《工厂供电》课程思政设计案例

《工厂供电》课程思政设计电，是人类生产生活不可或缺的能源。保障电力安全和可靠与国家安全和经济发展息息相关，也是人民高品质生活的根本保证。《工厂供电》课程在教学时应注重强调：1、电力生产在国民经济中的重要作用。例如人们日常生活相关的高速铁路、电动汽车、家用电器，特别是供配电的安全可靠对生产和生活的影响，了解学习《工厂供电》课程的重要2、我国电力工业的发展取得举世瞩目的巨大进步。到2022年，我国发电装机容量25.64亿千瓦，发电量8.7万亿度，比新中国成立时分别增加1384倍和2514倍，位居世界第一，我国发电量已经比美国多50%以上，大约是欧盟的2倍，相当于美国、日本、俄罗斯三国的总和，占全球发电量的29%。电力工业是国民经济重要组成部分，也为各行各业的发展提供最有力的支持。3、我国电力科技水平明显增强，部分领域引领世界。例如特高压输电技术、白鹤滩全球单机容量最大的百万千瓦水轮发电机组、三峡水电工程、智能电网等。4、绿色低碳、可再生能源高水平快速发展。中国向国际社会作出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的庄严承诺，彰显了负责任大国的使命担当，是构建人类命运共同体的务实之举。2022年，全国风电、光伏发电新增装机突破1.2亿千瓦，可再生能源装机突破12亿千瓦，占全国发电总装机的47.3%,风电、光伏发电量达到1.19万亿千瓦时，占全社会用电量的13.8%,接近全国城乡居民生活用电量，可以理解为全国人民的生活用电基本为绿色再5、电网智能化发展迅速。以特高压为骨干网架的统一坚强智能电网基本建成，技术和装备达到国际先进水平，已经建成一批智能变电站和智能配电网，发展进入快车道。通过智能机器人对输电线路、变电站/换流站、配电站(所)及电缆通道实现全面的无人化运维已经成为我国智能电网的发展趋势。我国的电力工业发展史就是中华民族学习先进技术，追求进步、勇争第一、实现民族伟大复兴的奋斗史。新中国以前，列强侵略和战争摧残，我国电力工业举步维艰，装机容量和发电量都严重落后，更不用说自己的发电装备制造业。新中国成立后，在中国共产党的坚强领导下，我国电力工业飞速发展，从电力的装备制造水平到装机容量、水力发电、太阳能发电、风力发电、电网输电能力、总发电量、供电可靠性等指标均位列世界第一，是名副其实教师在讲述电力工业发展历程时，可用新中国成立前后电力工业的具体数据做比较，还可与美欧发达国家电力工业进行对比，使学生充分认识在中国共产党领导下中国电力工业取得的伟大成就，特别是改革开放后中国特色社会主义迸发出的时代活力，引导学生实现人生价值与党的事业和国家的富强紧密结合，培养学生的家国情怀和责任担当。工厂供电是自动化专业和电气类专业的一门重要专业课，讲解工业企业中电能的分配和使用，教学过程中要始终向学生贯彻绿水青山就是金山银山的理念，倡导学好工厂供电课程，用专业知识在工作中积极推行节能降耗，为国家绿色、循环、低碳、可持续发展贡献力第一章概论-思政设计第一章中的知识点包含电网结构和供电电压。教师在讲到电网结构时应结合国家西电东送工程建设，概要性的介绍中国电网的基本结构，各级电网的电压等级和作用，以及西电东送实现跨网远距离输电的意义和伟大成就。也要强调我国已经全面掌握特高压输电核心技术，研制成功全套关键设备，建成世界上电压等级最高、输电能力最强的±1100千伏特高压直流输电工程和1000千伏特高压交流输电工程，制定特高压输电国际标准14项，我国制定的特高压标准已经成为国际标准，实现了“中国创造”和“中国引领”的伟大跨越。西电东送工程充分体现了国家战略在国民经济建设中协调发展、科学发展、共同富裕的巨大力量，大力开发西部地区的水能、风能、太阳能，通过特高压输电技术将电能输送到东部地区，是实现我国碳达峰、碳中和战略目标，构建人类命运共同体的责任担当和中华民族永续发展内在要求的重大战略决策。引导学生深刻理解发展新能源、西电东送和储能技术的重要意义，利用工程案例融入中国人勇于创新和勇敢担当的专业精神，调动学生学习热情，培养正确积极的专业责任感和使命感。教学中也可在讲到中性点接地部分时讲述三相四线制产生的历史，使学生理解科学技术的进步是推动人类社会发展的决定性因素，铭记科学家做出的伟大贡献。1831年英国人法拉第发现了发电机、变压器基本原理的的电磁感应现象。1832年法国人毕克西发明手摇式直流发电机，通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。1866年德国的西门子发明自励式直流发电机。1882年英国的吉布斯获得“照明与动力用配电方式”专利，将变压器用于配电，西屋公司引进吉布斯的变压器技术，1885年开发出实用的变压器。1896年美国的特斯拉发明的两相交流发电机在尼亚拉发电厂营运，5kV的交流电一直送到40公里外的布法罗市。1889年俄国的多勃罗沃尔斯基发明了三相四线制交流接线方式，并在1891年建立了从德国劳芬水电站到法兰克福的世界上第一条远距离(170kM)三相交流从1831年法拉第发现电磁感应原理，一代代科学家不断突破、创新，经过整整60年产生三相四线制交流接线方式，才有了现代意义的电力系统。教学中可以组织学生讨论这个议题，启发学生科研与创新的基本路线，培养在工作和生活中建立敢于创新、勇于创新的思维模式。第二章工厂的电力负荷及其计算-思政设计工厂的电力负荷计算是《工厂供电》课程的主要内容之一。负荷计算是电气设计的前提和必要手段，掌握工厂负荷计算方法，正确的计算负荷数据是选择变压器、线路和开关的重要依据。如果计算负荷过高，将使变压器、电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷过低，将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引发绝缘过早老化，甚至烧毁，以至发生事故。因此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。教师在讲解负荷计算时，要求学生严格按照计算步骤，认真对待每一个计算环节，确保计算结果的准确性，例如单位的统一、数字的精确度等，培养学生严谨、认真的科学态度。在讲到计算负荷大小的时候，教师可以结合我国水力发电机组发展历程，讲述我国电力工业取得的伟大成就。1951年东北电工局收到中央指示，抢制一台800千瓦立式水轮发电机组，尽快恢复被特务炸毁的四川下硐水电站发电。接到中央命令，一批从国外学习回来的优秀电机工程技术专家，开始了水轮机和发电机的设计及制造工作。水轮机总设计师俞炳元，知道妻子已有身孕需要照顾，依然没日没夜进行着复杂的设计工作，仅用了两个月，俞炳元就设计出了水轮机的图纸。水轮机核心部件制造精度的毫厘之差，都会给整个机组造成灾难性的后果。推力轴承的镜板就是如此。没有标准的制造机床，工人们先在立式车床上进行粗加工，再用几十斤镶乌金的重盘人工研磨，最后垫上金丝绒布加研磨粉一点点抛光，生产出来的镜板不仅完全符合技术要求，而且表面光洁精美。1951年12月机组试验成功并马上安装在四川下硐电站。中国水轮发电机组从800千瓦开始，1959年新安江7.25万千瓦，1972年刘家峡30万千瓦，到2007年三峡右岸70万千瓦，再到今天世界单机容量最大的白鹤滩100万千瓦。从零开始，我们用70年的时间赶超了西方国家130多年的历程。每次提升都是材料、工艺到设计、安装的突破，更是我国电力工业体系的产业升级。业从无到有、由弱到强，一路砥砺前行，直至登顶行业技术的制高点。始于一穷二白，无畏奋进求索，在举世瞩目的发展中，我们党带领人民绘就了一幅波澜壮阔、气势恢宏的历史画卷，谱写了一曲曲感天动地、气壮山河的奋斗赞歌。第三章短路电流及其计算-思政设计短路电流计算同样是《工厂供电》课程的主要内容之一。短路电流是电气系统设计、设备选型、运行方式制定、继电保护整定等环节主要依据，正确的短路电流计算数据关乎电力系统的安全性和可靠性，因此短路电流对数据的准确度要求很高，计算方法有欧姆法和标么值法，两种方法各有优缺点，都应该掌握。教师在教学中可讲述电力发展史上著名的“交直流之争”。最早发明的电池就是直流电，1875年世界上第一座直流发电站在巴黎建成，为附近区直流系统与交流系统从发明之初就存在竞争关系，推行直流的爱迪生和他背后的资本掌握了绝大多数项目和资金，特斯拉团队则拥有他们认为更强大的交流输电技术。1888年特斯拉发明了世界上第一台交流发电机，这个发明严重打击了爱迪生的直流电行业，于是发生了发明史上著名的“电流大战”,要实现长距离高压输电，直流电必须采用直流电动机+直流发电机升压和降压方式，而交流电只需要结构简单的变压器。尽管交战过程中，爱迪生发起了一系列抹黑交流电的公关活动，但特斯拉仍凭借交流远距离输电的巨大优势赢得了“电流大战”的胜利。1893年芝加哥“世界博览会”选用了交流电，此后交流电得到迅速推特斯拉后来放弃交流电的专利权，交流电成了一项免费的发明，极大促进了人类社会的发展与进步。他一生淡泊名利、无私奉献，至今以“特斯拉”汽车品牌被人称颂。时至今日，随着直流输电技术的进步，线路电压、输送功率和输送距离不断增大，特高压直流输电又在我国得到广泛应用。通过典型案例分析，使学生用辩证的观点和历史的视角看待科技发展不同阶段的“交直流之争”,理解科学技术的进步是不以个人意志为转移的，推动人类社会进步是科技发展的持续动力。从而引导学生深刻体会科学发展的进程，树立尊重科学发展规律的理念，明白新技术代替旧技术，社会不断前进和上升，是社会发展的必然规律。使学生深刻理解科技进步和创新是生产力发展的强大动力，激发学生科技报国、实业报国的家国情怀和使命但当。第四章工厂变电所及其一次系统-思政设计本章主要内容为电力系统一次设备，变压器和断路器是主要内容。经过几十年来不断创新，我国电力变压器向大容量、高电压、高可靠性发展，交流电压等级由220kV向1000kV发展，直流电压由±500kV向±1100kV发展，容量可达900MVA,达在教学中要大力提倡降低变压器损耗对实现碳达峰、碳中和目标的积极意义。我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安，变压器损耗约占输配电电力损耗的40%。教学中可以组织开展绿色节能变压器对于提升能源效率重要意义的讨论，由学生查阅目前我非晶合金立体卷铁心敞开式干式变压器等，通过变压器数据和应用案例，了解和学习各种变压器的空载损耗和负载损耗以及降低途径，从而将专业学习与节能降耗、绿色发展相结合。例如教学中利用10kV级变压器S9、S11、S13系列变压器损耗参数对照表，仔细对比新旧系列变压器的损耗，新型的S13变压器就比S9变压器空载损耗平均降低约50%,而采用非晶合金变压器的空载损耗又比硅钢铁芯变压器低70-80%。若能用S13替代S9系列配电变压器，以10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，一年便可节电100亿kW·h以上。教师在教学中也可结合教学内容讲述面临气候变暖这个人类生存发展严峻挑战问题上，中国采取积极应对的国家战略，加强生态文明建设，构建人类命运共同体的大国担当。引导学生明辨当前形势，正确认识和把握双碳目标，建立创新低碳科技与应用，走绿色发展之路的理念，激励学生将个人前途与人类命运紧密结合，为人类可持续发展贡献自己变压器10kV级S9、S11、S13系列变压器损耗参数对照表容量空载损耗负载损耗空载电流空载损负载损空载电流空载损负载损空载电流在讲到真空断路器时，可讲述电气工程专家、教育家王季梅的故事。王季梅1947年任教上海交通大学电机系，1956年举家随校内迁西安，从事真空电器和熔断器教学研究工作50余年，是中国真空电器领域的主要奠基人。1958年组建第一个真空开关研究小组，在国内率先开展真空开关研究；1964年研制成功第一台三相高压真空开关，开启了中国真空电器时代；先后研制成功6kV高压限流熔断器(1970年),国内第一套可拆式真空灭弧室(1986年),陶瓷外壳铁心结构纵向磁场真空灭弧室(1988年)等。多项科研成果填补国内空白，为中国电真空工业的发展做出突出贡献，被誉为“中国真空电器之父”。王季梅老先生一生对科研和教育事业执著和奉献，在困难面前不低头的顽强精神，乐观勤勉、宽厚仁慈、不计名利的优秀品质，激励学生勇于创新、乐于奉献，为中华民族伟大复兴努力读书。第五章工厂电力线路-思政设计西电东送等电力建设的巨大成就。1949年新中国成立时，全国电力线路只有6474千米，最高电压等级仅220千伏。新中国成立以来，国家加大电网建设，形成跨省跨区以500千伏以上至1100千伏超、特高压交直流为主，省内以500千伏为主网架、220千伏及以下为配网延伸，各电压等级科学搭配、运行协调的全球最大坚强智能电网，电网规模居世界首位，电网自动化和智能化水平显著提升，电网规模、能力、装备水平、可靠性均居世界先进行列，满足了经济社会发展对电力的强劲举例：准东-华东(皖南)±1100千伏特高压直流输电工程，起点位于新疆昌吉自治州，终点位于安徽宣城市，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省(区),建准东、皖南两座换流站，换流容量2400万千瓦，线路全长3324公里，将准东地区的风能、太阳能等新能源输送到华东地区，减少环境污染和碳排放，是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。在教学过程中，教师还可以西部山区线路巡线员平凡而艰苦的工作为例，讲述电力线路维护工作的重要性和艰苦性，引导学生树立爱岗敬业、甘于奉献的精神。第六章工厂供电系统的过电流保护-思政设计本章节教学内容是继电保护。随着传感器技术、通信技术和计算机技术的发展，继电保护装置已经实现了数字化和智能化，能够实时监测和诊断电网故障，保证保护动作的准确性和及时性。目前教材仍然采用电气式继电器教学，是为了更直观理解继电保护的基本原理，切不可认为教学用的是落后技术，要引导学生正确看待科技进步，学会分析问题的科学性和教学中可讲述法拉第自学成才并奠定电磁学基础、发明电磁感应发电机的故事。法拉第是世界著名的科学家，英国物理学家、化学家。法拉第首次发现电磁感应现象，产生交流电的方法，发明了世界上第一台电磁感应发电机，也因为法拉第发现电磁感应现象的实验的装置——法拉第感应线圈，他顺理成章地成为变压器的发明人。法拉第出身贫苦的铁匠家庭，童年生活十分凄苦，只上过两年小学。但法拉第勤奋学习、努力工作、坚持求知，最终成长为杰出的物理学家。电容以法拉为单位，一摩尔的电子所含的电量称为法拉第常数，都是缅怀他在电学上无与伦比的贡献。通过科学家的感人故事，引导学生树立勤奋学习、求知务实的正确学习观与价值观，培养学生的社会使命感与责任感。教学中也可介绍国电南瑞科技、特变电工、正泰电气等公司的产品和业务，激励学生为国家、民族的科技振兴而奋斗的信念与热情。第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置-思政设计供电系统的二次回路和自动装置对一次回路起着控制、保护、测量、调节等作用，对电力系统的安全稳定运行发挥着重要的作用。本章可通过新中国电力工业从无到有，由落后变领先的发展历程，以及无数引以为豪的全球第一：全球第一的装机规模、全球第一的发电量、全球最高电压等级的±1100kV特高压直流输电工程、全球运行电压最高的1000kV特高压交流输电线路、全球规模最大的特高压交直流混合电网、全球最大火力发电厂、全球单机容量最大的百万千瓦水轮发电机组等，讲述我国电力工业取得的举世瞩目的巨大成就。教学中结合科研工作者在自主创新中认真、务实、严谨、求实的科研作风，激发学生的学习动力和爱国热情，培养学生爱国奋斗、实业报国的精神，达到立德树人的效果。以“华龙一号”的研发过程为例，从讲述老一辈科学家邓稼先等默默无闻地忘我奋斗数十年，无私地奉献大半生，打破国外技术封锁，发展我国核能技术，到改革开放引进大亚湾核电站，一代代核能科学家和电力人不忘初心、艰苦创业，用敢于拼搏、乐于奉献的精神，创新研发成功“华龙一号”。2020年11月“华龙一号”福清核电5号机组并网成功，2021年5月巴基斯坦卡拉奇2号机组正式投入商业运行。“华龙一号”核电机组按全球最新安全要求，完全自主知识产权的百万千瓦级三代压水堆创新成果，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界第一方阵，实现了核电从跟跑到并跑的跨越。教师还可以结合授课内容重点对我国汽轮发电机、水轮发电机、大型电力变压器等大型年发电量317GWh世界第二位的格尔木太阳能公园光伏电站、特高压输电等国家重大工程的应用进行介绍。通过讲述一代代科技工作者默默耕耘，艰苦奋斗、不断创新，使国家的电力技术和装备水平迈入世界先进行列的过程，激励学生热爱电气工程学科，努力学习科学知识，将民族复兴与个人价值的实现相结合，用科学知识为电力事业贡献自己的一份力量。第八章防雷、接地与电气安全-思政设计本章教学内容电气安全是核心，防雷和接地是电气安全的重要手段。故宫在明代因雷击引发火灾多达16起，清代则在故宫中安装了类似避雷针的装置，康熙年间(1688年)来中一个仰起的龙头，龙头吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连接一条细的铁丝，直通地下”。古代人们不懂避雷针的原理，但中国古代建筑上这种奇妙的装置，在结构上已和现代灾，后来一位方士向汉武帝建议，在宫殿的屋脊上安装“鸱鱼”来防止灾难。两个事例都充分体现了我们的先人们的聪明和智慧。在教学中引入这样的例子，教育学生中华文化源远流长、博大精深，有很多我们都不知道的科学应用，树立民族自豪感，强化学生的民族自信和文化自信。在教学中也可讲述富兰克林发明现代意义的避雷针的故事。富兰克林是一位杰出的科学家，幼年生活相当贫寒，只念了二年书，就去当学徒，但他自小热爱自然科学，利用业余时间刻苦自学，终于成为电学研究的先驱。富兰克林在1752年7月一个雷雨天做了著名的费城实验，他冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花，手上还有麻木感，他激动的大喊：“威廉，我被电击了!”随后，富兰克林又将风筝线上的电引入莱顾瓶中，回到家用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。在弄清雷电本质后，富兰克林提出了用避雷针来保护建筑物的想法。1754年他把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接，再将导线引入地下，富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。避雷针的通过讲述富兰克林发明避雷针的故事，引导学生树立崇尚科学、勇于实践的素养，培养观察、思考、钻研、探究的习惯和严谨、求实、奉献的品质，建立追求真理、勇于创新、积极进取的科学精神。第九章节约用电与计划用电-思政设计本章节讲述节约用电就会讲到变压器的经济运行和降低变压器损耗。教师应讲述变压器损耗是变压器的内部电能损耗，我国输配电损耗占发电量的6%左右，而变压器(包括电力变压器和配电变压器)运行损耗又占输配电损耗的40%左右，年电能损耗约2500亿千瓦时，具有较大节能潜力。国家要求到2023年，高效节能变压器[符合新修订《电力变压器能中1级、2级能效标准的电力变压器]在网运行比例提高10%,当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。教师可以讲述变压器的空载运行和负载运行状态，阐述提高变压运行效率和降低损耗对实现双碳目标的促进作用。建议教师在教学中采用课堂讨论或小论文的形式，在学生中开展实现碳达峰、碳中和的主题研讨，通过讨论我国实现双碳目标面临的经济社会的挑战和对策，深刻领悟国家碳达峰、碳中和相关政策精神和工作重点。利用对碳排放、碳中和、碳交易等热点问题的讨论，培育学生低碳生活意识，积极践行低碳生活，树立正确的世界观、价值观和绿色发展观。进而论证《工厂供电》课程知识在实现双碳目标中的积极意义，激发学生的学习兴趣，聚焦能源互联网、新能源、储能、碳交易等新技术，立足科学技术，培养创新意识，用实际行动为双碳作出力所能及的贡献，使我们的祖国天更蓝、山更绿、水更清。第十章工厂的电气照明-思政设计本章可结合我国在照明领域大力推广LED照明灯具为主题进行教学。随着经济高速发展，人民对美好生活的追求，照明用电已经达到我国电力消耗的25%。2022年7月发改委发布《城乡建设领域碳达峰实施方案》,明确提出到2030年LED等高效节能灯具使用占比超过80%,30%以上城市建成照明数字化系统。因此降低照明用电是