唐波?孟遂民?李咸善?李光輝

摘要：輸電線路工程專業(yè)是一個(gè)新興的、多學(xué)科交叉的高等工程教育領(lǐng)域，其人才培養(yǎng)模式及專業(yè)系列教材一直在持續(xù)研究與建設(shè)。根據(jù)輸電行業(yè)的用人需求，分析了輸電線路工程本科專業(yè)人才應(yīng)具備的電氣、土木、機(jī)械、工程測量、氣象、水文與地質(zhì)六大學(xué)科領(lǐng)域有關(guān)知識，研究確定以電學(xué)和力學(xué)作為專業(yè)的理論基礎(chǔ)。結(jié)合輸電行業(yè)需求，提出了以線路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)為專業(yè)核心知識，其他內(nèi)容為專業(yè)完備知識的專業(yè)教育課程體系，從而編撰了課程體系對應(yīng)的系列高等教育用教材，推動了我國輸電線路工程高等教育的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輸電線路工程專業(yè)；輸電行業(yè)需求；高等工程教育；知識結(jié)構(gòu)；專業(yè)系列教材

作者簡介：唐波（1978-），男，湖北安陸人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，副教授；孟遂民（1957-），男，河南漯河人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，教授。（湖北 宜昌 443002）

基金項(xiàng)目：本文系湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2012238）、三峽大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：J2012009）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0047-03

為滿足不斷增長的國民經(jīng)濟(jì)和社會民生用電需求，國家電網(wǎng)公司根據(jù)我國國情，制定了“十一五”和“十二五”期間電力建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，即建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為核心的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)。[1-2]在此背景下，我國輸電線路工程建設(shè)越來越多，對輸電線路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)的要求也越來越高，國家需要大量的具有輸電線路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)知識和研究能力的高級專業(yè)技術(shù)人才。

輸電線路工程專業(yè)即是根據(jù)上述國家電力建設(shè)用人需求而創(chuàng)辦的新興專業(yè)，目前全國只有五所本科院校及各省電力公司下屬的?？茖W(xué)校開設(shè)了該專業(yè)（方向）。[3]由于輸電線路工程本科開辦歷史不長，又是一個(gè)多學(xué)科交叉的專業(yè)，創(chuàng)辦初期全國沒有可用于其高等工程教育的專業(yè)教材。為此，三峽大學(xué)作為全國最早開辦輸電線路工程專業(yè)的高校，由國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員，針對輸電線路工程行業(yè)需求，踐行三峽大學(xué)特色專業(yè)、拔尖創(chuàng)新人才培育試驗(yàn)計(jì)劃和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃等專業(yè)建設(shè)實(shí)踐，承擔(dān)系列省級、校級教學(xué)研究項(xiàng)目，歷經(jīng)二十余年的教學(xué)研究和科學(xué)研究凝練成輸電線路工程專業(yè)系列教材，為全國輸配電行業(yè)培養(yǎng)了大量的高級工程技術(shù)人才，并服務(wù)于全國多個(gè)輸配電行業(yè)單位的職工培訓(xùn)。

一、輸電線路工程專業(yè)的發(fā)展概況

早期，為適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，我國電力行業(yè)的發(fā)展一直集中在電源建設(shè)，電網(wǎng)建設(shè)則相對落后。隨著廠網(wǎng)分開和國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司的成立，國家加大了對輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的建設(shè)，對電網(wǎng)的輸電質(zhì)量提出了更高的要求。作為整個(gè)電網(wǎng)中完全暴露于自然界、承受自然環(huán)境最為復(fù)雜惡劣、運(yùn)行維護(hù)最為困難的輸電線路，其成為保證電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)的決定性影響因素。2008年的低溫冰害天氣對電力系統(tǒng)乃至我國國民經(jīng)濟(jì)造成的影響就是典型代表。因此，全國電力建設(shè)對輸電行業(yè)的技術(shù)人才需求量不斷加大，而且培養(yǎng)質(zhì)量要求也在逐年提高。

輸電線路工程專業(yè)伴隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展而發(fā)展。1990年以前，在中專、技校中多以“輸配電”的名義培養(yǎng)輸電線路技能人才。1991年以后到1996年，當(dāng)時(shí)的電力部根據(jù)電力企業(yè)的需求，在當(dāng)時(shí)的葛洲壩水電工程學(xué)院（現(xiàn)三峽大學(xué)）和東北電力學(xué)院（現(xiàn)東北電力大學(xué)）設(shè)置了輸電線路工程全日制?？?，同時(shí)在多所職工大學(xué)設(shè)置輸電線路專業(yè)進(jìn)行在職培訓(xùn)。1997年，三峽大學(xué)率先設(shè)置了輸電線路工程本科專業(yè)，隨后東北電力大學(xué)、南京工程學(xué)院、東南大學(xué)成賢學(xué)院、華北電力大學(xué)（2011年開始招生）等高校也相繼開展了該專業(yè)的本科教育。目前，全國僅華北電力大學(xué)、東北電力大學(xué)和三峽大學(xué)開展了輸電專業(yè)方向的碩士研究生教育。[3]

由于輸電線路本科開辦歷史不長，關(guān)于輸電線路工程高等教育研究，各高校目前多集中在個(gè)別課程的教學(xué)模式分析，[4-8]而對輸電線路工程專業(yè)的整個(gè)高等教育體系思考較少，缺乏系統(tǒng)性的輸電本科專業(yè)應(yīng)具備的知識體系和相應(yīng)的教材建設(shè)研究。

二、輸電線路工程專業(yè)的知識與課程

1.輸電線路工程的知識領(lǐng)域

輸電線路工程專業(yè)直接面向電力行業(yè)，其建設(shè)目的就是為了輸送電能和實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。作為自然界中人工建設(shè)形成的構(gòu)筑物，輸電線路的建設(shè)經(jīng)歷著設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)三個(gè)工作階段，而這三個(gè)既相互獨(dú)立又相互促進(jìn)的工作分別由電力行業(yè)中的電力設(shè)計(jì)院、電力建設(shè)公司和電網(wǎng)公司承擔(dān)。根據(jù)各用人單位的專業(yè)需求，文獻(xiàn)[9]研究提出輸電線路工程是一個(gè)跨學(xué)科的專業(yè)，輸電線路的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)及管理等涉及工程測量、氣象、水文與地質(zhì)、土木、電氣、機(jī)械等學(xué)科的知識，因此從事輸電線路工程專業(yè)的技術(shù)人才應(yīng)是復(fù)合型的。

2.輸電線路工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論及課程

顯然，輸電線路工程專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)涉及多個(gè)一級學(xué)科，結(jié)合行業(yè)需求和大學(xué)本科人才培養(yǎng)定位，要實(shí)現(xiàn)所有知識、能力和素質(zhì)的一體化是非常困難的，因此學(xué)校在教學(xué)過程中必須對以上學(xué)科內(nèi)容有所取舍。

考慮到輸電線路的實(shí)質(zhì)是可以輸送電能的人工建筑物，從工程安全的角度看面臨著兩個(gè)基本問題，一是線路能在復(fù)雜的自然環(huán)境中施工建設(shè)起來，并在長期的運(yùn)行中不會出現(xiàn)倒塔或斷線等力學(xué)破壞事故；另一個(gè)是線路在輸電時(shí)，線路結(jié)構(gòu)本身或?qū)€路周邊障礙物不產(chǎn)生放電、閃絡(luò)等電學(xué)事故。因此，可以認(rèn)為輸電線路學(xué)科的理論基礎(chǔ)就是力學(xué)和電學(xué)。

針對力學(xué)知識體系，教師首先要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)力學(xué)的概念及基本知識，對應(yīng)的知識課程為“理論力學(xué)”；在各種力的作用下，各種材料所體現(xiàn)的力學(xué)特性不同，如地線對應(yīng)的鋼絞線、導(dǎo)線對應(yīng)的鋼芯鋁絞線在相同的外界條件下弧垂明顯不同，對應(yīng)的知識課程為“材料力學(xué)”；當(dāng)材料體現(xiàn)為不同工程結(jié)構(gòu)時(shí)，如鋼管桿和角鋼所形成的鐵塔，在外力作用下的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性也不同，因此學(xué)生還要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”。另外，當(dāng)考慮桿塔基礎(chǔ)時(shí)，需了解土體在外力、水流和溫度作用下的應(yīng)力、變形和穩(wěn)定性問題，則需學(xué)習(xí)“土力學(xué)”的基礎(chǔ)知識。

針對電學(xué)知識體系，教師首先要求學(xué)生掌握電學(xué)基本規(guī)律及電路的分析方法，對應(yīng)的知識課程為“電路”；學(xué)生在掌握電學(xué)基本知識后，需了解面向工程的電磁場內(nèi)容體系，掌握電場、磁場及能量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，對應(yīng)的知識課程為“工程電磁場”；在此基礎(chǔ)上，最終學(xué)習(xí)高電壓絕緣、放電理論和電力系統(tǒng)過電壓，以解決輸電線路相間絕緣、風(fēng)偏閃絡(luò)、防雷接地等一系列高壓問題，即需學(xué)習(xí)“高電壓技術(shù)”課程。另外，為了完善電學(xué)基礎(chǔ)知識，學(xué)生應(yīng)該了解“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”、“電力系統(tǒng)分析”等課程。

另外，根據(jù)輸電線路工作的知識體系，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)該還包括工程測量、氣象、水文與地質(zhì)、機(jī)械等學(xué)科知識，但相比于電氣和土木學(xué)科來說，這些學(xué)科應(yīng)該處于從屬和輔助地位。

3.輸電線路工程的專業(yè)知識及課程

根據(jù)輸電行業(yè)的用人需求方向，即電力設(shè)計(jì)院、送變電公司和電建公司、電網(wǎng)公司，從而可提出輸電線路工程行業(yè)的專業(yè)核心課程體系應(yīng)包括線路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)三大內(nèi)容。

輸電線路工程設(shè)計(jì)是輸電工程建設(shè)的起始，其內(nèi)容綜合電氣、土木、工程測量以及氣象等學(xué)科的相關(guān)知識。對于電學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)高電壓技術(shù)之后，才能理解如導(dǎo)線排列方式（決定桿塔的塔頭結(jié)構(gòu)）、導(dǎo)線對地高度（決定桿塔的呼稱高度）、絕緣子串長度（影響線路對地高度、受力等）等知識的理論依據(jù)；學(xué)生在學(xué)習(xí)完力學(xué)知識之后，才能掌握架空線的線路力學(xué)理論，如架空線的各種應(yīng)力、荷載、剛度計(jì)算等內(nèi)容。同時(shí)，選擇輸電線路路徑時(shí)，線路所經(jīng)地區(qū)的地物地貌情況，桿塔所在位的水文與地質(zhì)情況以及施工和運(yùn)行檢修測量等，都需要工程勘測、水文地質(zhì)和工程測量等學(xué)科知識，這些內(nèi)容學(xué)生可通過“工程測量”課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

輸電線路施工主要內(nèi)容為各種電壓等級下，架空輸電線路的基礎(chǔ)施工方法、桿塔組立方法、架線施工方法和相關(guān)的施工設(shè)計(jì)計(jì)算方法等內(nèi)容。施工方法及大型牽張機(jī)械選擇的技術(shù)依據(jù)來源于線路設(shè)計(jì)中所涉及的應(yīng)力弧垂曲線圖、安裝曲線圖、平斷面圖及其相關(guān)圖紙資料，而施工建設(shè)時(shí)的分析計(jì)算則主要依靠力學(xué)知識。

輸電線路運(yùn)行維護(hù)包括架空輸電線路運(yùn)行中的巡視內(nèi)容及方法、常見故障及相應(yīng)的預(yù)防措施、常規(guī)測試項(xiàng)目及測試方法、停電檢修方法及安全注意事項(xiàng)、帶電作業(yè)的原理及安全保障措施等內(nèi)容。這些工作要求線路運(yùn)維人員知識面較為廣泛，線路檢修和維護(hù)中涉及各類施工機(jī)械和工器具，涉及基本的機(jī)械工程領(lǐng)域知識；各類常規(guī)測試、防雷接地、停電檢修和帶電作業(yè)則涉及電學(xué)知識；而當(dāng)今輸電線路的維修策略以可靠性為中心，這又涉及系統(tǒng)可靠性與設(shè)備的全壽命周期管理內(nèi)容。

可以看出，電學(xué)和力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識都能在線路設(shè)計(jì)中得到體現(xiàn)；同時(shí)，線路設(shè)計(jì)中的成果為后續(xù)線路施工和線路運(yùn)行維護(hù)提供技術(shù)支持，因此，輸電線路設(shè)計(jì)在整個(gè)專業(yè)的知識體系中起著承上啟下的重要作用，也是整個(gè)專業(yè)知識體系的理論基礎(chǔ)。

以上三個(gè)專業(yè)核心內(nèi)容涉及的知識面繁雜且專業(yè)化，顯然無法在一門課程內(nèi)完成對該核心內(nèi)容所有知識點(diǎn)的教學(xué)，因此需要一些輔助課程對專業(yè)核心知識進(jìn)行彌補(bǔ)。如輸電線路工程專業(yè)的概述性內(nèi)容，可引申為“輸電線路基礎(chǔ)”；又如線路設(shè)計(jì)中線路對周邊電磁環(huán)境的影響，線路施工中施工機(jī)械的選擇與設(shè)計(jì)，線路運(yùn)行維護(hù)中的在線監(jiān)測與故障診斷，再如輸電線路工程概預(yù)算、電力電纜線路、配電線路、輸電線路地理信息系統(tǒng)等內(nèi)容，這些知識點(diǎn)都可以引申為單獨(dú)的課程。

三、輸電線路工程的專業(yè)課程體系

三峽大學(xué)已按學(xué)科大類設(shè)置有公共課平臺和一些素質(zhì)類課程平臺，除這些教育課程外，本校將其余課程分為奠定本專業(yè)理論基礎(chǔ)的基礎(chǔ)課程和適應(yīng)輸電行業(yè)需求的專業(yè)核心課程，以及用來補(bǔ)充和完善專業(yè)課程體系的專業(yè)完備課程，其具體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

輸電線路工程的專業(yè)核心課程主要分為線路設(shè)計(jì)、線路施工和線路運(yùn)行維護(hù)三大類，分別對應(yīng)著輸電線路工程人才的就業(yè)方向。其中，線路設(shè)計(jì)不僅僅涉及線路工程設(shè)計(jì)的知識，同時(shí)還為輸電線路施工、運(yùn)行維護(hù)等專業(yè)課程提供理論支撐，教學(xué)內(nèi)容繁重而復(fù)雜，因此在課程體系中劃分為“架空輸電線路設(shè)計(jì)”（側(cè)重于架空線力學(xué)的研究與應(yīng)用）和“輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”（側(cè)重于結(jié)構(gòu)力學(xué)和土力學(xué)的研究與應(yīng)用）。

四、三峽大學(xué)的輸電線路工程專業(yè)教材建設(shè)

1.成立編委會，分階段地開展教材研究和編寫工作

輸電線路工程為自辦專業(yè)，且具有跨學(xué)科性質(zhì)，在專業(yè)開辦初期沒有現(xiàn)成且合適的專業(yè)教材。為落實(shí)輸電線路工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足專業(yè)教學(xué)的需要，在本專業(yè)開辦之前，三峽大學(xué)（原葛洲壩水電工程學(xué)院）就首先組織教材編寫隊(duì)伍，在1989年成立“葛洲壩水電工程學(xué)院輸電線路工程教育叢書編委會”。編委會將教材建設(shè)作為輸電工程高等教育的重要組成部分，以教材內(nèi)容為載體，在長期的教學(xué)實(shí)踐中，對教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行凝練和總結(jié)，以葛洲壩工程學(xué)院自編教材的名義，編寫了該專業(yè)所有專業(yè)課程的教材，校內(nèi)出版，滿足了本專業(yè)開辦以來的教學(xué)需求。

三峽大學(xué)在1996年正式公開出版《高壓架空輸電線路施工》，2000年正式出版《架空輸電線路設(shè)計(jì)》、《輸電桿塔設(shè)計(jì)》、《架空輸電線路運(yùn)行與檢修》、《電力電纜》，涵蓋了輸電線路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)三大核心專業(yè)知識領(lǐng)域，同時(shí)前瞻性地撰寫了電力電纜的教材，形成了全國第一套“輸電線路工程教育叢書”。隨著國家教育的發(fā)展，在2005年和中國電力聯(lián)合會、中國電力出版社合作洽談輸電線路工程專業(yè)教材納入到普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材，并在2007年開始出版了7本相關(guān)教材；同時(shí)根據(jù)后續(xù)發(fā)展，10本教材被列入了普通高等教育“十二五”規(guī)劃之中。

2.根據(jù)行業(yè)需求，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和編撰新的教材

隨著國家電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，近十年里，輸電線路行業(yè)無論是從歸屬單位、研究對象和工作要求都有了巨大的發(fā)展和變化。如隨著線路電壓等級的不斷升高，其架空線路設(shè)計(jì)和鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有一些新的變化，本校隨之對傳統(tǒng)的教材進(jìn)行了改進(jìn)，相對于2000年版的《架空輸電線路設(shè)計(jì)》教材，2007年版的該教材還及時(shí)吸納了新的線路設(shè)計(jì)規(guī)程，對相關(guān)設(shè)計(jì)系數(shù)進(jìn)行了全面更新和引用，并增加了北京道亨等代表性線路設(shè)計(jì)軟件的介紹，而字?jǐn)?shù)基本沒有變化；《輸電線路桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》除根據(jù)新的規(guī)程進(jìn)行調(diào)整之外，還增加了各類基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)思想和方法介紹，字?jǐn)?shù)由33萬字增加到36.6萬字。又如，本校根據(jù)輸變電公司的工作特點(diǎn)和要求，除繼續(xù)完善《高壓架空輸電線路施工》教材之外，還新編寫了《輸電線路施工機(jī)械》、《送電線路工程概預(yù)算》等教材，以滿足施工現(xiàn)場人員對除技術(shù)外的工程管理、概預(yù)算和設(shè)備操作與維護(hù)方面的知識需求。再如，隨著電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)對輸電線路運(yùn)行維護(hù)的重視，在傳統(tǒng)的《架空輸電線路運(yùn)行與檢修》基礎(chǔ)之上，專門針對傳統(tǒng)線路運(yùn)行維護(hù)人員只需了解電氣知識的情況，以工科通用化的語言新編寫了《線路金具》教材。

諸如此類，根據(jù)輸電行業(yè)的需求，不斷地對已出版的教材進(jìn)行改進(jìn)，并及時(shí)根據(jù)行業(yè)發(fā)展，不斷地推出新的專業(yè)知識體系完備教材以供學(xué)生和工程技術(shù)人員選修，讓讀者精讀核心課程教材、泛讀完備課程教材，從而使之能全面且深入地掌握輸電線路工程的相關(guān)知識。

3.教材首先應(yīng)用于本校課程教學(xué)，后在各類輸電行業(yè)培訓(xùn)班應(yīng)用

編寫的教材首先應(yīng)用于本校輸電線路工程專業(yè)（方向）的本科、?？普n程教學(xué)，并根據(jù)教學(xué)實(shí)踐中教師和學(xué)生的反饋改進(jìn)教材，然后通過舉辦各類輸電行業(yè)培訓(xùn)班進(jìn)行全國推廣。

本校依托三峽大學(xué)成人教育學(xué)院（中國電力聯(lián)合會指定的全國唯一的“輸電線路工程”培訓(xùn)項(xiàng)目的培訓(xùn)單位），自2005年以來，共開辦多期“輸電線路工程”培訓(xùn)班，培訓(xùn)人員達(dá)千余人。其中在校內(nèi)開設(shè)全國電力公司和各省市電力公司委托開辦的“輸電線路工程”培訓(xùn)班10余期，培訓(xùn)教師赴海南、廣西、廣東、貴州、安徽、山東、陜西、遼寧、江西、浙江、湖北等省份開設(shè)“輸電線路工程”培訓(xùn)班10余期。

除此之外，學(xué)校還為國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院等研究機(jī)構(gòu)從事輸電線路工程專業(yè)的科研和教學(xué)人員進(jìn)行培訓(xùn)。在這些培訓(xùn)活動中，本專業(yè)系列教材得到了廣泛地使用，并在這些教學(xué)實(shí)踐中得到了很好地推廣。

五、結(jié)語

三峽大學(xué)以培養(yǎng)適應(yīng)輸電行業(yè)需求的高級技術(shù)人才為目的，建立了以輸電線路設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)為專業(yè)核心知識，以其他專業(yè)知識為補(bǔ)充和完善專業(yè)課程體系。根據(jù)制定的課程體系，展示輸電線路工程未來的發(fā)展趨勢，重視我國輸電線路工程中新技術(shù)的應(yīng)用和輸電線路人才的需求變化，注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和發(fā)展創(chuàng)新思維為編撰原則，已正式出版各種教材及電子課件16套，總字?jǐn)?shù)達(dá)600余萬。

該專業(yè)系列教材的內(nèi)容分工與銜接恰當(dāng)，具有較高水平，填補(bǔ)了我國輸電線路本科專業(yè)課教材的空白，在國內(nèi)絕大部分開辦輸電線路本科、?？茖I(yè)的高校得到了應(yīng)用；同時(shí)全國輸電線路職工培訓(xùn)教育中也廣泛使用了編寫的系列教材，對全國輸電線路人才培養(yǎng)的指導(dǎo)和支撐作用明顯，取得了重大的人才培養(yǎng)效益。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）