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)營活動具有商業(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、購物中心、超市賣場等。

現(xiàn)代商業(yè)建筑越來越趨向于高層建筑。由于高層建筑電氣所關聯(lián)的用電設備品種繁多，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、應急照明等還要有分別獨立的電源。

ETAP是國際通用的電力及電氣系統(tǒng)分析計算商業(yè)軟件，由美國ETAP公司于1984年開發(fā)1986年正式發(fā)布。目前產(chǎn)品和服務已經(jīng)涵蓋全世界100多個國家，全球有40,000多家用戶，100,000多個許可證授權，70多家分公司及代理。同時ETAP也是功能全面的綜合型電力及電氣分析計算軟件，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)劃到設計，從分析、計算、仿真到實時運行控制全面、強大的解決方案。

針對建筑電氣系統(tǒng)的一系列設計任務及要求，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)設計階段，我們可以采用ETAP下列離線分析計算模塊輔助設計：

鑒于ETAP強大的功能以及各種權威機構的認證，目前在中國已經(jīng)有相當大一批建筑設計院用戶正在使用ETAP幫他們解決電力系統(tǒng)的各種問題，比如中國建筑設計研究院、北京建筑設計研究院等目前在國內一些重大工程的電氣設計過程中都使用了ETAP軟件。

下面是某個建筑系統(tǒng)電氣主接線圖，接下來我們通過這個實例來演示一下ETAP如何進行前面提到的建筑電氣系統(tǒng)的幾項主要分析。

ETAP潮流計算程序能夠計算系統(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)通過潮流計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，從而幫助設計人員對電纜截面積和變壓器容量進行選擇。比如通過計算發(fā)現(xiàn)某條母線電壓比較低，我們可以在相關變壓器的分接頭頁面設置相應的參數(shù)，從而使變壓器進行自動有載調壓，計算最佳的變壓器分接頭位置，從而使母線電壓運行百分數(shù)接近100%。

另外，ETAP軟件還提供了三維數(shù)據(jù)庫的管理，利用工程數(shù)據(jù)版本、開關分合狀態(tài)以及案例編輯器，您可以仿真系統(tǒng)各種各樣的運行方案，并進行仿真結果的比較分析。

圖2 系統(tǒng)潮流計算結果顯示圖

短路計算

短路故障是電力系統(tǒng)最嚴重的故障，短路所產(chǎn)生的短路電流會對系統(tǒng)造成極大的危害。建筑電氣系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定直接關系到整個建筑系統(tǒng)能否正常工作，因此對建筑電力系統(tǒng)進行短路計算是建筑系統(tǒng)進行電網(wǎng)規(guī)劃、設計與運行管理的主要依據(jù)。

ETAP短路計算模塊依據(jù)IEC60909和IEC61363標準，既可以計算三相對稱短路也可以計算三相不對稱短路，計算結果包括初始對稱有效值、峰值電流、直流分量、全電流有效值等。為您進行開關設備選型、繼電保護整定帶來極大的便利。

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

圖3 系統(tǒng)短路計算結果顯示圖

諧波分析

如圖4所示，考慮各照明設備的諧波源，通過諧波計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，并通過畫圖選項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)諧波計算結果顯示圖

電動機加速分析

建筑電氣系統(tǒng)中有很多動力設備，比如電動機、內燃機、空氣壓縮機等，其中電動機應用最多，有一些容量較大的電機在起動時從系統(tǒng)中吸取很大的電流，相當于電機額定電流的六倍左右，使母線產(chǎn)生很大的電壓降，因此對系統(tǒng)其他負荷的正常運行產(chǎn)生干擾。因為電機加速轉矩由電機終端電壓決定，所以很多情況下，正在起動的電機由于終端電壓較低而無法達到額定速率。這使得電機起動分析在建筑電氣系統(tǒng)中變得特別重要。

ETAP 提供了兩種電機起動計算方法：動態(tài)電機加速和靜態(tài)電機起動。在動態(tài)電機加速計算中，以動態(tài)模型模擬發(fā)動機，用程序模擬電機的整個加速過程。用這種方法來確定電機是否可以以這種形式起動，電機要用多長時間達到它的額定速率，以及確定電壓降對系統(tǒng)的影響。在靜態(tài)電機起動方法中，在加速期間，用堵轉的方法，起動電機，模擬對正常運行負荷最壞的影響。同時ETAP還可以模擬電機各種起動方式，比如定子串聯(lián)電阻、電抗，Y/△接法，軟起動，變頻起動等。圖6是電機冷凍機房水泵起動過程中電機電流、轉差率及母線電壓的曲線圖。

圖5冷凍機房水泵起動仿真結果顯示圖

保護設備配合及動作序列

ETAP Star過流保護及配合模塊提供一個直觀的時間-電流特性曲線(TCC)分析方法，來進行保護設備的定值整定及校驗，易于使用的圖形用戶界面、準確的保護裝置建模、設備設置報告以及大量的經(jīng)過V&V認證的保護裝置數(shù)據(jù)庫所有都包括在一個集成的、基于規(guī)則的設計中。

ETAP保護配合模塊不僅可以幫助用戶節(jié)約斷路器上下級保護協(xié)調時間，而且整定結果也更加準確可靠。圖6是上述建筑電氣系統(tǒng)中一個支路的TCC曲線配合視圖，從圖上可以直觀的看出各保護設備的配合關系以及插入故障后保護設備的動作序列。

圖6保護設備配合TCC曲線圖及動作序列查看

接地網(wǎng)計算

在建筑電氣系統(tǒng)設計階段，必須要進行接地網(wǎng)系統(tǒng)的分析計算。由于不對稱電力故障過程中接地結構中接地電壓的增加而越發(fā)復雜化。在這種情況下，人體觸碰接地結構會產(chǎn)生高壓，從而對人身會造成傷害。良好的接地網(wǎng)系統(tǒng)可以確保了電力裝置內部或周圍人身安全。因此，接地網(wǎng)系統(tǒng)的設計也是一項重要的工作。

ETAP軟件能夠協(xié)助您完成接地網(wǎng)系統(tǒng)的設計工作，并能給出更低成本的設計方案。它為您提供了圖形化的設計環(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)采用了四種標準：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、接觸電壓仿真結果圖

ETAP綜合計算分析程序幫您從建筑電氣系統(tǒng)的設計、施工、運行到維護每個階段都提供了智能、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)濟運行保駕護航，從而使您的企業(yè)發(fā)展邁上更高一個臺階。