多樣化電氣主接線模擬板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
瀏覽量：1450 發(fā)布時(shí)間：2024年3月1日
1、現(xiàn)狀
當(dāng)前，在國內(nèi)，用于教學(xué)的電氣主接線模擬板主要包括標(biāo)準(zhǔn)馬賽克模擬板、發(fā)光條模擬板和防誤操作模擬板等幾種類型。這些顯示板多數(shù)由馬賽克拼板、雙色LED燈和防誤報(bào)警系統(tǒng)組成，導(dǎo)致它們體積龐大且成本昂貴。此外，這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的屏幕結(jié)構(gòu)都是固定的整體式，只能用來針對(duì)某一特定的電氣主接線類型進(jìn)行操作教學(xué)，這一局限性使得許多教育機(jī)構(gòu)不愿投資。然而，學(xué)生至少需要掌握單母線、雙母線、橋接和環(huán)網(wǎng)等四種主接線方式。傳統(tǒng)的單一主接線模擬板已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電力行業(yè)對(duì)專業(yè)人才的需求。再加上，不同變電站或企業(yè)的電氣主接線設(shè)計(jì)及運(yùn)維都有所不同，單一式的模擬板無法有效地對(duì)接工作崗位，也不能完全滿足教學(xué)的要求。因此，開發(fā)一種多樣化、可變換的電氣主接線模擬板實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，不僅是為了適應(yīng)電氣專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，更是一個(gè)迫切的需求。
2、設(shè)計(jì)方案
設(shè)計(jì)的多樣式電氣主接線模擬板創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于可互換的模塊化構(gòu)件，每個(gè)模塊代表電氣主接線中的一個(gè)特定元件，例如斷路器、隔離開關(guān)、母線和負(fù)載等。例如，圖 1 至 圖 4 展示了單母線非分段式、單母線分段式、內(nèi)橋連接式和外橋連接式主接線的模塊化組合成果。
在這個(gè)設(shè)計(jì)中，獨(dú)立的模塊可以被拼接起來，以形成各種不同的電氣主接線布局。以單母線系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，參見圖 5。
圖 5 展示了單母線非分段和分段式的組合電氣元件模塊及其名稱。在這里，1號(hào)是具有磁性的基礎(chǔ)板；2號(hào)至8號(hào)是可以插入的模塊，這些模塊本身具有磁性，能夠吸附在基礎(chǔ)板1上，并且模塊上的導(dǎo)線能夠顯示通電或斷電狀態(tài)。具體來說，2號(hào)和4號(hào)是隔離開關(guān)模塊，它們?cè)趯?shí)際中起隔離作用，并且模塊上可以顯示這些開關(guān)的閉合或斷開狀態(tài)；3號(hào)是斷路器模塊，它在實(shí)際中負(fù)責(zé)短路和過載保護(hù)，模塊上也能顯示其閉合或斷開狀態(tài)；5號(hào)是母線模塊；6號(hào)是帶有四個(gè)連接方向的母線模塊；7號(hào)是電纜端子模塊，代表電力用戶；8號(hào)是帶有三個(gè)連接方向的母線模塊。
類似地，橋接和環(huán)網(wǎng)主接線的組裝過程與圖 5 描述的方法相似，都是通過使用代表不同電氣元件的模塊，以積木式的方式，組合出所需的電氣主接線布局。學(xué)生在組裝不同類型的電氣主接線時(shí)，不僅能識(shí)別各種電氣設(shè)備元件，還能夠理解這些元件的功能和特性。
3、使用方法
在教學(xué)活動(dòng)中，基板1作為一塊空白板，其表面不附帶預(yù)裝的模塊。學(xué)生們?cè)趯?shí)際操作訓(xùn)練環(huán)節(jié)，根據(jù)具體的實(shí)訓(xùn)要求，在此基板上自由組裝各種電氣主接線配置，包括單母線、雙母線、橋接和環(huán)網(wǎng)接線等。在動(dòng)手操作之前，教師需先行講解電氣主接線相關(guān)的理論知識(shí)，如其定義、類型和特性等，同時(shí)在介紹這些概念的初始階段，要詳細(xì)解說一次電氣設(shè)備，作為構(gòu)建和設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)所需配備知識(shí)的基礎(chǔ)。
有了這些理論基礎(chǔ)之后，學(xué)生有能力去自由組裝任意一種電氣主接線配置，這個(gè)過程不僅加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，也增強(qiáng)了實(shí)際操作能力。組裝完成特定的電氣主接線后，學(xué)生可以進(jìn)行倒閘操作訓(xùn)練。由于每個(gè)電氣元件模塊與基板都配備了磁性，它們能夠牢固地相互吸附，從而避免了模塊的意外脫落。
具體到圖5，部件2至4是電氣開關(guān)模塊，其正面分別呈現(xiàn)隔離開關(guān)和斷路器，而背面設(shè)有可以與其他模塊相連的端點(diǎn)，賦予了它們導(dǎo)電的能力。5至8號(hào)模塊的正面是導(dǎo)線，背面的導(dǎo)線端點(diǎn)也可以與其他模塊的端點(diǎn)相連，形成電路。
當(dāng)學(xué)生完成指定的電氣主接線組裝并按照操作步驟閉合相應(yīng)的隔離開關(guān)和斷路器時(shí)，電路模塊的端點(diǎn)將通電，形成閉合回路，導(dǎo)線上的線條將發(fā)光，表示電流正流經(jīng)其中，這驗(yàn)證了所組裝的電氣主接線是正確的。
這種多樣式電氣主接線模擬板實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅能輔助完成相關(guān)理論課程的教學(xué)，也能幫助教師和學(xué)生更好地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合，幫助學(xué)生達(dá)到從理論到實(shí)踐再回到理論的教學(xué)循環(huán)目標(biāo)。
設(shè)計(jì)多樣化電氣主接線模擬拼裝平臺(tái)的方法依托于電氣主接線的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)/實(shí)操知識(shí)。該平臺(tái)采用帶磁性的基板和模塊，實(shí)現(xiàn)了模塊的可拼裝性，并開發(fā)了一系列可以模擬電氣主接線的組件模塊。通過這一創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用，學(xué)生不僅能夠直觀地理解理論知識(shí)，還能親自動(dòng)手設(shè)計(jì)和組裝出滿足特定要求的主接線配置。此外，學(xué)生也會(huì)在實(shí)際操作中學(xué)習(xí)到控制各個(gè)電氣組件的正確順序，這樣的教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神，滿足了應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。
