Формирования оперативных диагностических компетенций у студентов электроэнергетических специальностей в рамках изучения дисциплин «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи»
статья

Абгарян А.У.,

Преподаватель,

НАПТ «Новокубанский аграрно

политехнический техникум»,

Краснодарский край, р-н Новокубанский,

ст-ца Прочноокопская,

Российская Федерация

Формирования оперативных диагностических компетенций у студентов электроэнергетических специальностей в рамках изучения дисциплин «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи»

Аннотация: Статья посвящена проблеме формирования оперативных диагностических компетенций у студентов электроэнергетических специальностей в рамках изучения дисциплин «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи». Традиционный лекционно-расчетный формат недостаточен для подготовки специалистов, способных анализировать и предупреждать аварийные ситуации. Предлагается методика, основанная на принципе «обучение через анализ отказов». В ее основе – интеграция теоретических основ трех курсов вокруг сквозных кейсов, моделирующих реальные дефекты и аварии на ВЛ (обрыв провода, загрязнение изоляции, короткое замыкание). Каждый кейс последовательно раскрывается через призму электротехнических процессов, состояния электронных систем защиты и автоматики, а также механических и конструктивных особенностей ВЛ. Делается вывод, что такой подход не только углубляет понимание предмета, но и развивает критическое мышление, умение работать с неопределенностью и принимать технически обоснованные решения в условиях дефицита времени, что является ключевым качеством современного инженера-энергетика.

Ключевые слова: диагностика, анализ отказов, кейс-метод, электроэнергетика, инженерные компетенции, междисциплинарность.

Введение

Современный инженер-энергетик – это не только расчетчик, но и диагност. Скорость развития технологий и ужесточение требований к надежности энергоснабжения смещают фокус с умения проектировать «с нуля» на способность анализировать, обслуживать и оперативно восстанавливать работу существующих систем. Дисциплины «Электротехника», «Электроника» и «Воздушные линии электропередачи» закладывают фундамент этих способностей. Однако между теоретическим знанием законов и практическим умением найти причину, например, ложного срабатывания защиты на ВЛ, лежит методическая пропасть. Данная статья предлагает педагогическую стратегию, которая позволяет преодолеть эту пропасть через системное внедрение в учебный процесс анализа реальных и смоделированных отказов.

Электротехника: диагностика режимов и интерпретация измерений
Классический курс электротехники часто ограничивается расчетом установившихся режимов идеализированных цепей. Для формирования диагностического мышления необходимо сместить акцент на анализ нештатных и переходных процессов.

• Педагогический прием: Введение в лекционный материал и практические занятия разбора «симптомов». Например: «На диспетчерском щите зафиксирован рост тока в фазе «В» на 15% при неизменной нагрузке. Каковы возможные электротехнические причины?». Это запускает мозговой штурм: увеличение тока при постоянном напряжении означает снижение полного сопротивления. Студенты должны вспомнить, от чего оно зависит: КЗ на землю через дугу? Падение сопротивления изоляции? Пробой? Расчет симметричных составляент тока (метод обратной последовательности) из абстрактной темы превращается в конкретный инструмент для локализации повреждения.

Электроника: от схемы к «интеллекту» системы защиты и контроля
Электронные устройства в энергетике – это, в первую очередь, системы релейной защиты, автоматики (РЗА) и технического учета (АСКУЭ). Их отказ или некорректная работа – частая причина развития аварий.

• Педагогический прием: Лабораторные работы по электронике не должны заканчиваться на снятии ВАХ транзистора. Их логичным продолжением является работа с макетом простейшей защиты (например, максимальной токовой) на операционных усилителях или микроконтроллере. Студентам предлагается не просто собрать схему, а внести в нее «дефект»: подобрать резистор, имитирующий уход параметров, или запрограммировать неправильную уставку. Задача другой группы – по косвенным признакам (времени срабатывания, характеру выходного сигнала) диагностировать этот дефект, используя осциллограф и мультиметр. Это напрямую связывает понимание работы элемента с последствиями его отказа в системе.

Воздушные линии: синтез знаний на физическом объекте отказа
ВЛ – это полигон, где проявляются все рассмотренные ранее проблемы. Отказ здесь всегда имеет комплексный характер.

• Педагогический прием: Использование подробных фото- и видеоматериалов пост-аварийного обследования, отчетов технических расследований (в обезличенном виде). Кейс-задание: «После гололеда с ветром произошел схлест проводов и отключение линии. Защита сработала на отключение с выдержкой времени. Восстановите возможную цепь событий».

• Этап 1 (ВЛ/Механика): Анализ причин схлеста – недопустимый провод, обледенение, ветровая нагрузка.
• Этап 2 (Электротехника): Что происходит в сети при схлесте? Режим короткого замыкания, броски тока, падение напряжения.
• Этап 3 (Электроника/РЗА): Почему защита сработала именно так? Какой орган защиты (токовый, дистанционный) мог сработать первым? Почему была выдержка времени (для селективности)?
  Такой разбор заставляет студентов видеть не отдельные предметы, а единую причинно-следственную цепочку.

Технологии и методы реализации подхода
Для эффективного внедрения методики необходимы:

1. Банк учебных кейсов, ранжированных по сложности: от простых (обрыв цепи в схеме замещения) до комплексных (каскадное развитие аварии с учетом состояния коммутационной аппаратуры и алгоритмов ПА).
2. Использование仿真软件: Программы типа ETAP, RastrWin или даже более доступные симуляторы (Multisim для электроники, специализированные Matlab-пакеты) позволяют моделировать отказы без риска и наблюдать последствия в режиме реального времени.
3. Ролевые игры и ситуационные задачи: Работа в группах, где одна команда – «диспетчеры», анализирующие телеметрию, другая – «эксплуатационники» на месте события, третья – «инженеры-расчетчики».

Заключение

Предложенная методика, центрированная вокруг анализа отказов, превращает изучение электротехники, электроники и ВЛ из пассивного усвоения информации в активный процесс расследования. Она формирует у студентов не просто знание, а понимание взаимосвязей в сложной технической системе. Умение логически выстраивать цепочку от наблюдаемого симптома к коренной причине, используя инструментарий всех трех дисциплин, является ядром диагностического мышления. Такой подход максимально приближает учебный процесс к реальным профессиональным challenges, выпуская не просто теоретиков, а будущих инженеров-практиков, готовых к решению нестандартных задач по обеспечению надежности электроэнергетических систем.

Список литературы

1. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергоатомиздат, 2018.
2. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. – М.: Энергоатомиздат, 2021.
3. Анализ нарушений в работе воздушных линий электропередачи: методическое пособие / сост. А.В. Петров, И.С. Сидоров. – Новосибирск: НГТУ, 2020.
4. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: учебник. – М.: Академия, 2022.
5. Техническая диагностика в электроэнергетике: учеб. пособие / под ред. В.В. Капустина. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019.
6. Андреев В.А., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. – СПб.: Лань, 2021. (Для разделов по управлению и диагностике).
7. Case Studies in Power System Engineering and Analysis / ed. by P. Smith. – Springer, 2022. – (Актуальный зарубежный опыт).