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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。
![GB 50065截图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/230e4998j00rsguci008fc000m300aim.jpg)
![IEEE Std80提到了ETAP](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/d59470eej00rsguci002ic000n9009tm.jpg)
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。
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/49914c5ep00rsguch001cc00060003em.png)
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。
![模型及接地网插入](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/6b6e9200j00rsguci002gc000gr00eym.jpg)
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](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/36f4dc62j00rsguch000dc0007t004vm.jpg)
计算方法的选择
![接地网和土壤编辑](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/0f15c928j00rsguci002bc000re00j4m.jpg)
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。
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/09bddee7p00rsguch000fc000bl003rm.png)
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。
![加载时文件夹为空的情况,两台电脑操作都遇到过这个情况](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/bd43c13dj00rsgucj00mkc000sb00nbm.jpg)
![上述文件夹下任何一个文件都可以导入,不成功时,尝试换一下](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/62603990j00rsguch000mc000b0004hm.jpg)
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,
![点击弹出的提示框中的网址,下载对应的VBA安装程序](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/67b11eb1j00rsguch002rc000u000m5m.jpg)
![安装VBA](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/84f5da53j00rsguch0037c000u000s4m.jpg)
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。
![C盘这个路径,第一次导出时需要手动输入](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/0e440306j00rsguch001gc000u0006lm.jpg)
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。
![cad中的水平接地极和垂直接地极](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/b972c1b0j00rsguch0006c000el009nm.jpg)
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/b30c33e6j00rsguch0026c000u000idm.jpg)
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。
![接地网右键,可导入计算出的接地故障电流](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/db5be871j00rsguch0013c000fk007jm.jpg)
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/b966c3b7j00rsguch000yc000f100cwm.jpg)
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,
![GB 50065条文说明截图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/ceaf9ba7j00rsguci00fsc000u000h2m.jpg)
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/5af36af2j00rsguci001qc000rj0098m.jpg)
![IEEE Std80截图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/7d6472d3j00rsguch000pc000rj004gm.jpg)
![](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/fc8367f8j00rsguci007ic000n500kqm.jpg)
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:
![绝对电位3D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/d17098c1j00rsguci003zc000l100iwm.jpg)
![绝对电位2D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/ab00839cj00rsguci003lc000ll00k6m.jpg)
![接触电压3D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/231166a6j00rsguci004vc000nl00jsm.jpg)
![接触电压2D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/4a414114j00rsguci003xc000of00k8m.jpg)
![跨步电压3D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/0a470ce5j00rsguci004vc000ju00jxm.jpg)
![跨步电压2D计算结果伪色图](http://dingyue.ws.126.net/2023/0402/a2fe56edj00rsguci005hc000og00k7m.jpg)
五颜六色很是好玩,3D图还能旋转跳跃。
本文完。
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