一种10kV配网故障体感实训设备

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一种10kV配网故障体感实训设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电力行业安全培训用模拟体验装置，具体涉及了一种10kV配网故障体感实训设备。\n背景技术\n[0002] 我国每年因电力事故造成的财产损失和人员伤亡不计其数，总结其中的原因除了安全意识淡薄，还有操作不规范、违规等。而安全生产是电力企业永恒的主题，为减少和避免安全事故发生，进行安全生产教育培训是主要手段之一。传统的电力安全培训主要是以说教和电力安全事故案例培训的方式进行，培训内容陈旧、培训手段单一，早已无法适应现代电网的培训要求。\n[0003] 但是，由于电力行业生产条件的限制，从电网安全运行和培训的安全性来考虑，也不可能在生产运行现场进行安全教育培训。为了能够让线路运行时出现的各种故障现象在实训室内呈现在学员面前，设计一种设备能够演示10kV配网在实际运行时出现的各种故障，满足安全培训的需求，是势在必行。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种培训演示功能多样和操作安全的10kV配网故障体感实训设备。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种10kV配网故障体感实训设备，它包括升压系统、长线路模拟系统和故障演示系统；所述升压系统包括电源总开关、电源控制单元、电压调节单元和升压变压器T2；所述电源控制单元通过所述电源总开关接至三相电源，所述升压变压器T2通过所述电压调节单元连接所述电源控制单元，所述升压变压器T2和所述电压调节单元之间串联有过流保护模块，所述过流保护模块与所述电源控制单元连接；所述长线路模拟系统为模拟10kV母线的模拟线路，所述模拟线路连接所述升压变压器T2和用于模拟低压用户的降压变压器T4； 所述模拟线路上设置有电容投切系统、高压线路电压显示模块、单相接地演示装置、带负荷拉合隔离刀闸演示装置、线路断相演示装置；所述电容投切系统包括三相隔离刀闸、电抗器和电容器，所述三相隔离刀闸控制所述电抗器和所述电容器在模拟线路上的投入和退出；所述高压线路电压显示模块包括电阻分压器和高压电压表，所述电阻分压器取样所述升压变压器输出侧模拟线路的电压值，所述高压电压表测量并显示电压值；所述单相接地演示装置包括接地棒、电动推杆、电流互感器和电流表，所述接地棒接通所述模拟线路其中一相和参考地构成接地回路，所述电动推杆推动所述接地棒接触或断开所述模拟线路，所述电流互感器检测接地回路中的接地电流值，所述电流表用于显示所述接地电流值；所述带负荷拉合隔离刀闸演示装置包括用于演示拉弧放电现象的单相隔离刀闸、电动刀闸推杆和限流装置，所述电动刀闸推杆推动所述单相隔离刀闸的分合，所述限流装置和所述单相隔离刀闸串联在所述模拟线路任两相之间；所述线路断相演示装置包括设置在所述模拟线路各相上的隔离刀闸以及连接在降压变压器各相输出侧的负载指示灯和低压电压表；所述故障演示系统设置无线遥控发射器、无线遥控接收器和高压回路控制系统，所述无线遥控发射器发送控制指令，所述无线遥控接收器接收到控制指令后传送到所述高压回路控制系统，所述高压回路控制系统根据控制指令控制所述电动推杆、所述电动刀闸推杆、所述单相隔离刀闸和所述三相隔离刀闸。\n[0006] 基于上述，所述电压调节单元采用自耦调压器T1。\n[0007] 基于上述，所述长线路模拟系统包括3根木质线杆、柱式绝缘子和用来模拟实际的架空线的钢管，所述柱式绝缘子安装在所述木质线杆上，所述钢管固定安装在所述柱式绝缘子上。\n[0008] 基于上述，该10kV配网故障体感实训设备还配置显示柜，所述显示柜设置柜体，所述显示柜上设置所述高压电压表，所述电流表，所述低压电压表，所述负载指示灯，连接至所述降压变压器低压侧用于指示所述降压变压器低压侧线电压值的低压线电压表，以及用来转换所述降压变压器低压侧线电压显示相别的万能转换开关。\n[0009] 基于上述，该10kV配网故障体感实训设备还包括联合操作台，所述联合操作台上设置所述电源总开关；用于指示电源进线的线电压的进线电压表，所述进线电压表连接至所述自耦调压器T1的输入端；用于指示所述自耦调压器T1的输出电压的调压电压表；用于分相显示所述升压变压器低压输入侧的电流的电流表；用于指示带负荷拉合隔离刀闸时的输入电压值的带负荷拉合隔离刀闸电压指示表；指示带负荷拉刀闸时低压侧的电流值的带负荷拉合隔离刀闸电流指示表。\n[0010] 本发明相对现有技术具有突出实质性特点和显著进步，具体的说，本发明可以进行10kV配网线路正常运行状态演示，可以进行单相接地故障演示，可以进行带负荷拉刀闸恶性误操作演示，可以进行线路断相故障演示。通过演示可以将10kV配网故障的各种现象直观地展现在受训者的面前，具有很强的震撼感，从而达到很好的培训体验效果。采用无线遥控系统操作设备大大提高了可操作性以及操作的安全性。\n附图说明\n[0011] 图1是本发明的结构框图。\n[0012] 图2是本发明的电路结构示意图。\n具体实施方式\n[0013] 下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。\n[0014] 如图1和图2所示，一种10kV配网故障体感实训设备，它包括升压系统、长线路模拟系统和故障演示系统。\n[0015] 所述升压系统包括电源总开关QF1、电源控制单元、电压调节单元、升压变压器T2和高压线路电压显示单元。\n[0016] 所述电压调节单元采用自耦调压器T1，所述电源控制单元采用交流接触器JC1，通过所述电源总开关QF1接至三相电源，所述自耦调压器T1的输入端和所述电源总开关QF1之间接入所述交流接触器JC1，所述升压变压器T2的输入端连接所述自耦调压器T1的输出端，所述升压变压器T2和所述自耦调压器T1之间串联有由过流保护模块，所述过流保护模块连接所述交流接触器JC1，其中，所述过流保护模块包括连接在所述自耦调压器T1的输出端A、B、C三相上的电流互感器TA1-TA3和电流继电器DL1-DL3；任一相中的电流互感器采集回路中的电流送给回路中的电流继电器，当回路中的电流值超过电流继电器的设定值时该电流继电器动作，电流继电器动作后所述交流接触器JC1的线圈失电断开，切断设备的供电电源，对所述升压变压器T2起到保护作用，当A、B、C任意一相过载时设备都会得到保护。\n[0017] 所述长线路模拟系统为模拟10kV母线的模拟线路，所述模拟线路连接所述升压变压器T2和用于模拟低压用户的降压变压器T4；在实际设置时，所述长线路模拟系统包括3根木质线杆、柱式绝缘子和钢管，所述木质线杆用于模拟水泥线杆，作为模拟线路的主体；所述柱式绝缘子起到了模拟线路的支撑兼绝缘的作用，安装在所述木质线杆上；所述钢管固定安装在所述柱式绝缘子上，用来模拟实际的架空线。\n[0018] 所述模拟线路上设置有电容投切系统、单相接地演示装置、线路断相演示装置、带负荷拉合隔离刀闸演示装置。\n[0019] 所述电容投切系统包括三相隔离刀闸、电抗器和电容器，具体的，在10kV母线上设置三相隔离刀闸K1、电抗器T3和电容器，所述三相隔离刀闸控制所述电抗器和所述电容器在模拟线路上的投入和退出，所述电抗器T3和所述电容器分别用于模拟10kV母线的对地电抗值和对地电容值。\n[0020] 所述高压线路电压显示模块包括电阻分压器和高压电压表，所述电阻分压器取样模拟线路的电压值，所述高压电压表测量并显示电压值；如在模拟线路A、B、C三相上分别安装A相电阻分压器、B相电阻分压器、C相电阻分压器以及三个高压电压表，三只电阻分压器的低端连在一起接系统的参考地，构成星型接法，所测得的电压为模拟线路的相电压，采样后送高压电压表分别显示各相电压。\n[0021] 所述单相接地演示装置包括接地棒K2、电动推杆、电流互感器和电流表，所述接地棒K2接通所述模拟线路其中一相和参考地构成接地回路，所述电动推杆推动所述接地棒K2接触或断开所述模拟线路，所述电流互感器检测接地回路中的接地电流值，所述电流表用于显示所述接地电流值；以A相模拟线路接地为例，A相通过所述接地棒K2与系统参考地接通，当接地棒K2合上后A相变为接地参考端，A相电阻分压器的低端也与A相接通，因此A相电阻分压器的测量结果为0V，而B相和C相的测量结果与真实的单相接地参数相一致，同时接地回路中的电流表检测到接地电流。\n[0022] 所述带负荷拉合隔离刀闸演示装置包括用于演示拉弧放电现象的单相隔离刀闸、电动刀闸推杆和限流装置，所述电动刀闸推杆推动所述单相隔离刀闸的分合，所述限流装置和所述单相隔离刀闸串联在所述模拟线路任两相之间，所述限流装置用于限制回路中最大的工作电流。如在10kV线路中A、C相之间接入所述带负荷拉刀闸演示装置，当所述单相隔离刀闸K3在分开的过程中，在刀闸的断口处将产生持续的、巨大的放电电弧，直到刀闸分开至最大位置电弧熄灭；当刀闸分开到中间位置而停止时，电弧可以持续再燃烧。\n[0023] 所述线路断相演示装置包括设置在所述模拟线路各相上的隔离刀闸以及设置在降压变各相输出侧的负载指示灯和低压电压表。如在10kV母线C相上装设一个隔离刀闸K4，当隔离刀闸K4打开时，用户降压变压器高压侧C相断相，反映到降压变压器低压用户C相负载失去电压，C相灯泡熄灭，A、B相灯泡稍微变暗，即10kV线路单相断相后，对应低压侧用户的该相负载将失去电压，另外两相负载上的电压稍微降低。\n[0024] 所述故障演示系统为无线遥控系统，所述无线遥控系统设置无线遥控发射器、无线遥控接收器和高压回路控制系统，所述无线遥控发射器发送控制指令，所述无线遥控接收器接收到控制指令后传送到所述高压回路控制系统，所述高压回路控制系统根据控制指令控制所述电动推杆、所述电动刀闸推杆K1、所述单相隔离刀闸K3和所述三相隔离刀闸K1。\n[0025] 为了综合显示设备状态，本发明配置了联合操作台，其中，所述联合操作台上设置所述电源总开关；用于指示电源进线的线电压的进线电压表，所述进线电压表连接至所述自耦调压器T1的输入端；用于指示所述自耦调压器T1的输出电压的调压电压表；用于分相显示所述升压变压器低压输入侧的电流的电流表；用于指示带负荷拉合隔离刀闸时的输入电压值的带负荷拉合隔离刀闸电压指示表；指示带负荷拉合隔离刀闸时低压侧的电流值的带负荷拉合隔离刀闸电流指示表；无线遥控控制按钮，按动该无线遥控控制按钮进行无线遥控控制。\n[0026] 基于简化操作及直观显示演示结果，本发明设备还配置显示柜，所述显示柜设置柜体，所述柜体上设置所述高压电压表，用于指示10kV母线的A、B、C三相电压值；所述电流表，用于指示单相接地时的接地电流值；所述低压电压表，用于指示线路断相演示时低压用户负荷的A、B、C三相电压值；所述负载指示灯，用于指示线路断相演示时低压用户负荷；低压线电压表，连接至所述降压变压器低压侧，用于指示所述降压变压器低压侧线电压的值；\n万能转换开关，用来转换所述降压变压器低压侧线电压显示相别。\n[0027] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。