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接地部分,计算公式的参数相对多,影响因素复杂,GB 50065、BS 7430和IEEE Std80中均提到了软件辅助计算。
写在前面
ETAP,1986年诞生于美国。
任何软件只是一个工具,工具存在的意义是提高生产力。
具体到ETAP,我常常为他强大的功能感到惊叹,当得知他是为在MS-DOS操作系统上使用而开发时,更是惊叹。
像这样的软件我们何时可以有一个自己的,独立知识产权的。
这不单纯要求一群计算机专业的优秀选手,还需要一群优秀的电气专业的好手,背后还需要强有力的规范标准支撑,以及与其他平台的接口兼容协调配合,最重要的是行业的需求认可及国力科研的持续输出,这并不简单。
除了ETAP这种综合性的全周期的方案、设计、分析、运维、操作软件,还有一些辅助设计软件,或者说小工具。
施耐德的Ecodial,ABB的e-Design(DOC),这两个我是用过的,据说西门子也有自己的,另外,还有法国的eleccalc,德国的照明软件Dialux,瑞士的光伏设计软件PVsys。
我们为何没有自己的,或者让其他国家也来用我们的?
究其根本,一个重要原因是我们国内的项目不太强调计算书,就没有这种自动计算辅助设计软件需求的沃土,供需关系自然决定了市场。
另外,设计费原地踏步好多年,但设计行业环境却(此处省略......),设计人有原始的动力去研究怎么出计算书吗?
基于以上,对这些软件的了解,就是纯兴趣。至少我是这样的,我把ETAP当作个玩具,可能与我本身是计算机专业的有关,个人对软件和程序是有天然的喜爱。
另外,通过软件可以更进一步理解标准和电气原理,算是时刻准备着,万一有朝一日也能做上冬奥场馆设计这样的项目呢?
虎年遇上冬奥会,用ETAP软件分析场地照明供配电系统的可靠性
最后,有些时候确实是因为有需求而去使用,譬如潮流、短路这些最常用的模块,有的项目其实是要算一算的。
一个软件,会用和不会用之间,其实就隔着一本软件说明书。以前,ETAP的Help文档是英文版,可能对一部分人稍微有点门槛。
但随着施耐德的收购,以及越来越多的在电力设计行业的推广,中文版及汉化肯定会越来越好。
软件的使用没什么,关键是背后的原理,譬如接地模块的算法之一,IEEE Std80,我之前接触的很少,但通过ETAP软件,我就想要去了解。
正文
ETAP接地模块早有耳闻,但我一直没怎么用过。
最近一段时间,在思考PME系统与TT系统接地装置的间距的问题时,突然冒出个大胆的想法:
用ETAP模拟接地装置,生成电位梯度分布图,计算出地表故障电位,以此为方法,验证TN和TT系统的间距(GB规定20米,而BS标准要求10米)。
下面简要介绍建模步骤、遇到的问题及问题的解决:
接地网的插入,放在母线上和不放母线上都可以算,若放在母线上时,导入故障电流时,该故障电流即为母线位置处的。
ETAP提供了两种接地网计算方法,一种为IEEE Std80,另一个是有限元法(FEM)。这两种算法有区别。
IEEE Std80法,只能算接触电压和跨步电压的限值,接地网形状只能是矩形等常规形状,并且只能计算一个接地网;
有限元法,可以计算任意点的绝地电位、接触电压和跨步电压,异形接地网,多个接地网。
我下面要说的都是有限元法。
计算方法的选择
接地网可以在ETAP中手画,但不易操作,最好的办法是从CAD导入,需要先加载一个菜单,用Menuload命令,这个菜单的作用是,把CAD里面画的接地网转化成ETAP可导入的xml文件。
这时候,如下文件夹中可能显示为空,会误认为没有这个菜单或者安装错误。只需要选择所有文件(*.*),一般就可以看到了,选择这个文件夹下面的任何一个文件都可以加载上。
然后,画完接地网,当需要转化文件格式时,一般会提示没有安装VBA,
安上VBA之后,刚才的提示就没有了,但仍有如下问题,
默认是一个D盘的路径,不做更改的话,会提示找不到命令,需要在命令行输入格式转化程序的实际安装路径。
另外,CAD绘制接地网的时候水平接地极的埋深,如0.8米,需要提前设置好,否则导入到ETAP中以后,每根接地极的Z坐标需要一个一个改,很麻烦。
注意这个深度,移动的时候不能输入-0.8,而要输入0.8,因为etap接地系统中,埋深0.8米,z坐标为正的0.8。
此外,一个视频中说接地极不要用PL线,而要用line,L命令,否则导入etap后容易出线Z坐标不对的情况。
另外,垂直接地极用circle画圈就可以,直径不需要跟实际相符,导入后,可在etap里设置。
导出之前的这个对话框,最后那个offset,x、y轴的偏移量默认就是5、5,不要尝试修改,因为即使改了,也还是5、5
接地网导入之后,在案例编辑器中,故障电流可以自定义,也可以先运行短路分析,把计算结果导入到接地案例中。
接地的案例编辑器,可定义故障电流及持续时间、分流系数、人体体重等
所有这些参数在IEEE Std80中都有定义。其中,有一个参数比较好玩——体重,胖子的人体耐受电流比瘦子要高。
这项研究是美国加州大学的Dalziel做出的,也就是GB 50065中说的国外学者,
IEEE Std 80中Dalziel的学术成就,他对人体电流效应和接地的研究做出了很大贡献
最后就可以,运行计算了。
计算结果以图形化显示,每一个点都可以显示计算结果,还可出具计算书,如下图:
五颜六色很是好玩,3D图还能旋转跳跃。
本文完。
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