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關鍵詞:高中地理;直觀性教學;應用;策略
中圖分類號:G63305 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)09-0122-02
地理知識的傳授本就離不開插圖、掛圖、圖片等形象化資料。隨著時代的進步、科技的發展,教育也在日益現代化。由開始的幻燈片用于課堂,到后來的多媒體設備安裝在教室,教學的硬件設施沒有哪個時代像今天這么齊備和發達。時代賦予我們這么多優勢,地理老師也不能固守陳舊的教學模式不思改變,應該解放思想,勇于接受新事物,運用現代化的教學設備把地理教學裝備到一個優秀的程度,使直觀性教學成為高中地理的一種常規教學形式。硬件齊備,還需要我們不斷探究如何高效便利地操作和運用。本人經過多年的嘗試,有一點心得拿出來與大家交流。
一、直觀性教學的重要性
高中地理涉及宇宙天體及運行、大氣洋流、水文地質、自然生態、城鄉建設等多方面內容。有些知識不在我們目視范疇之內,如果老師一味講解理論,學生只能依靠自己的抽象思維在頭腦中想象出其狀態畫面,理解難度加大。這時配以形象化的教學資料,我們就可以花費很少的時間迅速使學生理解并掌握相對較多的知識,課堂效率大大提高。正是由于地理學科需要形象性教學這一特點,教材中的插圖眾多,還配有地圖冊、掛圖、圖片等多種圖畫資料,現在服務于地理的影像資料也日益增多。直觀性教學資料在教學活動中的重要性日益凸顯。
(一)有利于教師
描述性、議論性語言對于從事以語言為主要教學形式的教師來說應該是游刃有余的,但是說明性的語言涉及原理、構造、原因、狀態等多方面內容,術語眾多,教師雖能駕馭,但是講解起來費時費力,可能還收效甚微。在語言不能唱獨角戲的困境下,老師就可以積極尋找其他手段來輔助語言教學,形象化資料自然成為不二之選,諸如手勢、圖像、影視、課件等均可根據教學之需恰當而便捷地引入課堂。形象化資料的合理應用,可以使老師更好地組織備課,減少授課時語言的壓力,更有利于教師拓寬視野和教學思路,促進業務能力的提高,更好地與國際接軌。
(二)有利于學生
高中學生抽象思維能力已經具備,能夠在一定程度上化抽象為具象,有意識地還原和再創某些宏觀畫面和運動變化過程。但是這也提醒我們,學生的學習還是離不開形象思維。當學生困于理論知識的抽象難懂時,結合形象資料往往會使艱澀的理論轉化為一種直觀可感的形式貯存到大腦知識庫中。學生的思維壓力降低,學習興趣增強,自信心得以樹立。地理學科不再是一個弱項,逐漸成為學生學習中的強勢,應對高考自然不再畏懼。
二、直觀性教學實施策略
形象化資料并不能自主生效,還需要師生的合理運用,這是要講究時機和方式的有機結合與安排。
(一)課前導入,激發興趣
在新知識講解之前,導入得好,整堂課都會順暢,老師有聲有色地講授,學生津津有味地聽講。所以選擇在課前導入環節恰當地運用直觀性教學就顯得至關重要。如在講述城市工業化布局的知識時,可以把一段溫帶季風性氣候區域的城市工業設置在上風向給城市居民生活帶來的影響視頻播放給同學們看,很自然引入問題:視頻中工業都建在城市什么位置?在這樣的氣候帶會給城市帶來什么影響?如果讓你規劃城市布局,你會怎樣做?一連串的問題使學生立刻投入激烈討論和發言之中。在師生問答中不知不覺進入本節正題。老師趁勢講解影響城市工業化布局的因素有哪些,怎樣結合相關因素進行規劃使城市工業布局更合理,我們身處的城市是否遵循了這些規律和要求,如果不合理,請你設計一個方案呈送相關部門。這樣導入——設疑——解惑——應用,一氣呵成。學生真正成為課堂的主人,在老師的引導下順利掌握了所學知識,而且印象絕對深刻。更值得欣喜的是,學生還會產生一種責任感,加深了熱愛家鄉、建設家鄉的強烈感情。
(二)課中引入,適時高效
切忌一堂課僅老師滔滔不絕講個不停,弄得學生手忙腳亂,緊追不上,甚至昏昏欲睡。我們在講解每一個知識點時,或以影視資料做切入點,啟發教學;或與圖畫資料有機結合,邊析圖邊講解;或講后用多媒體演示相關動畫;更可以整堂課用多媒體課件展示整體教學思路。圖文并茂、情趣橫生的教學模式很早就被推崇,至今仍無一超越,自有其強大生命力和巨大利用價值存在。如播放非洲熱帶草原氣候帶、熱帶雨林氣候帶的動物種類及活動規律視頻時,可切入對非洲自然帶分布規律的學習;可利用地球內部構造圖,隨講解理論知識隨指示掛圖相應位置,學習地殼、地幔、地核及內部運動情況;講解可持續發展的相關知識后,可播放一些地方農業、工業循環經濟的利用及所取得的成就案例。形象資料豐富多樣,取之不盡,只要我們大膽采納,合理使用,課堂教學就會事半功倍。
(三)結合圖例,設題置疑
地理教學離不開各種形式的圖例。學圖例、析圖例、考圖例……可以說圖例無處不在。正因為地理是一門圖例的學科,所以會看圖并運用相關圖例完成對地理問題的解答是地理老師鍛煉學生的一項任務。老師要能針對圖例提出問題,讓學生去分析辨認,思考作答。這是直觀性、識記性和辨析性多種特點相統一的教學形式。如畫一個關于武夷山的等高線圖,在不同的等高線上標上A點和B點,在同一等高線上分別標上C點和D點,然后向同學們提問:A點和B點植被特征有什么不同?分別有怎樣的氣候特征?這與什么因素有關?而針對C、D兩點可以問同學們,為什么處于同一高度,C點等高線稀疏,D點等高線密集?它們分別處于該山什么位置?你能用簡單的語言總結一下武夷山的山形特點嗎?這樣一個圖例綜合了地形、氣候、植被等多個章節的知識,使同學們對地理各知識點的橫向聯系有了一個比較清晰的認識,從而開拓了他們的思維。
(四)對比教學,印象深刻
對比教學法適用范圍很廣,而與形象資料相結合使用效果會更突出。這種方式的運用不但可以省去許多語言性的描述,而且讓人看后會產生一種視覺震動,從而波及心靈,令人主動思考明白其中傳達出來的信息。如可以給學生播放汶川大地震之前,震中各市鎮相關旅游性的影像資料,絕對會讓人心馳神往;再播放汶川大地震后的慘景,則讓人戰栗,不禁驚嘆自然界不可狼居的力量;在兩段視頻的對比中學習和復習地震相關知識,讓人如臨其境,印象深刻。也可以展示某一城市30年以前的落后面貌和如今發展新面貌的一組圖片,令學生在今昔對比中感受城市建設的迅速,再通過一些舉措的實施和一系列數據的列舉,使學生體會在城市化進程中要注重什么,如何科學合理建設等知識。
(五)組織活動,親身實踐
1.善于激發并維持學生學習地理的興趣。
教師可以充分發揮地理學科綜合性強和實用性強的優勢,激發學生學習地理的興趣。如發揮文理綜合優勢,引入歷史典故、傳說、名人軼事、時事政治、數理知識等;發揮圖文結合優勢,展示地形圖、政區圖、繪制各種示意圖、趣味讀圖等;發揮學用結合優勢,制作地球儀、制作等高線地形圖、觀察天氣現象等。在地理課堂上,激發學生學習興趣應該貫穿于教學始終。課堂剛開始,教師如果運用精彩的導入語激發學生興趣,學生則很快被吸引,注意力將集中于課堂,利于后續教學內容的展開;課堂教學之中,教師應洞察學生心理,將學生感興趣的知識適時引入課堂,并作適當鋪開,并予學生充分思考和表達的空間,使學生的課堂主體地位得以充分發揮,有助于其興趣的維持;課堂教學即將結束時,教師引導學生對本節課知識回顧總結,讓學生體會到獲得知識的成就感,學生的學習興趣將會更持久。
2.創設良好課堂氣氛,促進學生主動參與。
著名教育家第斯多惠說:“教育的奧秘不在于傳授,而在激勵、喚起和鼓舞?!苯虒W過程中,不失時機地在各個環節激勵學生,使他們產生內部驅動力。在學生回答問題時,教師要給予期待或鼓勵,注意維護學生的自尊心,調動他們參與課堂的積極性。另外,開放性的答案能使學生人人都覺得“我能行”“我愿意嘗試”,使學生感到教師對其信任與尊重,主動參與課堂教學。例如,在學習“經度變化規律”時,教師鼓勵學生觀察經度圖,總結判斷東、西經的方法。有的學生說找零度經線;有的同學說在度數最小的那根經線上畫“十”字,再利用“上北下南,左西右東”來判斷;也有的同學觀察得到:經度越向哪個方向變大,就是該方向上的經度。每一種方法教師都給予客觀積極的評價,學生受到鼓舞,士氣很高,學習效果好。
3.用心預設問題情境,追求探究活動的有效性。
問題在課堂教學中非常重要,是貫穿教學過程的主線。恰當的問題可以激發學生解決問題的愿望,啟動思維,進而對知識本身產生興趣?!秾W記》中載:“善問者如撞鐘,扣之以小者則小鳴,扣之以大者則大鳴,待之以容,然后盡其聲?!痹诘乩斫虒W中,教師根據教學內容,用心設計問題情境,為學生的有效探究鋪路。
一、目前高中物理實驗教學存在的問題分析
目前教師不重視實驗教學的表現方式有:1、在黑板上“做實驗”;2、用多媒體動畫代替實驗;3、仍用比較陳舊的實驗器材完成二期課改中的“學生實驗”;4、臨考試前突擊做一些實驗題;5、演示實驗平鋪直敘,缺乏認知沖突;6、實驗只重視現象與結論,忽視了學生;7、實驗數據的處理和實驗結論的得出太牽強等。
造成這種現象的根源有:1、對DIS實驗的認識不充分;2、對網絡作用的認識;3、對高考的認識而形成的;4、嫌做實驗太麻煩;5、學生在實驗室的紀律不好掌控;6、部分郊區學校DIS實驗器材配備不完善; 7、缺乏改進和創新的精神等。
表二 學生對物理課堂實驗教學的反饋信息調查
從調查結果可以看出,學生對做實驗的欲望是非常強烈的,喜歡動手探究,他們向往寬松自由的探究環境。因此針對學生的實際情況,教師應以學生為主體,讓學生多動手、多動腦,注重提高學生的全面科學素養及終身學習的能力。
二、提高實驗教學有效性的實踐與探索
在教學中有效性是指完成設計的教學活動和達到教學設計結果的程度。我認為要提實驗高教學的有效性,要做到以下幾個方面:1、學生的實驗情感(興趣、動機等)有沒有得到發展 ;2、實驗技能有沒有得到提高;3、相關知識有沒有得到鞏固;4、實驗過程有沒有得到體驗;5、還有很重要的是看是不是時間花的盡可能少(即效益高)等。教師的教會影響學生的學,教師要以最高的效率推動學生自主發展,以最好的教學效果來達到學生最理想的發展水平。以下是我在教學中實行有效性的實踐與探索。
1、在教學中創設合適的情景,激發學生的探索興趣。
成功的教學,所需要的不是強制,而是激發學生的興趣。在“電路故障分析”的實際教學中,為了調動學生學習的積極性,在課堂上設計了兩個小實驗,一個是電路“斷路”故障,另一個是電路“短路”故障,讓學生找電路故障的原因,學生的興趣很快被激發起來,為實驗探究做了很好的鋪墊。在實驗探究過程中,為了提高演示的有效性,我把電路元件固定在面包板上(如圖1),然后架起來,并把實驗器材的圖片通過多媒體放映出來,課后學生反映這種方式很好。學生通過視覺、聽覺、觸覺等多種途徑感知事物,這樣掌握的知識更牢靠,難學的東西轉化為易學的東西,才能達到課堂教學的有效性,從而增加他們學習物理的興趣。
2、實施“缺陷情景反思式”學習,巧妙利用課堂中的生成資源。
“缺陷情景反思式”學習是對某項活動中有缺陷或錯誤的行為進行系統的、批判性的、創造性的思考,對其根源和過程充分領會、理解,進而形成新的觀點、改變自己的某些行為,并為此觀點在以后的應用做好準備。反思是對自己的思維過程、思維結果進行再認識的檢驗過程。它是學習中不可缺少的重要環節。
學生進行實驗操作時,必定會出現不規范甚至錯誤的操作方法,如果當面糾正,學生可能當時會改過來,但以后再次遇到仍會出現同樣的錯誤方法。為了避免這種情況的發生,我在每次實驗時必定會隨身帶著數碼相機,看到學生出現的各類問題都及時拍下來,立即用電腦導出,當堂解決學生存在的問題。如:在探究玻意耳定律實驗中,我放手讓學生動手,出現問題,再解決。圖2是很多學生手常犯的典型錯誤,用手握住注射器的氣體部分,我讓學生分析這么做的后果,隨后放映規范的例子(如圖3),通過學生的反思和比較,會讓學生印象深刻,也知道如何糾正錯誤。
又如:在多用表測電阻的過程中,學生操作上的失誤也很多,圖4是用歐姆表測小燈泡常溫下的電阻值,該同學兩只手和小燈泡并聯,會造成小燈泡測得的阻值偏小。兩只手不能直接接觸待測對象(如圖5)。
通過多次實踐表明,“缺陷情景反思式”教學能夠在學生的腦海里形成長久的記憶,使再次犯錯的幾率大大降低。教師要善于“捕捉問題”。在實際物理實驗教學中,有些問題往往從我們腦海中一閃而過,這就要求教師擁有一雙善于捕捉問題的眼睛,時刻用批判性的眼光審視自己的實驗教學活動,并能夠從平常的教學中發現這些轉瞬即逝的問題。
例如:探究通電螺線管內部磁感應強度的特點的實驗簡單易做,但在實際教學中我發現學生的行為和教師的預想存在差異,以下的三張圖片是學生操作的實驗結果。在教學中我通過網絡平臺,及時讓學生尋找出現圖7、圖8兩種情況的原因。通過教學,學生對通電螺線管內部的磁場的分布情況掌握的更深入。
真正有生命力的物理課堂,應該有效利用課堂中的生成性資源,教師應及時捕捉課堂上有探究價值的新信息、新問題,及時調整教學行為,將學習引向深入。這就需要教師掌握相應的實踐策略,靈活應對課堂中鮮活、稍縱即逝的生成信息,從而提高課堂教學的有效性。
3、重視學生實驗過程的體驗,提高學生的實驗技能。
教學中有這種現象,教師追求高效課堂,在課堂上準備的內容豐富,以為就是高效,但往往會造成“高負擔低效率”的課堂。課堂講解內容過多,實驗原理、器材、實驗過程講解過于詳細,教師這種“滿堂灌”的教學方式,就會導致重點不突出、學生參與度降低的現象,易使學生產生大腦疲勞,視覺疲勞,思維懶惰,最后動手的操作能力也會下降。40分鐘的課堂,教師占用的多,學生利用的就少,以學生為主體就會變成空談。因此課堂中要讓學生親身經歷知識的形成過程,體驗因實驗成功獲得的學習熱情。教師要鉆研DIS實驗,熟練使用DIS軟件的功能,和學生一起探究,共同進步。實踐中發現,教師如果對DIS器材的使用不熟練,尤其是拓展部分,會在一定程度上延長實驗操作時間,課堂變得低效。
(1)讓學生有效參與
通過課堂教學實踐,學生在實驗課中的活動非常充分,觀察、動手、思考、討論,學生始終處于興趣濃郁、積極主動的探索中。
圖9、圖10所示的是兩位學生在觀察水波的干涉現象和衍射現象,有這樣一道題:在“研究有固定轉動軸物體的平衡條件實驗”中,一組同學在一個力矩盤中的A點通過細繩跨過定滑輪懸掛一組砝碼,不慎將懸掛線鉤掛在P點的大頭針上,另一組砝碼通過細繩跨過定滑輪懸掛在B點,此時力矩盤平衡,如圖11所示。若每個砝碼重為1N,O點到B點懸線距離為4cm;AP線與豎直方向夾角為37°,O點和P點處在同一水平線上。則此時力矩盤受到的順時針轉動力矩之和為多少?這道實驗題得分率非常低,很多同學認為力矩盤所受順時針力矩只有一個,實際上是2個順時針力矩。我在講解結束的時候,仍有部分同學不理解。過了一段時間之后,在一次實驗復習的課堂上,有一位學生突發奇想,用器材搭起了圖12所示的裝置。我牢牢抓住機會讓他把該實驗中的力矩盤的受力情況、各個力的力矩給大家分析一下,通過具體實物的展示,突破了學生理解上的難點。
(2)學生組成小團體,分工明確,重視合作探究過程
探究的核心是“以思維為中心”,即教師課堂上所用到的手段和方法都應該服務于培養學生思維的發展,即讓學生在獲取知識的同時獲得過程與方法的體驗、思維與能力的訓練。
例如:在探究機械能守恒的條件的實驗中,如果僅僅按照教材教學,學生的積極性會不強,根據實驗情景所能得到的機械能守恒條件也局限于理論分析,在學生的頭腦中印象不深,相關知識得不到鞏固。在實際教學中,實驗器材的放置是重要的細節,這決定著實驗的成敗。讓各小組的學生交流如何放置擺錘和光電門,然后讓學生到講臺前做示范,并歡迎其余學生來“找茬”。實踐過程中會發現,此時學生的注意力較集中,為有效教學奠定了基礎。通常擺錘錯誤放置的情況有兩種,如圖13(a)、(b)所示,圖13(c)是規范的放置方法,即擺錘的重心要在A處的等高線上。光電門錯誤放置的情況往往是光電門上發射紅外線的孔沒有和待測位置重合,如圖14(a)所示。圖14(b)是規范的放置方法。然后我讓學生分三種情況進行實驗探究,1、按教材(圖15)所提供方法去完成,可以發現機械能基本不變。2、擺錘下落的過程中用電風扇對著擺錘吹(圖16),擺錘逆風而行,由表中數據會發現機械能在不斷減小。3、擺錘下落的過程中用電風扇對著擺錘吹,擺錘順風而行(圖17),由表中數據會發現機械能在不斷增大。通過實驗的探究過程,發現學生對機械能守恒的條件掌握的較牢固,而且對功能關系的理解也幫助很大。本實驗軟件如果能直接由數據轉化成E―h圖像,實驗就更優化了!本實驗用時短,精確度高,教學效果顯著。
在我校拓展型課程開展得較好,實驗室是向學生開放的,小團體學生可以和老師到實驗室研究探索性實驗,也可以設計一些簡單的實驗。如:用撒尿娃娃研究氣體實驗定律;用塑料瓶制作火箭模型;運用固定轉動軸力矩的平衡知識制作套筒桿秤;電腦機器人;制作反應時間尺等等。
實踐告訴我們,“教是為了不教”不應僅停留在一種教學理念上,更應當是一種常態的教學實踐。重視合作探究,注重知識形成的過程,讓探究變成一種習慣。這樣的課堂才有生命力,學生通過自主研究,形成具有個性特長的思維和操作能力,使創造性學力和發展性學力得以充分發展。
(3)通過DIS實驗的改進與創新,提高學生的實驗技能
課堂教學的有效性因精彩而提升。實驗裝備是實驗教學順利的保障,巧婦難為無米之炊,沒有合適的實驗器材就很難使實驗教學達到高效。然而,新課程下的物理實驗,從內容、數量到形式都有較大的變化。這一新的變化,對我們物理教師提出新的挑戰,要求我們物理教師具備實驗改進創新的意識和能力。
例如:在用DIS器材研究溫度不變時,一定質量氣體壓強與體積的關系時,實驗中的一些注意事項教師一般都會強調,“控制變量”、“化曲為直”的思想方法學生也不再陌生(圖18a、b),但在從P―V圖像轉化成P―1/V圖像的時候,我們會發現圖線并沒有通過坐標原點。在實踐中發現這種現象,教師沒有繼續探究就得出結論:在誤差允許的范圍內壓強和體積成反比,這種做法是偷懶的,是欠妥當的。也有這種現象,教師會和學生一起分析造成誤差的原因,最后得到可能是注射器和壓強傳感器連接部分的體積沒有計算在內造成的。
我在實驗教學的過程中是這樣處理的:讓學生量出注射器和壓強傳感器連接部分的體積大小約為1mL,然后讓學生再做一遍該實驗,在輸入氣體體積時每一組體積都加1mL,如圖19(a)所示,然后觀察P―1/V圖像,會發現圖線基本通過坐標原點,P和V的反比關系可以得出,如圖19(b)所示。
DIS實驗的開發和利用為物理量的測量帶來了革命性的變化,簡單方便,而且能減少主觀判斷引起的誤差,測量精度高、數據處理快。如果能充分認識DIS軟件系統的功能,充分利用“專用軟件”和“通用軟件”,物理實驗教學的效率會很大的提高。
(4)關注課堂中的盲點
所謂盲點,在生理學上,是指視神經突出處無視感細胞、無感光能力的點。在實際教學中,也存在這種視覺和思維上的“死角”。因為教師沒有注意到,或者雖然注意到了卻未給予重視,導致教學效果較低。比如當教師和學生交流實驗方案時,往往會變成某位學生和教師之間兩個人的交流,這時其他學生就容易開小差;當學生對實驗原理理解不了而放棄聽講時、實驗不成功而老師又無暇顧及時、懼怕對實驗結果分析退縮時等等,都是課堂教學中的“盲點”。教師要了解學生的個體差異,多關注易走神,理解力差的底部學生,實驗操作時多到他們身邊輔導,讓他們能上課時有事做,能感受到教師的關心,改善這種低效教學行為。
三、收獲和存在的問題
1、收獲
經過一段時間的實踐后我對學生進行了問卷調查,調查結果見下表:
在教學過程中,發現學生的實驗探究能力也有一定提高,遇到困難時知道多角度分析問題,能解決一部分問題。如:圖21是探究感應電動勢大小的實驗,由于實驗效果不好,電動勢E與1/Δt的圖線有些離散,圖線沒有通過坐標原點,學生正在討論怎樣才能提高實驗的成功率,最終實驗很成功。同時發現高三學生在做高考模擬卷中的實驗題時,懼怕心理降低,得分率大大提高了。
2、存在的問題
(1)在教學中發現有些學生由于內向、落后等因素,實驗時“冷眼旁觀”、“合而不作”;在實驗操作時教師要顧及班級中的每一位學生是不可能的,教師過于關注頂部學生和底部學生,中部學生容易被忽略,這部分學生是很有潛力的,也要及時給予關注。在以后的教學中,要對不同層次的學生進行進一步探索,研究更合適的模式進行教學。
(2)學生每天的課很多,課后對學生個別矯正也不能做到盡善盡美。
參考文獻:
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今天,同學們懷著無比喜悅的心情在家長的陪同下踏入我們__一中進行新生報到。首先,我代表學校對大家以優異成績順利完成小學階段學業表示衷心的祝賀!對你們即將以嶄新的姿態跨入初中階段學習表示熱烈的歡迎!
中學階段是人生發展的黃金階段,接受優質的初中教育,才能實現快樂幸福的成長,從而為成功的人生奠基,__一中是你們最明智的選擇。因為歷屆莘莘學子已經在這里用實力和拼搏實現自己的人生夢想,同時也以非凡的業績鑄就了學校的輝煌和榮光。
我們學校成立于1956年,現有15個教學班,628名學生,75名教職員工??迫谓處熍鋫潺R全,結構合理,本科學歷60人,大專學歷15人,達標率100%。學校現有高級教師6人,一級教師16人,省級骨干教師2人,峽市級骨干教師8人,__市級骨干教師18人。
我們學校堅持以生為本,建設多彩一中,打造和諧校園。讓走進一中的每一名學子內心都充滿自信,心靈都充滿陽光,校園都充滿活力和激情。學校立足學生學習成績的提高,深化課堂教學改革,實施小組合作學習,開展知識過關競賽,樹立身邊的楷模與榜樣,實施自主管理,大力開展學生社團活動,為同學們施展才華,發展個性,展示風采,鍛煉自我搭建了成長的舞臺。
近年來,務實重干、追求卓越的__一中全體師生,用青春和汗水不斷譜寫學校發展的光榮華章,已經實現了由一所農村普通初中到三門峽示范性初中的華麗轉身,昂然屹立在革命老區的大地上,教育教學質量不斷攀升。僅僅在過去的一學年里,我校先后榮獲集體榮譽17項,它們分別是:__市中小學乒乓球比賽二等獎; __市教育網宣傳工作先進單位;__市文明單位; __市中小學籃球賽亞軍; __市特色學校; __市德育工作先進單位;全國中學生美術書法攝影作品大賽團體二等獎;河南省第七屆少兒文化藝術節三門峽市選拔賽二等獎;__市教育教學工作先進單位;三門峽市教學工作先進單位; 三門峽市“兩創兩爭”活動文明學校;__市中小學陽光體育運動會團體第六名;__市師德建設工作先進單位; __市中小學優質校本課程教材二等獎;__市中小學乒乓球大賽團體第四名; __市中小學籃球賽冠軍;__市五好團支部。
最能反映學校辦學質量高低的中招考試成績,更是我校辦學實力與水平整體提高的一個縮影。近年來,我校中招成績十分突出,綜合成績排名穩居三門峽市90余所農村中學前十名。__年中招考試我校被重點高中統招錄取40人,優秀學生囊括全鎮前三名;__年中招考試我校被重點高中統招錄取62人,優秀學生囊括全鎮前三名;__年中招考試我校參加考生174人,被__一高錄取33人,被實驗高中錄取52人,被__三高錄取48人,被__五高錄取29人,被__二高錄取1人,總共163人被各級高中錄取,錄取率達93.7%。其中被重點高中統招錄取67人,占全部被錄取考生人數的41%。優秀學生囊括全鎮前兩名.全鎮前10名,我校占5人;前20名,我校占11人;前40名,我校占22人;前50名,我校占27人;前100名,我校占53人。__年中招我校參加考生132人,上一高統招線全鎮62人,我校33人;上實高線全鎮112人,我校59人;上三高線全鎮178人,我校96人;上五高線全鎮237人,我校129人。被__一高錄取39人,被實驗高中錄取28人,被__三高錄取49人,被__五高錄取14人,被__二高錄取1人,總共131人被各級高中錄取,錄取率達99.2%。其中被重點高中統招錄取59人,占全部被錄取考生人數的45%。優秀學生囊括全鎮前六名,全鎮前10名,我校占8人;前20名,我校占12人;前40名,我校占21人;前50名,我校占27人;前100名,我校占53人。
中招成績十分輝煌,七八年級取得的成績也是有目共睹的。在剛剛結束的期末考試中,教體局對七年級的數學、八年級的英語進行了全市統考,我校成績十分突出,位居全市19個鄉鎮初中第二名。其中七年級數學成績尤為突出,37人獲得100分,148人在90分以上,占全部考生人數的68.8%,成績在全市學校位居前列。我校在本學期教育教學質量綜合評價中總成績位居全市鄉鎮初中第二名。正因為如此,從2008年起至今,我校已連續六年榮獲三門峽市教學工作先進單位榮譽稱號,這是上級部門對我校教學質量的充分肯定,也是頒發給我們山區學校一個金光閃閃的名片。我想在座的各位家長和同學應該為我們過去取得如此優異的成績而感到歡欣鼓舞,更應該為自己在人生的新階段明智地選擇__一中而倍感自豪。
各位家長,親愛的同學們,在人生的十字路口,一次正確的選擇,將會為自己的發展插上騰飛的雙翼。選擇一中,助你成功,__一中將成為你們追求知識、完善人格,完成學業,實現夢想的理想殿堂。如果你是一粒珍珠,在我們一中你將會更加璀璨奪目;如果你是一粒沙子,在我們一中你將會更加堅定充實;如果你是一塊黃金,在我們一中你將會更加閃閃發光;如果你是一株幼苗,在我們一中你必將成長為參天大樹,祖國棟梁。我們__一中全體師生有能力、有實力、有信心挑起促進__教育快速發展的重擔,讓更多的孩子經過我們的辛勤培養,走出大山,實現人生的理想。請同學們放心,請各位家長放心。
各位家長,同學們,今天報到工作已經結束,在大家面對即將來臨的初中生活
的時候,我們是不是已經做好了充分的準備?下面我就要和大家面對面地來談一談:如何充分利用暑假做好小學與初中的銜接,以便同學們更好地實現從知識、思維、習慣、行為等方面順利向初中過渡。 從小學進入初中,課程增加、學習時間明顯延長,種種因素很容易導致同學們不適應新的學習生活,“七年級新生剛進學校大約有1/3的人需要一個適應期。” 這種不適應主要體現在五個方面:
1、學習內容和節奏變了
進入初中,學習環境最明顯的變化就是科目增加,需要以分數來衡量的課程就有7門,課堂節奏變快、新課的進程加快,用于復習的時間大大減少,這些都與小學的授課方式完全不一樣。這樣,成績中等或中等偏下,基礎不是很扎實的學生就很容易掉隊。
2、學習要求變了
每一門學科考試都要以分數呈現,成績的好壞一目了然,另外差不多每個階段都會有各種形式的測試,這些都會讓孩子壓力突然增大,心態的調整顯得尤為重要。
3、學習環境變了
很多學生在進校前對初中生活有許多美好的想法,但很快,新的作息時間特別是在校時間明顯延長、活動課減少等一系列的變化會讓很多學生突然覺得壓力增大,變得緊張。而人際關系方面,小學里一般就幾個老師,學生和老師的關系容易親近,而中學里一個人要面對十多位老師,而且關系也變得普通起來,這讓很多學生覺得缺乏心理依賴。
4、學習方式變了
初中十分看重自主學習的學習習慣,因為初中的知識點繁多,講究系統。沒有自學習慣的學生是很難適應的。
5、對自己認識不足
小學采取的教育方式以鼓勵和表揚為主,看重的是孩子的個性發展。這就導致很多學生自以為很了不起,對自己認識不清,而進入中學,學生必須對自己要有清楚認識,要能看到自己的薄弱點,才能對癥下藥。不能發現自己的優劣,而只能按著老師的教學按部就班的孩子是很難學好的。
針對上述五個方面的問題,我們在座的每一位家長和同學都要想:在入學之前我們應該做好哪些準備工作呢?尤其是如何安排好這個長長的暑假呢?
(一)同學們應該做好的思想準備
1、做好入學前的思想準備,制定出自己的學習目標
目標是前進的方向。有了目標,才會有源源不斷的動力。沒有目標,終究碌碌無為,一事無成。同學們從今天起就要為未來三年的初中生活規劃一個個明確而具體的奮斗目標。每個學期學習要達到什么名次,每個年級要達到什么樣的位置,三年以后的今天在中招考試中取得一個什么樣的成績,將來要考上哪一所理想中的學校等等,大家從現在起必須認真去考慮,去制定。誰的目標越具體,誰從今天已經開始為實現目標開始進行不懈地努力,誰將來就有可能贏在起跑線上,最終實現自己的人生夢想。
2、做好入學前的行動準備,給初中學習“熱個身”
我們每一位同學在暑假務必要從高年級同學手中借一套初中的課本,自己嘗試著完成第一單元(章)的自學??纯醋约耗懿荒馨呀滩目炊?,會不會做書上的習題,并嘗試著做一做。不會的可以問一問家長或請教高年級同學。這樣一個假期下來,你就會為初中生活做好了扎實的準備,將來開學后就能很快適應中學的學習而不會落伍。今年暑假學校布置的假期作業有三項:一是完成初中新學期第一單元課本的預習,二是做好暑假作業,三是根據__市委宣傳部的文件精神完成一部經典名著的閱讀(圖書自行到街上或__新華書店購買),記20頁讀書筆記的任務。開學后第一周學校除了做好嚴格的檢查和展評外,還要對同學們假期作業完成質量進行摸底考試。請各位同學根據任務與時間制定合理的學習計劃,每天上午和下午各集中學習40分鐘,按時完成學習任務,請各位家長幫忙做好認真的督促與落實。
3、尋找得當的學習方法,培養自主學習的能力與習慣,把握住預習——聽課——復習——寫作業,每一個重要學習環節。特別要強調養成課前先預習,寫作業前先復習的良好學習習慣。培養學習習慣,學會記筆記,如何抄筆記?哪些該記?哪些不該記?如何記好預習或自學筆記等。向老師、高年級的學生或書本學習:預習、復習、記筆記的一般方法;初中學習的特點;記憶的規律等內容。并了解他們是如何完成好小學向中學過渡的學習上曾遇到過哪些困難?又是如何解決的)我相信我們的家長在幫助孩子們在暑期列出暑期切實有效的學習策略與措施,對學習的時間,做一個很好的規劃。
(二)做好對孩子的家庭教育
大文學家高爾基曾說過一句話“溺愛是誤入孩子口中的毒藥,如果僅僅是為了愛,連老母雞都能做到這一點?!蹦鐞凼且环N低本能的愛,真正的愛是理智高尚的愛,吃喝拉撒睡是愛,教子吃苦,教子成材更是愛。
一個孩子在同樣的年齡段里,同時走進同一的學校,在同樣的班級里就讀,授課的時間是相同的,教學環境是一致的,教材教具是一致的,然而接受教育的效果則是區別很大的,這種大優大劣分化的原因,其實并不在于學校教育質量,而在于家庭教育的配合上。孩子的成長,離不開家庭教育的力量,為此,對各位家長提出如下建議:
1、給孩子一個良好的環境。
“孟母三遷”的故事是最經典的例子。首先家長要以身作則,要給出孩子一個寧靜的學習環境,盡量讓孩子接觸積極向上的東西。要制造良好的家庭氣氛,和諧的學習環境。家長要始終同教師保持一致,給教師予積極的配合支持。給孩子多一點關心:要經常詢問孩子的學習情況,了解他們的所想;要多傾聽孩子的心聲,了解他學習上的困難,并給予幫助。要經常和常和老師保持聯系,了解孩子在校學習情況。同老師多交流,多發現差距和不足,配合老師共同提高孩子的學習效果。給孩子一個正確的評價,重視心理健康。
2、關心孩子的學習。
(1)培養孩子勤奮刻苦的學習精神,父母以身作則,營造良好的讀書氛圍。
(2)教孩子學習方法 :學的“五認真”——認真預習、上課、復習、作業、考試,鼓勵孩子多讀課外書。
(3)培養孩子好的學習習慣:讓孩子合理安排每天的作息時間,保持旺盛的精力,早睡早起,不過分疲勞,早起晨讀,生活有規律。
(4)經常給孩子制訂幾個容易達到的小目標,這樣可以使孩子感覺到能夠做到,樹立孩子自信心,從而有利于孩子發揮出潛能。象摘果了一樣。
(5)幫助孩子樹立責任心,從學會洗碗,洗自己的衣服,整理自己的床鋪,用具,盡到自己的那份責任開始。讓孩子明白,學習也是自己的責任。
(6)監督孩子的作業質量。保證孩子按時、高質量地完成。
3、重視習慣培養。
養成一個好的習慣可以讓孩子終生受用,養成一個壞的習慣則會害了孩子一生一世。一個好習慣一旦養成,長大后便會一直堅持下去。那么做為父母,更要幫助孩子養成一個好的學習習慣、道德習慣。具體有:
(1)專心致志的習慣。應嚴格要求并經常提醒孩子要聽老師的話,在上課時,一定要用心聽講,聚精會神,不要作小動作,更不要說話影響別人聽課?;氐郊視r要給孩子創造一個適合孩子學習的環境,讓孩子養成放學及時做作業,按規定時間完成作業之后再做其它事情的好習慣。
(2)獨立思考的習慣。父母對孩子不能解決的問題要采取誘導的方式引導孩子思考問題,重要的不是教會孩子一道題怎樣解決,而是要告訴他們解決問題的方法,培養孩子獨立思考的能力。
(3)認真細致的習慣。孩子的作業一定要在規定時間內去完成,而不能草率馬虎。這就要求內容正確,書寫工整,按時完成等方面。為使孩子養成良好的習慣,提高正確率與責任感,就應要求孩子養成檢查作業的習慣。
(4)養成看書讀報的習慣。家長需要為孩子購買、訂閱適合的
的圖書報刊,創設一個閱讀環境,但書最好不要訂得過多,書要少而精。為防止“走馬觀花”,家長可以與孩子們一起閱讀,共同討論書中的問題,并指導孩子做讀書筆記。
(5)培養周期性學習習慣。家長要掌握孩子的學習周期,培養孩子按預習、聽課、復習、作業這樣的周期學習的習慣。學生很重要的一點是好習慣的養成,這包括學習上的,也包括生活上的。
4、做孩子堅強的后頓。做好孩子的思想工作,克服代溝,消除孩子逆反心理,多過問學習,多關注思想變化,多和老師孩子交流,使孩子在初中階段能夠茁壯成長。絕對不能體罰孩子或者放任不管,否則將來只能是釀成嚴重的后果。
家長朋友們,有一句話說得很好:我們每天過的都是今天,把每一個今天串起來就是幸福的一生。未來社會需要的是道德與人格的健全、心理的健康、有社會適應能力、有終身學習的愿望和能力的人。一個人的觀察能力、思維能力、綜合運用知識的能力、生存能力是非常重要的。因此,要教給孩子一生有用的東西。請各位父母記住這樣一句話:“你可以不是天才,但你是可以造就天才的父母?!弊龊靡幻麅炐愕募议L,做好孩子的第一任老師,讓我們家校合作,共同積極采取行之有效的措施,努力為孩子創造良好的成長環境,使孩子健康茁壯地成長。
(一)實習目的與意義:專業生產實習是電氣工程及其自動化專業的必修課程,安排在第三學年暑期短學期開設。該項實習是為了充分利用社會資源,增強電氣工程及其自動化專業大學本科生的實踐能力,實踐的主要目的如下:
①專業生產實習是全面推進素質教育、培養學生創新精神和實踐能力的一種重要手段,是學生理論聯系實際的一個重要環節,是大學生擇業就業之前接觸社會、了解社會的一次重要機會。
②通過專業生產實習,使學生認識電力生產的整個過程,了解電氣工程及其自動化專業的主要內容和發展方向,掌握專業的基本常識,為專業課程學習奠定感性認識,形成對本專業的認同感、提高學生學習本專業的興趣,激發學生的競爭意識、責任意識和開拓意識。
③通過有組織的開放性專業生產實習活動。培養大學生自主管理、社會交往、互相幫助、獨立完成任務等方面的綜合能力。
④學生參加生產實習時將所學理論知識和實際工作緊密聯系,鞏固已學的理論知識,積累一定的實際生產技術和管理知識,培養運用理論知識解決工程實際問題的能力,注重知識創新和能力培養,為適應社會工作和生活打下堅實的基礎。
(二)實習地點:
①成都——西南交通大學。
②成都——交大許繼股份責任有限公司。
③昆明——鐵路局供電段。
④昆明——云南變壓器股份責任有限公司。
(三)實習時間安排與主要實踐過程:
①7月14日下午14點在西南交通大學參加學院組織的實習安排、工作布置課程。
②7月15日~17日上午9點~11點30分、下午14點~16點30分在西南交通大學參加學院組織的專業知識講座。
③7月15日上午9點~11點30分在交大許繼股份責任有限公司參觀實習。
④7月18日~20日上午乘車前往昆明。
⑤7月20日下午14點~16點30在昆明供電段教育室參加生產實習安全教育。
⑥7月21日上午9點~下午16點30在昆明供電段(昆南)參觀實習。
⑦7月22日上午9點~下午16點30在昆明供電段(昆西)參觀實習。
⑧7月23日上午9點~11點30分在云南變壓器股份責任有限公司參觀實習。
⑨7月23日下午14點~16點30分在昆明供電段教育室參加實結大會。
mm2011年9月
目錄
前言…………………………………………………………………………………1
目錄…………………………………………………………………………………3
第一章:電力系統…………………………………………………………………4
第一節:我國電力工業的主要特點及其發展………………………………………4
第二節:電力系統的基本組成………………………………………………………6
第三節:供配電系統常用的電氣設備………………………………………………8
第四節:繼電保護的作用及常見故障………………………………………………10
第五節:輸配電新技術發展………………………………………………………12
第二章:牽引變電所………………………………………………………………16
第一節:二次設備電路概述………………………………………………………16
第二節:安全監控系統……………………………………………………………17
第三章:接觸網……………………………………………………………………20
第一節:接觸網零件、線索及絕緣子………………………………………………20
第二節:碗臂及其裝配……………………………………………………………22
第三節:錨段及錨段關節…………………………………………………………23
第四章:變壓器……………………………………………………………………28
第一節:變壓器的種類及其制造工藝………………………………………………28
第二節:幾種牽引變壓器的原理分析與比較選擇…………………………………30
第五章:總結與心得體會…………………………………………………………34
參考文獻……………………………………………………………………………36
第一章電力系統
第一節我國電力工業的主特點及其發展
一、我國電力工業發展的現狀
“十五”期間我國發電量由13685億千瓦時增至24975億千瓦時,年均增長12.8%;發電裝機容量由31932萬千瓦增至51718萬千瓦,年均增長10.1%。發電量的增速高于gdp的增速,電力彈性系數1.35,高于前20年的平均值(0.8)。單位產值電耗增加。
表1-1XX-XX年內我國gdp及用電量增長情況
XX年XX年XX年XX年XX年XX年
全國gdp增長率(%)7.389.110.19.910.9
全國用電量(萬億千瓦時)1.471.641.892.182.482.82
用電量增長率(%)9.011.615.415.1813.5914.0
全國裝機容量(億千瓦)3.383.573.804.425.176.22
資料來源:《中國電力統計年鑒》,中國電力出版社
二、我國電力工業的特點及發展趨勢
1、電力需求和裝機容量持續、快速增長。近年來,我國電力需求增長迅猛。盡管電力工業保持了2位數的增長率,但仍然出現了大面積的電力短缺。今后10~20年,大陸每年平均新增裝機將達30gw。
2、電網在資源優化配置中將發揮重要作用,遠距離輸電規模宏大。由于資源狀況、電力需求增長和技術條件的限制,今后相當長一段時間內,我國發電一次能源仍將主要依賴煤炭和水能。可開發水電資源近三分之二分布在西部的四川、云南、三省區,煤炭保有儲量的三分之二分布在山西、陜西、內蒙三省區;而約占三分之二的用電負荷分布在沿海和京廣鐵路沿線以東的經濟發達地區,這些地區發電能源資源嚴重不足。為解決發電資源分布與用電負荷分布極不均衡的矛盾,需要大容量、遠距離的輸電。根據目前的規劃研究,到2020年,中遠距離的輸電規模將可能達到250gw左右,其中2/3以上的輸電距離可能超過1000km。
3、實現全國聯網和跨國聯網。電網龐大、復雜。目前,我國大陸電網除西北采用330kv/750kv電壓序列外,其它電網均采用220kv/500kv電壓序列。東北、華北和華中實現了同步聯網,華中與西北、華東和南方電網通過直流實現聯網,形成了北起東北伊敏、南抵四川二灘的鏈型同步電網。隨著電力工業的發展,我國電網將成為世界上最龐大、復雜和技術最先進的電網,其特征是:擁有世界上最大規模的電站-三峽電站(最終裝機將達2240萬千瓦);世界上最大的電源基地-西南水電基地(外送規模將達7000萬千瓦左右);擁有世界上平均海拔最高的750kv電網;將建設百萬伏級交流和±800kv直流輸電工程,擁有當今世界上最高運行電壓的交直流電網;將構成以特高壓交直流為骨干網架的國家電網,形成世界上最大規模的遠距離輸電(通過特高壓交直流電網傳送的容量可能超過200gw);可能形成世界上規模最大的同步電網(華北-華中-華東同步電網);是世界上直流輸電規模最大的國家(容量在1gw以上的直流輸電工程有20多個,比世界上此類規模的直流輸電工程總和還多);形成國家、大區和省三級電力市場;按國家、大區、省、地(市)、縣五級調度。
4、自動化水平逐步提高、安全性和可靠性受到充分重視。先進的繼電保護裝置、變電站綜合自動化系統、電網調度自動化系統以及電網安全穩定控制系統得到廣泛應用。隨著電網建設和網架結構的加強、電網自動化水平的提高,大陸電網安全穩定事故大幅下降。從上世紀70年代的19次/年,到80年代下降為5.2次/年,90年代為2.7次/年。1997年以后,未發生主網穩定事故。電網供電可靠性也有較大提高,平均供電可靠性為99.820%。
5、經濟、高效和環保。隨著大容量機組的應用、電網的發展以及先進技術的廣泛采用,煤耗與網損逐年下降。上個世紀九十年代以后,供電煤耗平均每年以3.6g/kwh的速度下降。到XX年,供電煤耗為379g/kwh,電網線損率為7.6%。新建火電廠將廣泛采用大容量、高效、節水機組,采用脫硫技術和控制nox的排放。到2020年,在人口密集地區,將建設60gw的天然氣發電機組和40gw的核電機組。在電網建設方面,將采用先進技術提高單位走廊輸電能力、降低網損,加強環境和景觀保護,城市電網將逐步提高電纜化率、推廣變電站緊湊化設計。
6、我國電力工業的產業政策是:大力發展水電,優化發展火電,加快發展核電,因地制宜地積極發展風電、太陽能等可再生能源發電,加快發展電網。同時,堅持建設與節約并重,把節約用電放在優先位置,加強電力需求側管理,提高資源利用效率;大力推進技術進步和產業升級,提高關鍵設備制造和供應能力。
三、2020年我國電源結構規劃設想
根據我國能源結構的狀況,我國電源結構在相當長的時期內,直到2020年都將以煤電為主,這是難以改變的。
(1)、煤電發展。到2020年約為6億kw,占總裝機9.5億kw的63.1%,發電址3億kwh,占總電量的70%,比XX年火電裝機的74.4%和電量的81%下降11個百分點,平均每年下降0.5個百分點;相應的發電量約3億kwh需耗原煤約14億t,占2020年原煤預計產旦20億一22億t的64%-70%左右。
(2)水電發展。到2020年水電要達到2億kw,占總裝機容量的21.1%,電盤7000億kwh,占總電量的16%;抽水蓄能電站裝機達到2500萬kw,占到總裝機容量的2.6%,比XX年裝機比重的24.9%下降了1個百分點,電量比重的17.8%下降1.8個百分點。但水電開發率已由XX年裝機開發率的21%提高到2020的53%,電量開發率相當由12.6%提高到36%,都超過目前世界平均水平。
(3)核電發展。到2020年,規劃核電容量約為4000萬kw,占總裝機的4.2%,發電量的6%,比XX年1.2%上升約5個百分點,使電源結構有所改善。我國核電起步不晚,發展緩慢。XX年只有210萬kw,到XX年末為370萬kw。在2020年以內建設的4000萬kw核電站,在技術路線上建議原則上仍堅持以原定的100萬級壓水堆的路線,并充分吸取國際上的技術進步和改造的經驗。具體堆型可在明確安全、經濟及國產化率的條件下,通過國際標準來確定,并用以批量建設100萬級核電站。這是充分發揮現有核電制造能力和建設、管理方面的經驗,盡快實現核電設備供應和建設、管理上的國產化的重要條件之一,是使我國核電”既安全,又經濟”的可行路線。與此同時,還要在核電技術上加強開發研究,跟蹤國際的先進技術,努力發展有自主知識產權的新一代堆型的核電,爭取在20年內建設示范堆型,為20年后批量過渡到新一代堆型做好技術供應的準備。
(4)氣電發展。規劃到2020年燃氣發電的容量達7000萬kw,占總裝機容量的7.3%,電量約3000億kwh,占總電量的7%。這將使20年內燃氣輪機組的比重提高6個百分點多,使電源結構得到一定程度的改善。
(5)新能源發電。規劃到2020年達到1500萬kw,占總裝機的1.5%,發電皿400億kwh,占1%。新能源發電主要包括風力發電、潮汐發電和太陽能發電,也包括地熱發電和垃圾、生物質能發電等。
第二節電力系統的基本組成
世界上大部分國家的動力資源和電力負荷中心分布是不一致的。如水力資源都是集中在江河流域水位落差較大的地方,燃料資源集中在煤、石油、天燃氣的礦區。而大電力負荷中心則多集中在工業區和大城市,因而發電廠和負荷中心往往相隔很遠的距離,從而發生了電能輸送的問題.水電只能通過高壓輸電線路把電能送到用戶地區才能得到充分利用?;痣姀S雖然能通過燃料運輸在用電地區建設電廠,但隨著機組容量的擴大,運輸燃料常常不如輸電經濟。于是就出現了所謂坑口電廠,即把火電廠建在礦區,通過升壓變電站、高壓輸電線、降壓變電所(站)把電能送到離電廠較遠的用戶地區。隨著高壓輸電技術的發展.在地理上相隔一定距離的發電廠為了安全、經濟、可靠供電.需將孤立運行的發電廠用電力線路連接起來。首先在一個地區內互相連接,再發展到地區和地區之間互相連接,這就組成統一的電力系統。
圖1-1電力系統結構簡圖
通常將發電廠、變電所、用電設備之間用電力網和熱力網連接起來的整體,叫做動力系統。動力系統中的電氣部分,即發電機、配電裝置、變壓器、電力線路及各種用電設備連接在一起組成的統一整體。稱為電力系統。電力系統中由各級電壓等級的輸配電線路及升降壓變電所組成的部分,稱為電力網。在我國習慣將電力系統稱作電網,例如華中電力系統稱為華中電網。電力線路是電力系統的重要組成部分,它擔負著輸送和分配電能的任務。由電源向電力負荷中心輸送電能的線路,稱為輸電線路或送電線路。送電線路的電壓較高,一般在110kv及以上。主要擔任分配電能任務的線路,稱為配電線路,配電電壓較低,一般在35kv及以下。為了研究和計算方便,通常將電力網分為地方電網和區域電網。電壓在110kv及以上、供電范圍較廣、輸送功率較大的電力網,稱為區域電力網。電壓在110kv以下、供電距離較短、輸電功率較少的電力網,稱為地方電力網。電壓在6~10kv的配電阿.稱為中壓配電網。城市電網中35kv的配電網亦稱為中壓配電網。電壓為380/220v的配電網。稱為低壓配電網。但這種劃分方式,其間井投有嚴格的界限。
圖1-2電力系統結構簡要圖例
根據電力網的結構方式,又分為開式電力網和閉式電力網。凡用戶只能從單方向得到電能的電力網,稱為開式電力網;凡用戶至少可以從兩個或更多方向同時能得到電能的電力網,稱為閉式電力網。根據電壓等級的高低,電力網還可分為低壓、高壓、超高壓幾種。通常把1kv以下的電力網稱為低壓電網,1~220kv的電力網稱高壓電網,330kv及以上稱超高壓電網。
第三節供配電系統的常用電氣設備
一、電氣設備的定義
供配電系統的電氣設備是指用于發電、輸電、變電、配電以及用電的所有設備,包括發電機、變壓器、控制電器、保護設備、測量儀表、線路器材和用電負荷設備(如電動機、照明)等。
二、變配電常用的高低壓電氣設備介紹
1、電力變壓器主要用于公用電網和工業電網中,將某一給定電壓值的電能轉變為所要求的另一電壓值的電能,以利于電能的合理輸送、分配和使用。
2、互感器的作用是使二次設備與一次電路隔離和擴大儀表、繼電器的使用范圍。電流互感器二次額定電流一般為5a,電流互感器串聯于線路中,有四種結線方式;在使用時要注意:①二次側不得開路,不允許裝設開關或熔斷器;②二次側有一端必須接地;③注意端子的極性。電壓互感器二次額定電壓一般為100v,常用的電壓互感器有單相和三相(五芯柱式)兩類。電壓互感器并聯在線路中,通常接在母線上,有四種結線方式;電壓互感器在使用時要注意:①一、二側均不得短路;②二次側有一端必須接地;③注意端子的極性。
3、熔斷器分為高壓熔斷器和低壓熔斷器兩種。高壓熔斷器有戶內、戶外兩種類型,一般跌開式熔斷器和負荷型跌開式熔斷器為“非限流”式。低壓熔斷器主要用于低壓線路及設備的過載和短路保護,有插入式(rc型)、螺旋式(rl型)、無填料密閉管式(rm型)、有填料封閉管式(rt型)及引進技術生產的有填料管式gf、am系列和高分斷能力的nt型等。按保護性能也可分為有限流特性和無限流特性兩種。
4、高壓開關設備主要有高壓斷路器、高壓隔離開關、高壓負荷開關等。高壓斷路器的作用是斷開或接通負荷,故障時斷開短路電流,有油斷路器,真空斷路器,sf6斷路器三種類型。高壓隔離開關主要功能是隔離高壓電源,保證人身和設備檢修安全,它不能帶負荷操作,常與斷路器配合使用并裝設在電源側。高壓負荷開關具有簡單的滅弧裝置,可以通斷一定的負荷電流和過負荷電流,由于斷流能力有限,常與高壓熔斷器配合使用。
5、低壓開關設備主要有低壓斷路器、低壓熔斷器、低壓刀開關等。低壓斷路器是一種能帶負荷通斷電路,又能在短路、過負荷、欠壓或失壓時自動跳閘的電氣開關設備,低壓斷路器有萬能式(框架結構)和塑殼式(裝置式)兩大類型,按安裝方式分有抽屜式和固定式兩種;按用途分有配電用、電動機保護、照明、漏電保護四種。
6、避雷器是保護電力系統中電氣設備的絕緣免受沿線路傳來的雷電過電壓或內部過電壓損害的一種保護設備,有保護間隙、管型、閥型、金屬氧化物等幾種類型,在成套裝置中氧化鋅避雷器使用較為廣泛。
7、成套配電裝置是制造廠成套供應的設備,在制造廠按照一定的線路結線方案預先把電器組裝成柜再運到現場安裝。按電壓高低可分為高壓成套配電裝置(也稱高壓開關柜)和低壓成套配電裝置(低壓配電屏和配電箱)。高壓開關柜有固定式和移開式兩大類。固定式高壓開關柜的柜內所有電器部件包括其主要設備如斷路器、互感器和避雷器等都固定安裝在不能移動的臺架上,一般用在企業的中小型變配電所和負荷不是很重要的場所。新型固定式高壓開關柜常用的有hxgn系列(固定式高壓環網柜)、xgn系列(交流金屬箱型固定式封閉高壓開關柜)和kgn系列(交流金屬鎧裝固定式高壓開關柜)等。手車式高壓開關柜是將成套高壓配電裝置中的某些主要電器設備固定在可移動的手車上,它檢修方便安全,恢復供電快,供電可靠性高,但價格較高,主要用于大中型變配電所和負荷較重要、供電可靠性要求較高的場所,主要新產品有jyn系列、kyn等系列等。低壓配電屏(柜)有固定式、抽屜式和混合式三種。固定式低壓配電屏結構簡單,價格低廉,目前使用較廣的有pgl、ggl、ggd等系列,適用于發電廠、變電所和工礦企業等電力用戶作動力和照明配電用。抽屜式低壓配電屏(柜)體積小、結構新穎、通用性好、安裝維護方便、安全可靠,廣泛應用于工礦企業和高層建筑的低壓配電系統中作受電、饋電、照明、電動機控制及功率補償之用,常用的抽屜式配電屏有bfc、gcl、gck等系列,它們一般用作三相交流系統中的動力中心(pc)和電動機控制中心(mcc)的配電和控制裝置。動力配電箱和照明配電箱是車間和民用建筑的供配電系統中對用電設備的最后一級控制和保護設備,分別用于動力配電、控制和照明、小型動力線路的控制、過負荷和短路保護。
第四節繼電保護的作用及常見故障
隨著電力系統的高速發展和計算機技術,通訊技術的進步,繼電保護向著計算機化、網絡化,保護、測量、控制、數據通信一體化和人工智能化方向進一步快速發展。與此同時越來越多的新技術、新理論將應用于繼電保護領域,這要求我們繼電保護工作者不斷求學、探索和進取,達到提高供電可靠性的目的,保障電網安全穩定運行。
一、繼電保護在供電系統障礙中的作用
(一)保證繼電系統的可靠性是發揮繼電保護裝置作用的前提:繼電系統的可靠性是發揮繼電保護裝置作用的前提。一般來說繼電保護的可靠性主要由配置合理、質量和技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。
(二)繼電保護在電力系統安全運行中的作用:
繼電保護在電力系統安全運行中的作用主要有以下三點:
1.保障電力系統的安全性。當被保護的電力系統元件發生故障時,應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件最近的斷路器發出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統中斷開,以最大限度地減少對電力系統元件本身的損壞,降低對電力系統安全供電的影響,并滿足電力系統的某些特定要求(如保持電力系統的暫態穩定性等)。
2.對電力系統的不正常工作進行提示。反應電氣設備的不正常工作情況,并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同(例如有無經常值班人員)發出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自動地進行調整,或將那些繼續運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。
3.對電力系統的運行進行監控。繼電保護不僅僅是一個事故處理與反應裝置,同時也是監控電力系統正常運行的裝置。
二、繼電保護常見的障礙
電壓互感器二次電壓回路在運行中出現故障是繼電保護工作中的一個薄弱環節。作為繼電保護測量設備的起始點,電壓互感器對二次系統的正常運行非常重要,pt二次回路設備不多,接線也不復雜,但pt二次回路上的故障卻不少見。由于pt二次電壓回路上的故障而導致的嚴重后果是保護誤動或拒動。據運行經驗,pt二次電壓回路異常主要集中在以下幾方面:pt二次中性點接地方式異常;表現為二次未接地(虛接)或多點接地。二次未接地(虛接)除了變電站接地網的原因,更多是由接線工藝引起的。這樣pt二次接地相與地網間產生電壓,該電壓由各相電壓不平衡程度和接觸電阻決定。這個電壓疊加到保護裝置各相電壓上,使各相電壓產生幅值和相位變化,引起阻抗元件和方向元件拒動或誤動。pt開口三角電壓回路異常;pt開口三角電壓回路斷線,有機械上的原因,短路則與某些習慣做法有關。在電磁型母線、變壓器保護中,為達到零序電壓定值,往往將電壓繼電器中限流電阻短接,有的使用小刻度的電流繼電器,大大減小了開口三角回路阻抗。當變電站內或出口接地故障時,零序電壓較大,回路負荷阻抗較小,回路電流較大,電壓(流)繼電器線圈過熱后絕緣破壞發生短路。短路持續時間過長就會燒斷線圈,使pt開口三角電壓回路在該處斷線,這種情況在許多地區發生過。pt二次失壓;pt二次失壓是困擾使用電壓保護的經典問題,糾其根本就是各類開斷設備性能和二次回路不完善引起的。
電流互感器是供給繼電保護和監控系統判別系統運行狀態的重要組件。作為繼電保護對電流互感器的基本要求就是電流互感器能夠真實地反映一次電流的波形,特別是在故障時,不但要求反映故障電流的大小,還要求反映電流的相位和波形,甚至是反映電流的變化率。而傳統的電磁式電流互感器是利用電磁感應原理通過鐵心耦合實現一、二次電流變換的。由于鐵心具有磁飽和特性,是非線性組件,當一次電流很大,特別是一次電流中非周期分量的存在將使嚴重飽和,勵磁電流成幾十倍、幾百倍增加,而且含有大量非周期分量和高次諧波分量,造成二次電流嚴重失真,嚴重影響了繼電保護的正確動作。由電工基礎理論可知,電流互感器在嚴重飽和時,其一次電流中的直流分量很大,使其波形偏于時間軸的一側。鐵心中有剩磁,且剩磁方向與勵磁電流中直流分量產生的磁通方向相同,在短路電流直流分量剩磁的共同作用下,鐵心在短路后不到半個周期就飽和了。于是,一次電流全部變為勵磁電流,二次電流幾乎為0。由于電流互感器嚴重飽和,使其傳變特性變差甚至輸出為0,才導致了斷路器保護的拒動,引起主變壓器后備保護越級跳閘。
針對目前微機繼電保護裝置自身的特點,造成了微機保護裝置故障一般有以下這些原因:電源問題,比如電源輸出功率的不足會造成輸出電壓下降,若電壓下降過大,會導致比較電路基準值的變化,充電電路時間變短等一系列問題,從而影響到微機保護的邏輯配合,甚至邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發生時有出口繼電器、信號繼電器、重動繼電器等相繼動作,要求電源輸出有足夠的功率。如果現場發生事故時,微機保護出現無法給出后臺信號或是重合閘無法實現等現象,應考慮電源的輸出功率是否因元件老化而下降。對逆變電源應加強現場管理,在定期檢驗時一定要按規程進行逆變電源檢驗。干擾和絕緣問題,微機保護的抗干擾性能較差,對講機和其他無線通信設備在保護屏附近使用,會導致一些邏輯元件誤動作。微機保護裝置的集成度高,布線緊密。長期運行后,由于靜電作用使插件的接線焊點周圍聚集大量靜電塵埃,可使兩焊點之間形成了導電通道,從而引起繼電保護故障的發生。
第五節輸配電新技術發展
一、輸電技術的發展前景
輸配電技術的應用范圍涉及輸配電系統的規劃、設計、施工、遠行和維修各個領域。這些技術有的是現有成熟技術的延伸;有的是近年研究成功,接近商業化的新技術;有的則是面向未來長遠需求正在研究。
(一)三相高壓交流輸電仍是主流。
目前,常規的三相高壓交流輸電在遠距離輸電工程中占主導地位,在未來相當長的時間內仍將是輸電和聯網的主要方式。商業化的交流輸電工程最高電壓為765kv(800kv等級)。前蘇聯建成了900km的1150kv特高壓輸電線路并經過了試運行,后因多種原因降壓為500kv運行。
(二)高壓直流輸電日顯重要。
端對端直流輸電這是一種成熟的遠距離輸電技術。從1954年到1998年,全球己建成57個直流輸電工程,10項正在建設中。巴西伊泰普輸電工程直流部分是世界上最大的直流輸電工程,電壓為士600kv。這些工_程在遠距離輸電、電網互聯、跨海送電等方面發揮了重要作用。中國建成了士500kv葛洲壩一上海輸電工程、天一廣直流輸電工程。三峽一華東的直流輸電工程正在建設中。貴州一廣東、三峽一廣東的直流輸電工程的建設業已啟動。預計端對端直流輸電在未來仍是遠距離輸電和聯網的重要方式。
(三)靈活交流輸電方興未艾。
靈活交流輸電(facts)是基于電力電子技術與現代控制技術對交流輸電系統的阻抗、電壓、相位實施靈活快速調節的輸電技術。它可以用來對系統的有功和無功潮流進行靈活控制,以達到大幅度提高線路輸送能力、阻尼系統振蕩、提高系統穩定水一平的目的。
(四)輸電線路發展趨勢。
1.緊湊型線路。緊湊型線路是指用增加分裂導線數、縮短相間距離、合理排列相導線等措施以降低線路波阻抗,從而提高線路輸送能力的輸電線路。緊湊型輸電線路可視為用改變線路的幾何結構的方法實現線路“自然的補償”的一種線路。研究緊湊型輸電線路的主要目標是提高線路的輸送能力,節省線路走廊。近年來國內外研究的優化導線和桿塔結構以減少線路產生的電磁場的環境影響的線路、在城市中為改善景觀而緊湊化的線路也常歸入緊湊型線路的范疇。導線和桿塔結構不作重大改動的一般的緊湊型輸電線路,輸送能力比常規線路可以提高20-30%。
2.氣體絕緣線路。氣體絕緣輸電線路(gil)是以六氟化硫氣體絕緣的、帶有與導線同軸的接地金屬外殼的輸電線路,與電纜相比,其優點是絕緣擊穿后可恢復、承載電流大。它可沿地面敷設,也可在地下敷設。氣體絕緣的輸電線已在水力發電廠的出線等場合得到應用。在沙特阿拉伯建設了一條總長17km的420kvgilo1997年投運。日本中部電力公司安裝了一條275kv3.3公里的gil,1998年投運,輸電1300mw,應用強迫冷卻后可送2850mw。未來,由于架空輸電線路的造價日增,輸電線路走廊的獲得越來越困難,氣體絕緣的輸電線的研究和開發受到重視。據預測,對大容量(1000mw以上)輸電,g工l在線路走廊昂貴的地方可以與架空輸電線路競爭。
3.超導輸線路。超導輸電是一種低損耗的輸電方式。由于輸電電壓低,電場影響很小。電纜的同軸結構和三相同管道,使磁場的影響也不大。故超導輸電是一種與環境協調的高效輸配電方式。ybco-123超導體的臨界電流密度己達l00ka/cm2的數量級。利用原來的電纜管道,安裝超導電纜可滿足大城市供電增容的需要。利用原來的電纜管道,安裝超導電纜可滿足大城市供電增容的需要。目前,超導電纜的價格很高,冷凍系統的可靠性有待檢驗,用于長距離輸電工程的前景尚不明朗。
(五)變電站發展趨勢
1.集成化電力設備為了實現電氣設備緊湊化、模塊化、智能化的目標,出現了不同電氣設備集成以及強電設備和弱電設備集成的傾向。現在已研究出包括斷路器、隔離月-關、接地開關、電壓及電流互感器、傳感器及計算機處理器在內的緊湊化模塊化的智能開關設備,它可以視為簡化的g工s和控制設備的集成(又稱為pass)。因為占地小、結構簡單,可以減少變電站投資、縮短安裝周期。由于控制、保護、通信等微電子設備與高電壓大電流主設備安裝于一體,因此滿足電磁兼容性要求將成為重要的技術關鍵。目前275kv等級的pass在運行,效果如何尚待實踐檢驗。外國公司最近研制成功“電力發生器”(powerformer),實質上是高壓發電機。由于電纜技術的進步,可以用電纜來代替原來發電機定子中的矩形截面的導線,使電機絕緣的耐壓成數量級的提高。因此,發電機出口的電壓可以提高到400kv,不需要升壓變壓器就自接聯接到架空線路。“電力發生器”的優點除了使升壓變電站大大簡化以外,還有散熱性能好,短路電流小,便于檢修等優點目前在一個水電站試運行。
2.與環境友好的變電站變電站對環境的影響之一是它產生的噪聲。變電站產生的噪聲主要是電氣設備機械振動噪聲,如主變壓器、電抗器的振動噪聲;油泵、風機的噪聲、高壓斷路器跳合閘的機械撞擊噪聲等。其次是變電站泄漏和廢棄物影響。變電站中電氣設備的可能產生的泄漏(如油、氣的泄漏)和廢棄物(廢電纜頭、廢導線、廢絕緣子等)對周圍環境的影響,日益受到重視。許多國家制定了對廢棄物管理的規定。解決辦法主要有:建立嚴格的管理制度;提高設備制造質量、加強維護,防止泄漏發生;采用無油設備;實施廢棄物回收和再生等另外,減少變電站對景觀的影響也提到議事日程。在輸配電系統設計時,還應當考慮線路和變電站可能產生的景觀影響,即從建筑學的角度有礙觀瞻的問題。通過線路的緊湊化:從律筑學的角度仲桿塔設計得比較美觀,與周圍的環境和諧一致。
二、配電技術展望
(一)可靠的網絡結構。合理的網絡結構是保證可靠供電的基礎。放射式配電網的優點是設施簡單、投資少,但供電可靠性比較低。多回線平行的配電網可提高可靠性,但保護配置較復雜。環式配電網和網絡式配電網可以進一步提高供電可靠性,但配電設施多、保護配置比較復雜、短路電流水平高,因而造價較高,應根據實際需要加以選擇。
(二)配電自動化技術。配電自動化是配電系統中技術更新最快的一個領域,其內容通常包括:scada系統、饋線自動化系統、地理信息和設備管理系統gis、故障報修應答系統、負荷管理系統、自動抄表系統等。這些系統通常有不同的組合,并可與離線的管理信息系統集成。未來的配電自動化系統發展的趨勢是:發展建立在開放式計算機平臺上的綜合的配電自動化系統,以實現配電系統的數據采集監視、無功自動調節、故障隔離、設備管理、負荷控制、用電管理等功能同時,還可以與其他離線的管理系統和信息系統交換共享信息資源。
(三)電能質量控制技術。電能質量控制技術將成為重要的配電技術。電能質量不只局限于對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求,還需要對各種瞬態的波動和干擾,如電壓閃變、電壓暫降、脈沖、振蕩加以抑制,因而需要發展電能質量控制新技術。用戶特定質電力技術是應用現代電力電子技術和控制技術為用戶提供用戶特定要求質量電能的技術。主要設備有:用于配電網的靜止同步補償器,動態電壓恢復器等靈活、可靠、智能配電系統是一種靈活、可靠性高、可提供多品質電力的電能流通系統。它相當于用戶附近的一個電力改質中心。改質中心產生多種品質的電能,通過靜止開關可與高壓側配電線和低壓側配電線靈活地連接。另一方面通過連結的光纜網,改質中心還進行信息處理和交換。
(四)先進表計系統。先進儀表是未來配電的重要組成部分?,F代電能表計系統除電能計量的功能外,還具有負荷調查、實時電價、電價區間指示、電能質量監控的功能,如記錄分析電壓暫降、諧波、電壓閃變等。此外還具有雙向通信、用戶訪問、自診斷及警報、誤差軟件補償功等重要的功能。
(五)配電施工技術。城市配電工程的施工一般要在地下管路縱橫交錯、交通繁忙的市區進行,為了盡可能減少對市政交通的影響、加快施工進度,已經研究出新的城市配電施工技術,如電纜定向連續敷設技術,地下設施探測定位技術,例如“地下物體雷達定位系統”可在計算機屏幕上顯示地面4米以下的物體。
(六)分布式電源。分布式發電裝置是指功率為數kw至mw的小型模塊式的,與環境兼容的獨立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第三方所有,用以滿足電力系統和用戶的特定的要求,如調峰、為邊遠用戶或商業區和居民區供電,節省輸變電投資、提高供電可靠性等等。當今的分布式電源主要是指微型燃氣輪機和燃料電池。由于公眾對輸電線路可能產生的電磁影響的憂慮,開辟新的線路走廊越來越困難。此外,由于電力市場自由化減低電價的需要,直接安置在用戶近旁的分布式發電裝置便成為一種有競爭力的替代方案。分布式的電源可大大地提高供電可靠性,可在電網崩潰和意外災害(例如地震、暴風雪、人為破壞、戰爭)情況下維持重要用戶的供電。如何確保一些重要的集會和慶典供電安全常是困擾電力部門的一個重要問題。如果有分布式的電源處于運行狀態,則供電的可靠性會大大提高。對供電網難以達到的邊遠分散用戶,分布式的電源在技術經濟上具有競爭力。此外,發展電動車的電源是研究發展分布式的電源的重要推動力
第二章牽引變電所
第一節二次設備電路概述
一、二次接線電路圖
供電系統中,為保障一次高壓電氣設備安全運行和實現對其操作控制而設置的控制、信號、監測與繼電保護、自動裝置等一系列低壓、弱電電氣設備,通常稱為二次設備。用來表明二次設備相互聯接的電氣結線圖,稱為二次電路圖。一般有三種表達形式:①是原理接線圖(即歸總式原理圖),②是展開接線圖(即是展開式原理圖)以及③是安裝接線圖。如圖2-1所示的展開接線圖,其主要特點是:在原理接線圖基礎上,將其總體形式的電路分解為交流電流、電壓回路及直流回路等相對獨立的各個組成部分。這時,設備元件的不同線圈與觸點等,將分別繪入相應部分的回路圖。其讀圖規則:直流回路部分,力求按照各部件流通電流的順序,即按其工作時各部件的動作次序,自上而下、由左至右地排列成行。對同一元件的不同線困、接點等應用相同的文字標注,并在展開接線圖的一側可以方便地加注文字說明,從而便于清楚地了解相應部分電路的作用。
圖2-1二次接線展開接線圖
對于歸總式原理圖的特點是圖中標有相關的主電路部分,各設備元件都以整體的形式表示,并對所包括的交流電壓回路、交流電流回路和直流控制、信號電路等各組成部分都一并畫出。而安裝接線圖的特點則為:一般包括盤面布置圖、盤后接線圖和端子排接線團等組成部分。在盤后接線圖和端子排接線圖中,對繼電器、表計等元件及其輔助端子、連接導線等,都需按其實際形狀、位置尺寸成比例地由盤后視繪制出來。圖中不畫出連接導線而是采用“相對標志”的方法加以表示。所謂“相對標志”法也就是在調子排(或設備元件)的每一端頭標記出與它連接的另一端頭所接設備元件(或端子排端子號碼)的標志。
二、控制方式
二次設備的控制方式按執行地點的不同可以畫分為:
(一)就地控制:在一次電氣設備安裝地點進行直接控制,斷路器等位置信號也在配電間隔上顯示。一般用于交流10kv以下系統。
(二)距離控制(集中控制):在主控室內對變電所的一次電氣設備集中進行控制,監測儀表和開關位置信號、中央信號及繼電保護裝置均配置在主控室屏臺上,便于監視和管理運行。按實現方法不同,可分為一對一的分別控制方式和一對多的集中選控方式。
(三)遠動控制(遙控):在遠離變電所的調度端對變電所(執行端)的電氣設備進行控制。已實現遠動化的系統,往往同時具備距離和遠動兩種控制方式。
三、控制室
牽引變電所對一次電氣設備的控制操作通常采取集中控制的方式。其控制、信號、監測、保護、自動裝置等二次電氣設備多集中裝在控制室中。在控制室里配備有各種控制盤(分類),二次電路的各種裝置都分別裝設在相應的控制盤上。其中控制盤的分類可以分為主控制盤、繼電保護盤、中央信號盤、計量盤、自動、運動裝置盤以及自用電盤等??刂葡到y在變電所內起著神經中樞的重要作用,值班人員根據控制盤上的各種儀器、表計、信號等的指示來監視、判斷變電所電器設備的運行狀態,并通過控制電路設備對一次電路設備進行各種控制操作。其主要原則有:(1)盤面上儀表、控制、信號設備與模擬主電路的布置應簡單明了,便于控制、監視和維護。(2)各電氣設備之間裝設距離應根據正面、背面所占最小位置及布線尺寸確定的標準全面考慮。(3)盤面配置應考慮盤后兩側接線端子合理安排。(4)盡量采用標準盤的布置方式,以滿足經濟性與可靠性等要求。
第二節安全監控系統
一、系統概述
牽引變電所的安全防護有消防系統、環境監測系統、視頻監控系統、綜合自動化系統等,但均為分立系統,各司其職,相互之間沒有太多的聯系,距離智能安全防護系統還有不小的差距。針對變電所安全運行的問題,本文提出了一種解決方案,系統配置如圖2-2所示。系統卞網采用雙10/100m以太網配置,采用iec-60870-103以太網協議。主網的雙網配置完成負荷平衡及熱備用雙重功能,在雙網正‘常清況下,雙網以負荷平衡工作,一旦其中一網絡故障,另一網就完成接替全部通信負荷,保證實時系統的loo}o可靠性。
圖2-1安全監控系統配置
二、變電所自動化系統
日前國內的計算機監控系統軟件普遍采用c++、tcp/ip,oledb、sql、doom、activex等國際標準,具有很好的開放性。針對變電所綜合自動化系統,根據安全需要,系統本身要具有如下安全竹理系統功能。
(1)權限竹理子系統。包括對變電所監控系統的操作、監護、保護設置、報表維護、數據庫維護;對于較高的安全要求,在變電所操作時也要把操作信息送往調度端,調度端可以監視變電所的操作,必須經申請一批準的環節,操作才能被執行。通過數據庫的參數設置,調度卞站和變電所都可以操作,調度卞站的優先級更高。同時,一方操作會在另一方生成告警提示,提醒有人正在進行操作。
(2)模擬操作。執行遙控操作之前,先進行一次模擬操作,以保證操作的正確性,系統要提供模擬操作的功能。
(3)報警功能。在系統接收到保護事件或保護故障等信息后,綜合自動化系統的告警模塊依據事先定義的信息確定告警級別。設置二級告警級別,即事故告警、一般異常告警、嚴重異常告警,并采用不同顏色、不同音響自動告警。
(4)系統安全機制。系統在線運行時,能夠定時進行自診斷,能夠檢測其工作狀態,判斷故障內容,指出故障的設備及插件,并使其自動退出在線運行,以便能迅速更換;雙機系統中的一臺卞機發生故障時,自動切換至另一臺的時間不大于30s。該系統滿足安全監控的技術要求。
三、變電所智能視頻監控系統
變電所級網絡視頻監控系統分前端攝像機、后端數字視頻顯示控制系統、存儲竹理與服務系統及網絡傳輸平臺。主要由3部分組成:圖像采集子系統、信號傳輸子系統、控制子系統。該系統主要實現系統全部視頻信號匯集、控制、監視、錄像存檔、檢索查詢、遠程監控,實現對系統前端設備操作控制,實現對前端信號采集系統和信號傳輸系統故障判斷報警等功能。該系統可對大范圍、多種室內外場景、多路攝像頭采集的視頻圖像進行智能分析。視頻監控系統可與綜合自動化系統、環境安全系統形成聯動,通過安防系統統一設置。
四、變電所環境安全監控系統
變電所內環境安全監控信息通過所內安全監控通信單元送至安全防護卞機,再送至遠方監控中心。該系統實現所內各安全環節中的不同警戒乎段的集中和聯動,監控模塊出現異常時,均能及時給出現場報警信號和綜合報警信號,反映在安防工作站上,及時給出報警信息,并推出相關畫面,提示值班人員關注提示信息,并給出初步的安全判斷。
五、變電所設備在線監測系統
變電所高壓電氣設備絕緣在線監測系統采用分層分布式結構,綜合運用先進傳感器技術、數字信號處理技術、計算機技術等,實現了信號采集的就地數字化和智能化,并由現場總線將實時數據送入變電所通信竹理系統。通過網絡通信還可以把監測數據匯集送至安全監控系統,實現對變電所內電氣設備絕緣狀態的在線監測和診斷。
第三章接觸網
第一節接觸網零件、線索及絕緣子
一、接觸網零件
接觸網各導線之間、導線與支持結構之間、支持結構與支柱之間的所有連接器件,統稱為接觸網零件。
(一)零件分類
接觸網零件按用途可以分為:懸吊零件、定位零件、連接零件、錨固零件以及支撐零件。按零件的制造材料分為:鑄黃銅件:用于銅線中的線夾連接;可鍛鑄鐵件:用于承力和外形復雜且用量較多的零件;灰口鑄鐵件:用于承受壓力的墊塊及非承力零件;普通碳素鋼件:用于圓鋼、角鋼、槽鋼等型材鍛制或焊接零件。
(二)零件的使用要求
接觸網零件在使用前,除了檢查是否符合型號、規格之外,還應對零件進行外觀檢查,其應符合下列要求:
1.表面應光潔、無裂紋、毛刺、砂眼、氣泡等缺陷。
2.零件的活動部位應靈活,配套連接無障礙。
3.凡經過熱鍍鋅的零件,應鋅層均勻,無脫落、銹蝕現象。
4.焊接零件應連續焊實,無虛焊、假焊等現象。
二、線索
接觸網線索主要有接觸線、承力索及附加導線。
(一)接觸線
接觸線的功用是保證質量良好地向電力機車供電。接觸線應具有良好的導電性,具備足夠的機械強度和耐磨性。我國目前采用的接觸線有銅接觸線和鋼鋁接觸線兩種。
1.銅接觸線:銅接觸線一般由電解銅硬拉制成。它具有良好的導電性能,有足夠的機械強度,耐腐蝕,施工安裝及運營維修方便等優點。但耗費大量銅材,價格較高。銅接觸線可分為tcg-110、tcg-100、tcg85等型號。tcg表示銅接觸線,后面的數字為標稱截面積,單位為mm2。
2.鋼鋁接觸線:鋼鋁接觸線的上部為鋁,作為導電部分,下部為鋼以保證有足夠的機械強度和耐磨性,兩種金屬采用壓接的方法構成。鋼鋁接觸線具有機械強度高、穩定性好、耐磨耗、造價低等優點。但施工、維修困難,鋼鋁處易開裂,抗腐蝕能力差等。鋼鋁接觸線分為215glca100和173glca80兩種型號,glca和glcb分別表示鋼鋁接觸線的兩種規格,后面分式的分母表示該型接觸線截面的總面積,分子表示導電性能相當于銅接觸線的截面積,單位為mm2。
(二)承力索
承力索的主要功用是通過吊弦將接觸線懸吊起來,提高懸掛的穩定性,與接觸線并聯供電。承力索應能承受較大的張力,具有較強的抗腐蝕能力,隨溫度變化較小。承力索一般采用單芯多層鉸線。目前我國采用的有銅承力索和鋼承力索兩種。
1.銅承力索:銅承力索導電性能好,抗腐蝕能力強。但價格較貴,機械性能比鋼承力索低,隨溫度變化較大。銅承力索的常用型號有:tj-95,tj-120等。tj表示銅絞線(也稱銅承力索),后面的數字表示標稱截面積,單位為mm2。
2.鋼承力索
鋼承力索的優點是機械強度高,隨溫度變化小,造價低。但導電性能差,抗腐蝕能力差。目前采用鍍鋁鋅鋼絞線(表示符號:lxgj)其缺點得到了一定改善。鋼承力索常用型號有:gj-50,gj-70等。gj表示鋼承力索(也稱鋼絞線),后面的數字為標稱截面積,單位為mm2。
三、絕緣子
絕緣子的作用是保持接觸懸掛對地的電氣絕緣。由于絕緣子是串接在支持裝置或接觸懸掛中,所以絕緣子應具備承受一定機械負荷的能力。絕緣子多數是瓷質的,由瓷土加入石英砂和長石燒制而成,表面涂有一層光滑的釉,以防止水份滲入瓷內。鋼件與瓷件用不低于42.5mpa的硅酸鹽水泥膠合劑澆注在一起。接觸網常用的絕緣子有:懸式、棒式、針式和柱式四種類型。其絕緣子的電氣性能:
1.絕緣子干閃絡電壓:指絕緣子在干燥、清潔的狀態時,施加電壓使其表面達到閃絡時的最低電壓。
2.絕緣子的濕閃絡電壓:指雨水在降落方向與絕緣子表面呈45度角淋在絕緣子表面時,使其閃絡的最低電壓。絕緣子發生閃絡時,只是瓷體表面放電,而瓷體本身未受損害,閃絡消失后絕緣性能即可恢復。發生閃絡后,其絕緣性能有所下降,容易再次發生閃絡。擊穿電壓。指絕緣子瓷體被擊穿而失去絕緣作用的最低電壓。絕緣子擊穿后不能繼續使用,必須更換。絕緣子的沖擊閃絡電壓則表示了絕緣子滿足一定防雷要求的電氣性能指標。絕緣子的電氣性能不是一成不變的,隨著時間的增長,其絕緣強度會逐漸下降,這種現象稱為老化。泄漏距離(又稱爬電距離)是指沿絕緣子表面的曲線展開長度。輕污區泄漏距離規定為920mm,重污區規定為1200mm。
第二節碗臂及其裝配
一、碗臂的組成
腕臂裝配是應用最為廣泛的支持裝置。其裝配結構形式較多,主要有中間柱、轉換柱、中心柱、道岔柱、定位柱裝配等類型。根據支柱所在的線路位置(直線、曲線)、側面限界的大小等分為不同的裝配形式。腕臂根部通過棒式絕緣子,與安設在支柱上的腕臂底座相連接;其頂端通過套管鉸環、調節板及杵環桿(或壓管)、懸式絕緣子串(或棒式絕緣子)與旋轉腕臂拉桿底座固定在支柱頂部。杵環桿和拉桿底座、腕臂與腕臂底座之間均為鉸結。當腕臂裝配受到順線路力的作用時,將沿力的方向旋轉。旋轉腕臂底座、旋轉腕臂拉桿底座是腕臂裝配結構與支柱之間的聯結零件,安裝時應選擇與支柱相適應的型號。通過調整調節板、套管鉸環的位置,可以使被懸掛的承力索位置符合設計要求。下面主要介紹腕臂、杵環桿及壓管。腕臂安裝在支柱上,用以支持接觸懸掛,并起傳遞負荷的作用。腕臂一般用圓鋼管制成,個別地方也有用槽鋼、角鋼制成的。腕臂的長度與腕臂所跨越的線路數目、接觸懸掛結構高度、支柱側面限界、支柱所在位置(即直線還是曲線)等因素有關。腕臂的類型按跨越股道的數目可分為單線路腕臂、雙線路腕臂和三線路腕臂。按電氣性能可分為絕緣腕臂和非絕緣腕臂。
二、碗臂的預配
(一)材料準備
根據腕臂預配表中所列零件的型號和數量,并查安裝圖,提出領料計劃,把材料轉運到預配場地,做好預配的準備工作。
(二)預配
根據安裝圖裝配形式和預配表所列數據,按桿號順序將零件組裝在一起。如拉桿腕臂的組裝方法為:
1.將棒式絕緣子、腕臂、定位環、套管鉸環、鉤頭鞍子、管帽、調節板、杵環桿依次組裝在一起。
2.組裝懸式絕緣子串并裝雙耳連接器。
3.在腕臂上用漆標明區間和支柱號碼,如果是雙腕臂則需標明工作支和非工作以及安裝在哪一側。
(三)技術要求及注意事項
1.套管鉸環和定位環上的缺口(扁口)須朝受力的反方向安裝。
2.套管鉸環的雙耳和棒式絕緣子的耳環應在同一斷面內。
3.所有聯結件應緊牢固,螺母、墊片齊全。
4.開口銷掰開角度不小于60°,開口處不得有裂紋、折斷現象。
第三節錨段及錨段關節
一、錨段
為滿足供電和機械受力方面的需要,將接觸網分成若干一定長度且相互獨立的分段,這種獨立的分段稱為錨段。其作用是:設立錨段可以限制事故范圍。當發生斷線或支柱折斷等事故時,由于各錨段間在機械受力上是獨立的,則使事故限制在一個錨段內,縮小了事故范圍。設立錨段便于在接觸線和承力索兩端設置補償裝置,以調整線索的弛度與張力。設立錨段有利于供電分段,配合開關設備,滿足供電方式的需要??蓪崿F一定范圍內的停電檢修作業。
二、錨段關節
兩個相鄰的錨段的斜接部分稱為錨段關節。錨段關節結構復雜,其工作狀態的好壞直接影響接觸網供電質量和電力機車取流。電力機車通過錨段關節時,受電弓應能平滑、安全地由一個錨段過渡到另一個錨段,且弓線接觸良好,取流正常。錨段關節按用途可分為非絕緣錨段關節和絕緣錨段關節兩種。區別在于:非絕緣錨段關節只起機械分段作用,不進行電分段;絕緣錨段關節起機械分段作用,又進行電分段作用。按錨段關節的銜接長度可分為二跨、三跨、四跨、五跨、七跨、八跨、九跨錨段關節等幾種不同形式。目前,常用的是三跨非絕緣錨段關節、四跨絕緣錨段關節和七跨或八跨電分相錨段關節。
(一)三跨非絕緣錨段關節
三跨非絕緣錨段關節的組成由兩根下錨柱和兩根轉換柱及電連接線,通過這些設備實現錨段的銜接和過渡。三跨非絕緣錨段關節也是僅用作接觸懸掛在機械方面的分段,電氣方面仍然相聯結。此時用電連接線將工作支和非工作支連接起來,保證電流通過。在這種錨段關節內,其承力索和接觸線在兩轉換支柱之間的跨距中心處過渡。過渡處,兩接觸線等高,且相距100mm,非工作支在轉換支柱處抬升200mm,然后拉向錨支柱(抬升500)去下錨。三跨非絕緣錨段關節如圖3-1所示。
圖3-1三跨錨段絕緣關節
三跨非絕緣錨段關節技術要求:
(1)錨段關節內,兩轉換柱間的兩條接觸線在水平面上的投影應平行,線間的距離為100mm。在立面圖中,兩接觸線的立體交叉點應在該跨距中心處。
(2)轉換支往處,非工作支接觸線比工作支接觸線抬高200mm。下錨處非工作支比工作支抬高500mm。
(3)連接兩錨段電路的兩組電連接線,應分別裝在兩轉換柱的錨柱側10m處。
(4)下錨支接觸懸掛在轉換柱水平面處改變方向時,其偏角一般不應大于6度,困難情況下不得超過15度。
(5)兩轉換柱與錨柱間,在距轉換柱10m處應安裝電連接線。在特殊的隧道群地帶,隧道間距離較短,無法設置三跨時,可利用兩跨錨段關節代替三跨錨段關節。但兩跨錨段關節機車運行取流條件較差,應盡量避免采用。
(二)四跨絕緣錨段關節
四跨絕緣錨段關節組成由兩根錨柱、兩根轉換柱和一根中心支柱形成四個跨距。電力機車受電弓在中心支柱處實現兩錨段的轉換和過渡,兩錨段靠安裝在轉換支柱上的隔離開關實現電氣連接。四跨絕緣錨段關節除了進行機械分段外,主要用于電分段,多用于站場和區間的銜接處。這種錨段關節的特點是相鄰兩錨段的兩組懸掛,其承力索之間、接觸線之間在垂直方向和水平都彼此相距500mm,以保證其電氣方面的絕緣。在中心支柱處,兩接觸線等高,并保證受電弓在由一個錨段過渡到另一個錨段時,過渡較平穩,其平面布置如圖2—6所示。在圖中,j表示絕緣錨段關節;zj2、qj2為中心支柱裝配形式,zj1、zj3及qj1qj3表示直線區段和曲線區段轉換支柱的裝配形式。如圖3-2所示。
圖3-2四跨錨段絕緣關節
四跨絕緣錨段關節技術要求:
(1)在兩轉換柱間,兩接觸線的投影應保持平行,線間距離為500mm,允許誤差±50mm。
(2)在轉換柱處,非工作支接觸線比工作支接觸線抬高500mm,允許誤差±50mm。
(3)四跨絕緣錨段關節在中心柱處兩接觸線距軌面等高,允許誤差±10mm;三跨絕緣錨段關節在兩轉換柱跨距中間處兩接觸線距軌面等高(為受電弓轉換點)。
(4)非工作支接觸線和下錨支承力索在轉換柱靠中心柱處加裝一串(4片)絕緣子(為分段絕緣子)。
(5)在兩轉換柱與錨柱間距轉換柱10m處,設電連接線各一組。
(6)兩個錨段的電路連通或斷開由隔離開關控制。
在四跨絕緣錨段關節中,中心支柱需裝設雙腕臂,在曲線區段中心支柱和兩根轉換支柱均設置雙腕臂。
(三)八跨加輔助線電分相錨段關節
八跨加輔助線電分相錨段關節的基本結構由兩個絕緣錨段關節其基本結構有兩個絕緣錨段關節和一個分相(中性)錨段組成。此絕緣錨段關節采用四跨結構,兩絕緣錨段關節重疊區域有2跨。在中性區和列車行進方向的錨段間舍友隔離開關,在機車停于無電區且和來車方向錨段間滿足絕緣條件時,通過閉合隔離開關可使機車恢復供電開出無電區。中性錨段不帶電,也不接地,列車通過時起到過渡作用。如圖3-3所示。
圖3-3八跨加輔助線電分相錨段關節
八跨加輔助線電分相錨段關節的結構有如下特點:
1、絕緣距離:在電分相的錨段關節內,兩支接觸懸掛的水平間距均為500mm,兩支接觸懸掛間空氣絕緣間隙應≥450mm,施工誤差應控制在0~500mm,各個定位點抬高允許誤差土20mm。
2、中性區:如圖所示的中性區長度為35m,機車惰行通過中性區,其長度應大于單臺機車升雙弓取流時的受電弓間距(一般不大于26m)。為了滿足重聯機車通過要求,35m中性區長度不足時,可以采用九跨式電分相(兩個絕緣錨段關節間只重疊1跨),中性段(包括中性區加兩個過渡區)的長度應符合設計要求,施工允許偏差為0~500mm。
3、接觸線坡度采用五跨絕緣錨段關節的八跨電分相接觸線抬高有個更大的過渡距離(和采用四跨絕緣錨段關節的七跨電分相比較),可以滿足接觸線坡度≤4‰的要求。