多样化电气主接线模拟板的设计与应用
浏览量:1332 发布时间:2024年3月1日
1、现状
当前,在国内,用于教学的电气主接线模拟板主要包括标准马赛克模拟板、发光条模拟板和防误操作模拟板等几种类型。这些显示板多数由马赛克拼板、双色LED灯和防误报警系统组成,导致它们体积庞大且成本昂贵。此外,这些实验教学设备的屏幕结构都是固定的整体式,只能用来针对某一特定的电气主接线类型进行操作教学,这一局限性使得许多教育机构不愿投资。然而,学生至少需要掌握单母线、双母线、桥接和环网等四种主接线方式。传统的单一主接线模拟板已经不能满足现代电力行业对专业人才的需求。再加上,不同变电站或企业的电气主接线设计及运维都有所不同,单一式的模拟板无法有效地对接工作岗位,也不能完全满足教学的要求。因此,开发一种多样化、可变换的电气主接线模拟板实验创新平台,不仅是为了适应电气专业应用型人才培养的目标,更是一个迫切的需求。
2、设计方案
设计的多样式电气主接线模拟板创新实验平台基于可互换的模块化构件,每个模块代表电气主接线中的一个特定元件,例如断路器、隔离开关、母线和负载等。例如,图 1 至 图 4 展示了单母线非分段式、单母线分段式、内桥连接式和外桥连接式主接线的模块化组合成果。




在这个设计中,独立的模块可以被拼接起来,以形成各种不同的电气主接线布局。以单母线系统为例进行说明,参见图 5。
图 5 展示了单母线非分段和分段式的组合电气元件模块及其名称。在这里,1号是具有磁性的基础板;2号至8号是可以插入的模块,这些模块本身具有磁性,能够吸附在基础板1上,并且模块上的导线能够显示通电或断电状态。具体来说,2号和4号是隔离开关模块,它们在实际中起隔离作用,并且模块上可以显示这些开关的闭合或断开状态;3号是断路器模块,它在实际中负责短路和过载保护,模块上也能显示其闭合或断开状态;5号是母线模块;6号是带有四个连接方向的母线模块;7号是电缆端子模块,代表电力用户;8号是带有三个连接方向的母线模块。
类似地,桥接和环网主接线的组装过程与图 5 描述的方法相似,都是通过使用代表不同电气元件的模块,以积木式的方式,组合出所需的电气主接线布局。学生在组装不同类型的电气主接线时,不仅能识别各种电气设备元件,还能够理解这些元件的功能和特性。
3、使用方法
在教学活动中,基板1作为一块空白板,其表面不附带预装的模块。学生们在实际操作训练环节,根据具体的实训要求,在此基板上自由组装各种电气主接线配置,包括单母线、双母线、桥接和环网接线等。在动手操作之前,教师需先行讲解电气主接线相关的理论知识,如其定义、类型和特性等,同时在介绍这些概念的初始阶段,要详细解说一次电气设备,作为构建和设计电气主接线时所需配备知识的基础。
有了这些理论基础之后,学生有能力去自由组装任意一种电气主接线配置,这个过程不仅加深了对理论知识的理解,也增强了实际操作能力。组装完成特定的电气主接线后,学生可以进行倒闸操作训练。由于每个电气元件模块与基板都配备了磁性,它们能够牢固地相互吸附,从而避免了模块的意外脱落。
具体到图5,部件2至4是电气开关模块,其正面分别呈现隔离开关和断路器,而背面设有可以与其他模块相连的端点,赋予了它们导电的能力。5至8号模块的正面是导线,背面的导线端点也可以与其他模块的端点相连,形成电路。
当学生完成指定的电气主接线组装并按照操作步骤闭合相应的隔离开关和断路器时,电路模块的端点将通电,形成闭合回路,导线上的线条将发光,表示电流正流经其中,这验证了所组装的电气主接线是正确的。
这种多样式电气主接线模拟板实验平台不仅能辅助完成相关理论课程的教学,也能帮助教师和学生更好地进行课程设计、毕业设计等项目。实验平台将理论知识与实际操作紧密结合,帮助学生达到从理论到实践再回到理论的教学循环目标。
设计多样化电气主接线模拟拼装平台的方法依托于电气主接线的理论基础和实验/实操知识。该平台采用带磁性的基板和模块,实现了模块的可拼装性,并开发了一系列可以模拟电气主接线的组件模块。通过这一创新实验平台的应用,学生不仅能够直观地理解理论知识,还能亲自动手设计和组装出满足特定要求的主接线配置。此外,学生也会在实际操作中学习到控制各个电气组件的正确顺序,这样的教学模式有助于培养学生的应用能力和创新精神,满足了应用型创新人才的培养需求。