ETAP建筑行業(yè)解決方案

商業(yè)建筑作為一種新興概念，是指用于各種經(jīng)營(yíng)活動(dòng)具有商業(yè)用途的房地產(chǎn)形式，其中主要類別包括辦公樓、酒店、城市綜合體、購(gòu)物中心、超市賣場(chǎng)等。

現(xiàn)代商業(yè)建筑越來(lái)越趨向于高層建筑。由于高層建筑電氣所關(guān)聯(lián)的用電設(shè)備品種繁多，不同用處的高層建筑在用電量上也存在差別，總體耗電量比較大，再加上高層建筑的消防用電、客梯電力、應(yīng)急照明等還要有分別獨(dú)立的電源。

ETAP是國(guó)際通用的電力及電氣系統(tǒng)分析計(jì)算商業(yè)軟件，由美國(guó)ETAP公司于1984年開(kāi)發(fā)1986年正式發(fā)布。目前產(chǎn)品和服務(wù)已經(jīng)涵蓋全世界100多個(gè)國(guó)家，全球有40,000多家用戶，100,000多個(gè)許可證授權(quán)，70多家分公司及代理。同時(shí)ETAP也是功能全面的綜合型電力及電氣分析計(jì)算軟件，能為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、微電網(wǎng)系統(tǒng)以及工業(yè)電力電氣系統(tǒng)提供從規(guī)劃到設(shè)計(jì)，從分析、計(jì)算、仿真到實(shí)時(shí)運(yùn)行控制全面、強(qiáng)大的解決方案。

針對(duì)建筑電氣系統(tǒng)的一系列設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，ETAP軟件可以提供一整套全面、可靠的解決方案。例如在建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，我們可以采用ETAP下列離線分析計(jì)算模塊輔助設(shè)計(jì)：

鑒于ETAP強(qiáng)大的功能以及各種權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，目前在中國(guó)已經(jīng)有相當(dāng)大一批建筑設(shè)計(jì)院用戶正在使用ETAP幫他們解決電力系統(tǒng)的各種問(wèn)題，比如中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、北京建筑設(shè)計(jì)研究院等目前在國(guó)內(nèi)一些重大工程的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中都使用了ETAP軟件。

下面是某個(gè)建筑系統(tǒng)電氣主接線圖，接下來(lái)我們通過(guò)這個(gè)實(shí)例來(lái)演示一下ETAP如何進(jìn)行前面提到的建筑電氣系統(tǒng)的幾項(xiàng)主要分析。

ETAP潮流計(jì)算程序能夠計(jì)算系統(tǒng)母線電壓，支路功率因數(shù)，電流以及系統(tǒng)中的功率流向。如圖2所示，該建筑電氣系統(tǒng)通過(guò)潮流計(jì)算直接在單線圖上就能看到系統(tǒng)中各母線電壓、支路（傳輸線或電纜）壓降和損耗等，從而幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)電纜截面積和變壓器容量進(jìn)行選擇。比如通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)某條母線電壓比較低，我們可以在相關(guān)變壓器的分接頭頁(yè)面設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，從而使變壓器進(jìn)行自動(dòng)有載調(diào)壓，計(jì)算最佳的變壓器分接頭位置，從而使母線電壓運(yùn)行百分?jǐn)?shù)接近100%。

另外，ETAP軟件還提供了三維數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，利用工程數(shù)據(jù)版本、開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)以及案例編輯器，您可以仿真系統(tǒng)各種各樣的運(yùn)行方案，并進(jìn)行仿真結(jié)果的比較分析。

圖2 系統(tǒng)潮流計(jì)算結(jié)果顯示圖

短路計(jì)算

短路故障是電力系統(tǒng)最嚴(yán)重的故障，短路所產(chǎn)生的短路電流會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成極大的危害。建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定直接關(guān)系到整個(gè)建筑系統(tǒng)能否正常工作，因此對(duì)建筑電力系統(tǒng)進(jìn)行短路計(jì)算是建筑系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的主要依據(jù)。

ETAP短路計(jì)算模塊依據(jù)IEC60909和IEC61363標(biāo)準(zhǔn)，既可以計(jì)算三相對(duì)稱短路也可以計(jì)算三相不對(duì)稱短路，計(jì)算結(jié)果包括初始對(duì)稱有效值、峰值電流、直流分量、全電流有效值等。為您進(jìn)行開(kāi)關(guān)設(shè)備選型、繼電保護(hù)整定帶來(lái)極大的便利。

如圖3所示，我們通過(guò)短路計(jì)算可以求得任意一條母線發(fā)生故障時(shí)總的故障電流以及各支路的反饋電流。

圖3 系統(tǒng)短路計(jì)算結(jié)果顯示圖

諧波分析

如圖4所示，考慮各照明設(shè)備的諧波源，通過(guò)諧波計(jì)算在單線圖上我們可以看到各母線電壓、支路電流的諧波畸變度以及各次諧波的含量，并通過(guò)畫圖選項(xiàng)可以繪制各諧波電壓和諧波電流的頻譜圖與波形圖。

圖4 系統(tǒng)諧波計(jì)算結(jié)果顯示圖

電動(dòng)機(jī)加速分析

建筑電氣系統(tǒng)中有很多動(dòng)力設(shè)備，比如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，其中電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，有一些容量較大的電機(jī)在起動(dòng)時(shí)從系統(tǒng)中吸取很大的電流，相當(dāng)于電機(jī)額定電流的六倍左右，使母線產(chǎn)生很大的電壓降，因此對(duì)系統(tǒng)其他負(fù)荷的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾。因?yàn)殡姍C(jī)加速轉(zhuǎn)矩由電機(jī)終端電壓決定，所以很多情況下，正在起動(dòng)的電機(jī)由于終端電壓較低而無(wú)法達(dá)到額定速率。這使得電機(jī)起動(dòng)分析在建筑電氣系統(tǒng)中變得特別重要。

ETAP 提供了兩種電機(jī)起動(dòng)計(jì)算方法：動(dòng)態(tài)電機(jī)加速和靜態(tài)電機(jī)起動(dòng)。在動(dòng)態(tài)電機(jī)加速計(jì)算中，以動(dòng)態(tài)模型模擬發(fā)動(dòng)機(jī)，用程序模擬電機(jī)的整個(gè)加速過(guò)程。用這種方法來(lái)確定電機(jī)是否可以以這種形式起動(dòng)，電機(jī)要用多長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到它的額定速率，以及確定電壓降對(duì)系統(tǒng)的影響。在靜態(tài)電機(jī)起動(dòng)方法中，在加速期間，用堵轉(zhuǎn)的方法，起動(dòng)電機(jī)，模擬對(duì)正常運(yùn)行負(fù)荷最壞的影響。同時(shí)ETAP還可以模擬電機(jī)各種起動(dòng)方式，比如定子串聯(lián)電阻、電抗，Y/△接法，軟起動(dòng)，變頻起動(dòng)等。圖6是電機(jī)冷凍機(jī)房水泵起動(dòng)過(guò)程中電機(jī)電流、轉(zhuǎn)差率及母線電壓的曲線圖。

圖5冷凍機(jī)房水泵起動(dòng)仿真結(jié)果顯示圖

保護(hù)設(shè)備配合及動(dòng)作序列

ETAP Star過(guò)流保護(hù)及配合模塊提供一個(gè)直觀的時(shí)間-電流特性曲線(TCC)分析方法，來(lái)進(jìn)行保護(hù)設(shè)備的定值整定及校驗(yàn)，易于使用的圖形用戶界面、準(zhǔn)確的保護(hù)裝置建模、設(shè)備設(shè)置報(bào)告以及大量的經(jīng)過(guò)V&V認(rèn)證的保護(hù)裝置數(shù)據(jù)庫(kù)所有都包括在一個(gè)集成的、基于規(guī)則的設(shè)計(jì)中。

ETAP保護(hù)配合模塊不僅可以幫助用戶節(jié)約斷路器上下級(jí)保護(hù)協(xié)調(diào)時(shí)間，而且整定結(jié)果也更加準(zhǔn)確可靠。圖6是上述建筑電氣系統(tǒng)中一個(gè)支路的TCC曲線配合視圖，從圖上可以直觀的看出各保護(hù)設(shè)備的配合關(guān)系以及插入故障后保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作序列。

圖6保護(hù)設(shè)備配合TCC曲線圖及動(dòng)作序列查看

接地網(wǎng)計(jì)算

在建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，必須要進(jìn)行接地網(wǎng)系統(tǒng)的分析計(jì)算。由于不對(duì)稱電力故障過(guò)程中接地結(jié)構(gòu)中接地電壓的增加而越發(fā)復(fù)雜化。在這種情況下，人體觸碰接地結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生高壓，從而對(duì)人身會(huì)造成傷害。良好的接地網(wǎng)系統(tǒng)可以確保了電力裝置內(nèi)部或周圍人身安全。因此，接地網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)重要的工作。

ETAP軟件能夠協(xié)助您完成接地網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，并能給出更低成本的設(shè)計(jì)方案。它為您提供了圖形化的設(shè)計(jì)環(huán)境、接地分析功能和接地網(wǎng)優(yōu)化功能。ETAP軟件接地網(wǎng)系統(tǒng)采用了四種標(biāo)準(zhǔn)：有限元算法（FEM）、IEEE 80-1986、IEEE 80-2000、IEEE 665-1995。圖7是上述建筑電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)視圖，從圖上可以直觀的看出該接地網(wǎng)的跨步電壓、接觸電壓圖。

圖7接地網(wǎng)系統(tǒng)圖和跨步電壓、接觸電壓仿真結(jié)果圖

ETAP綜合計(jì)算分析程序幫您從建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行到維護(hù)每個(gè)階段都提供了智能、可靠的解決方案，為您的企業(yè)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航，從而使您的企業(yè)發(fā)展邁上更高一個(gè)臺(tái)階。