一种自主交互式电力设备故障分析培训模型

崔鹏 武晓红

内蒙古电力（集团）有限责任公司培训中心 内蒙古 呼和浩特 010020

摘 要

近年来，随着电力系统的不断发展，电力设备故障分析的培训需求已然成为修试员工的普遍需求。而自主式交互模型能够树立员工的“终身学习”意识，培养“自主学习”习惯，增强快速分析、排除故障的能力。

本文首先介绍了自主交互式模型的基本原理，学生利用学习模型完成自主学习，培训师利用引导模型实现“师—生”、“生—生”交互学习。然后，说明了如何运用现场实际所学搭建教学模型、建构学员知识体系。最后，以110kV电容式电压互感器故障分析为例，展示自主交互式模型在电力设备故障分析教学过程中的应用。

关键词：自主交互模型；故障分析；电容式电压互感器

背景及意义

近年来，随着内蒙经济的高速发展，用户对电网稳定可靠运行的需求不断增加，电力系统对电力设备故障快速诊断排除的需要不断加大，内蒙古电力公司对修试员工的业务技能水平和职业素养的要求不断提高。同时，由于电力设备本身具有设计序号繁多、器身结构复杂、设备可靠性较高，而修试人员普遍理论知识较为薄弱、未构建自身故障排除知识体系、仅依靠现场经验进行故障判断，这些原因导致设备一旦出现较大故障时，无法高效进行分析、精准作出判断、快速完成排除。

电力设备故障排除的培训需求已然成为各局的普遍需求。而树立修试员工的“终身学习”意识；培养“自主学习”习惯；增强其面临各种设备故障时，能从理论出发结合实际快速排除故障的能力，也同样是培训中心的培训教学目标。

在经过与产品设计人员的充分交流，现场安装师傅的耐心讲解，理论知识和现场经验得到了有效融合，框架体系得到了充实完善。再结合近年来的培训经验和查阅的大量相关资料，构建出自主交互式培训模型，用于实现上述的培训目标。

1. 模型构建

自主交互式模型，是首先“以学生为主体”，激发学生独立分析问题、自我建构、自我创造、自我实践的能力^[1]。在此基础上，通过交互式方法加强学生与学生间、学生与教师间互动交流，相互承认尊重，共同发展提高。该模型主要分为学生学习模型和教师引导模型。

2.1学生学习模型

该学习模型，主要以学生为主体，以社会认知学家齐莫曼的自主学习模型为基础，构建成该学生学习模型。该模型主要分为三个阶段，即基础阶段—提升阶段—拓展阶段。三个阶段层层递进，按顺序进行^[2]。

基础阶段，主要以学员回忆的方式进行。提升阶段，培训师会根据学员第一阶段回忆内容，针对性的提出问题，引发学员的思考和讨论，达到学员以自己为主体的目的。探究阶段，学员运用新构建的知识体系，对培训师搜集的现场故障案例或学员现场遇到的故障案例进行分析，得出结果后进行分享讨论，检验成果，修改新体系，填补知识盲区。

三个阶段都以闭合主回路流程进行，经集体讨论，集中问题后，培训师进行针对性讲解，最终用课堂练习检验培训效果，并搜集各环节出现的问题，对教师讲解环节进行优化，达到师生共同提高的效果。

2.2教师引导模型

自主交互模型中，学生学习模型为主，教师引导模型为辅，所以教师模型针对每一阶段的每一环节进行帮助引导，更好的激发学员的能动性和创造力^[3]。

基础阶段，提问环节主要设置3种题型，画图题让学员画出设备的大致结构图，并简单说出各组件的大致作用，简答题让学员说出平时该设备的例行试验项目及规程的数据要求。提升阶段，在针对性引导后，有丰富的事实依据作为支撑，帮助学员构建自身的知识体系。探究阶段，首先学员独立进行案例分析，然后分小组交流意见，对分歧疑问进行充分讨论，内部解决，最后揭示正确答案，评价分析过程，优化自身知识结构。

2. 教学实现

模型的具体实现以“CVT故障分析”为例。

3.1基础阶段

问题引导：画图题、简答题。

画图题：大致画出110kV CVT外部结构，并简述各组件作用。

CVT大致分为电容单元和电磁单元，电容单元起无功补偿和分压作用；电磁单元，还可分为补偿电抗器、中间变压器、阻尼器，中间变压器起变换电压的作用，用于二次线圈完成测量、计量、保护；补偿电抗器，用于补偿并联电感对分压电容的影响，提高测量精度；阻尼器，并联于二次回路，用于抑制铁磁谐振。

如有学员不明白电容单元如何完成分压，培训师会引导学员思考电容单元内部电容是串联还是并联，并以实物展示的方式让学员明白电容为串联。

简答题：110kV CVT例行试验项目及大致试验原理。

——绝缘电阻测试、介质损耗因素及电容量测试、互感器变比测试、油务试验。（举例说明）介损测量主要以西林电桥进行，对于无中间电压抽头的CVT无法使用正、反接法，通常使用自激法进行测量。

如有学员不明白自激法测量原理，培训师会将问题分解为自激法测量的接线方式和西林电桥的测量原理，提问引导，回忆现场试验过程中西林电桥测量几次；接着引导学员得出倒换桥臂前后仅被试品桥臂和标准电容桥臂有变化，可调电阻桥臂、可调电容桥臂无变化的结论，最后学生自主学习掌握自激法测量原理。

3.2提升阶段

提升阶段是针对基础阶段的回忆内容，继续对设备结构原理和电气试验原理进行剖析，而后利用所学推导分析各部分结构可能出现的故障类型以及该故障可能导致的设备参数或试验参数的变化。在教师引导下建立自身知识体系后，即可根据现有的设备外部变化或试验数据变化逆向推测，内部可能的故障原因。

电容器厂采用全膜式的绕制，即保证电容单元每两层极板间有3层聚丙烯膜。在电容单元1/2处有用来隔离绝缘的纸板，1/4、3/4处各有一个深入与极板接触的条形铝箔，条形铝箔翻转到电容单元两端，用于电容单元叠装时串联连接。当电容单元瓷套内油渗漏时，瓷套内进入空气，介电常数减小，电容量减小；当瓷套内油受潮时，水分相对介电常数远大于油介质，电容量增大；当中压电容间出现短路时，由基础阶段推导的电容串联公式和电容分压公式可知，中压电容增大，二次电压减小。

3.3探究阶段

探究阶段是在引导学生建立自己的知识体系基础上，运用其解决真实情况下是实际问题，进而验证自己的知识体系是否正确实用，根据结果进行适当补充调整。

案例：2006年8月2日16时左右，某电厂人员对2731线路CVT做红外例行检测，发现B相CVT电容分压器下节电容器靠近法兰处温度异常，较其它相同一位置温度相差9℃，相对温差为100％。

试验结果表明， 电容值与介损值有明显增大，由提升阶段所学推断，可能是高压电容的下部发生电容短路击穿，导致局部过热的出现和电容量介损值的增大。

解体后，取出电容单元，发现最上端单元有爆出现象。打开该电容单元，发现第1~9片电容有明显的毁坏痕迹，而第10～26片电容情况良好，用万用表测得其电容量正常。与判断情况一致。

3. 结语与展望

俗话说“授人以鱼不如授人以渔”，如何在有限的时间、有限的教学资源下，让学员快速树立终身学习的意识，获得自主学习的核心方法，不断自我优化成长，独立分析解决问题，是本文设计该模型的目的和初衷。

自主学习是未来教育的必然趋势，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》要求：“注重培养学生自主学习、自强自立和适应社会的能力，克服应试教育倾向。”相信在老师们的不懈努力下，交互式自主学习方式一定能在不久的将来得到较大的进步和长足的发展。

4. 参考文献

[1] 陈倩.新媒体环境下大学生自主学习能力提升策略研究[J].赤峰学院学报(汉文哲学社会科学版),2019,40(08):133-135.

[2] 杨鳗. 基于自主学习的交互式教学模型建构[D].西南大学,2013.

[3] 陈楠. 交互式教学法在高中英语写作教学中的应用[D].河南大学,2019.

2