生的高壓電器二次線路安裝與調(diào)試課程的學(xué)習(xí)，該設(shè)備的研制過程經(jīng)歷了四個(gè)階段。

第一階段是由西安技師學(xué)院高壓電器系主任組織專業(yè)教師及骨干教師，成立“高壓電器實(shí)訓(xùn)臺研制”小組，該小組主要任務(wù)是構(gòu)思本實(shí)訓(xùn)設(shè)備研制方案、討論本設(shè)計(jì)方案圖并繪制圖紙。圖紙包含系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理方框圖和實(shí)訓(xùn)臺面板元件布置圖。

第二階段是在該專業(yè)選取正在參加實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，由師生共同制作、加工、安裝本實(shí)訓(xùn)設(shè)備。最后選取的學(xué)生為西安技師學(xué)院發(fā)電廠電力系統(tǒng)專業(yè)大專班第四學(xué)期學(xué)生，這些學(xué)生已經(jīng)完成《工廠供配電實(shí)訓(xùn)》《電工基本操作》《電子技能實(shí)訓(xùn)》和《發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備》等課程的學(xué)習(xí)。在整個(gè)制作過程中，需要學(xué)生全程參與并密切配合教師。實(shí)訓(xùn)臺總體設(shè)計(jì)和配件的加工以及實(shí)訓(xùn)臺的安裝、調(diào)試，主要由學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成。最終完成了功能多而全、外形易于拆裝、安裝簡便靈活的高壓電器二次回路實(shí)訓(xùn)臺。

第三階段是整合實(shí)訓(xùn)臺系統(tǒng)中所用到的操作機(jī)構(gòu)。由于西安技師學(xué)院依托中國西電集團(tuán)公司辦學(xué)，企業(yè)給西安技師學(xué)院提供了大量的高壓電器產(chǎn)品，其中就有許多操作機(jī)構(gòu)（CT型操作機(jī)構(gòu)、CD型操作機(jī)構(gòu)、CJ系列電動操作機(jī)構(gòu)、CS系列手操機(jī)構(gòu)、六氟化硫GIS隔離開關(guān)電動機(jī)構(gòu)），于是筆者想到在最后一個(gè)環(huán)節(jié)將這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合，應(yīng)用到新開發(fā)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備中，既直觀又便于接線。

第四階段是后期不斷地完善更新，最終設(shè)計(jì)出高壓電器二次回路實(shí)訓(xùn)設(shè)備。此設(shè)備可用于二次元件識別、二次回路配線、二次回路調(diào)試、操作機(jī)構(gòu)二次元件識別、接線等。

三、實(shí)訓(xùn)臺的組成與特點(diǎn)

高壓電器二次回路實(shí)訓(xùn)臺主要由三套設(shè)備組成，即可完成開關(guān)柜二次回路安裝與調(diào)試項(xiàng)目、隔離開關(guān)二次回路安裝與調(diào)試項(xiàng)目和可完成斷路器二次回路安裝與調(diào)試。三套設(shè)備均由電源系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。包含隔離開關(guān)的傳動系統(tǒng)、斷路器的傳動系統(tǒng)、GIS組合電器隔離開關(guān)傳動系統(tǒng)和GIS組合電器接地開關(guān)傳動系統(tǒng)等。

電氣控制系統(tǒng)的主令元件、繼電器等元件都裝在實(shí)訓(xùn)臺的前面板，學(xué)生可以直觀了解到二次回路各系統(tǒng)中主要控制開關(guān)元件。主要元件有六位萬能式控制開關(guān)、四位控制開關(guān)、位置開關(guān)、分閘按鈕、合閘按鈕、分閘信號燈、合閘信號燈、儲能指示燈、電源指示燈、信號繼電器、閃光繼電器、出口中間繼電器、返回延時(shí)繼電器、跳躍閉鎖繼電器等。開關(guān)元件的型號、規(guī)格各異，學(xué)生可以方便地實(shí)現(xiàn)對這些開關(guān)的特性測試和調(diào)校訓(xùn)練；繼電器采用插座式安裝并具有互換性，操作方便、更換便捷，可擴(kuò)展功能和開發(fā)新實(shí)訓(xùn)；操作內(nèi)容的選擇具有典型性、實(shí)用性。

操作臺的電源可提供直流220 V電源和交流220 V、380 V，并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器和電流型漏電保護(hù)器，可以滿足控制回路需要直流220 V或交流220 V及主回路需要380 V的要求；實(shí)訓(xùn)臺面板設(shè)置了接地端子，各電源的輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能確保操作者的安全。

所有的元件都通過導(dǎo)線引到實(shí)訓(xùn)臺的后板接線端子上，學(xué)生配線時(shí)只需依據(jù)安裝接線圖在端子上進(jìn)行配線，有利于保護(hù)元器件，從而使元件的損耗率和導(dǎo)線的損耗率降到最低，為模數(shù)化配線做好基礎(chǔ)。

學(xué)生通過端子可自行接線、布線，配線所用導(dǎo)線有壓接端子并有統(tǒng)一的線號標(biāo)記，配線工藝符合企業(yè)配線工藝要求、便于查找故障并且導(dǎo)線可重復(fù)使用，大大地節(jié)約了實(shí)訓(xùn)成本，實(shí)訓(xùn)特點(diǎn)明顯，同時(shí)具有一定的擴(kuò)展性。

該實(shí)訓(xùn)裝置是將西安技師學(xué)院高電系拖動實(shí)訓(xùn)教室的多余實(shí)訓(xùn)臺進(jìn)行了合理化利用，大大節(jié)約了資金且綜合實(shí)用性大為提高，該實(shí)訓(xùn)臺不用再購買鋼質(zhì)骨架，既合理化利用了廢物又為學(xué)院實(shí)訓(xùn)建設(shè)節(jié)約了大量資金。

四、實(shí)訓(xùn)臺的應(yīng)用

實(shí)訓(xùn)臺的研制不僅能滿足西安技師學(xué)院發(fā)電廠電力系統(tǒng)進(jìn)行《二次回路及保護(hù)》課程一體化教學(xué)，還能完成《電力拖動控制》和《機(jī)床電路控制》課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并且在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)技能的提高、畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程驗(yàn)證、師資及社會培訓(xùn)等方面都能起到廣泛的作用。可完成的學(xué)習(xí)任務(wù)如下。

該設(shè)備能夠幫助完成《二次回路安裝與調(diào)試》課程主要學(xué)習(xí)任務(wù)。具體包括：（1）電力繼電器結(jié)構(gòu)認(rèn)識與特性測試。包含變電站保護(hù)型中間繼電器、時(shí)間繼電器、閃光繼電器、自動重合閘繼電器、變電站保護(hù)型信號繼電器、沖擊繼電器的認(rèn)知與應(yīng)用和典型控制開關(guān)的安裝與認(rèn)知（萬能式轉(zhuǎn)換開關(guān)）。（2）高壓電器二次回路信號系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。包含變電站直流閃光母線（閃光信號）、變電站二次信號回路（不重復(fù)動作信號回路）、變電站二次信號回路（重復(fù)動作信號回路）、真空斷路器二次回路和六氟化硫斷路器二次回路的安裝與調(diào)試。（3）高壓電器二次回路保護(hù)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。包含變電站線路無時(shí)限電流速斷保護(hù)、變電站線路帶時(shí)限電流速斷保護(hù)和變壓器瓦斯保護(hù)回路的安裝與調(diào)試。（4）高壓電器二次回路控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。包含110kv母線電壓互感器隔離開關(guān)控制回路、220kv母聯(lián)兼旁路隔離開關(guān)控制回路、移開式開關(guān)柜二次回路、固定式開關(guān)柜二次回路和低壓配電屏二次回路的安裝與調(diào)試。（5）高壓電器二次回路自動裝置系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。包含變電站線路自動重合閘裝置和綜合保護(hù)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試。

除此之外，其幫助完成的電力拖動控制主要學(xué)習(xí)任務(wù)有電動機(jī)點(diǎn)動與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制、接觸器控制的正反轉(zhuǎn)、自動往返控制和Y—△降壓啟動控制；完成的機(jī)床電路控制主要學(xué)習(xí)任務(wù)有C620車床的電氣控制、M7130平面磨床的電氣控制和電動葫蘆電氣控制。

五、應(yīng)用成效

自筆者研制成功高壓電器二次實(shí)訓(xùn)臺以來，在學(xué)院內(nèi)進(jìn)行了樣機(jī)鑒定與試用，已經(jīng)經(jīng)過西安技師學(xué)院高壓電器系專業(yè)教師及企業(yè)專家評審，并合格通過，已經(jīng)為西安技師學(xué)院16G、17G、18G高壓電器專業(yè)三屆六個(gè)教學(xué)班學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，效果良好。自主開發(fā)研制教學(xué)設(shè)備有很多積極的影響：第一，能降低學(xué)校的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益；第二，能為西安技師學(xué)院發(fā)電廠電力系統(tǒng)專業(yè)和高壓電器安裝與調(diào)試專業(yè)的學(xué)生提供《二次回路安裝與調(diào)試》課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺；第三，為西安技師學(xué)院開展企業(yè)培訓(xùn)提供了實(shí)際操作、鑒定考核的平臺；第四，能全面提高西安技師學(xué)院發(fā)電廠電力系統(tǒng)專業(yè)教師的業(yè)務(wù)能力，打造出一支會教學(xué)能維修設(shè)備的教師隊(duì)伍。

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（作者單位：西安技師學(xué)院）