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關(guān)鍵字: ETEEP、接地極、接地網(wǎng)、電磁環(huán)境、變電站防雷、計(jì)算軟件
武漢市天怡電子有限公司為用戶提供的”電力工程接地技術(shù)及其電磁環(huán)境計(jì)算 (ETEEP)”軟件產(chǎn)品,可以為廣大電力工程設(shè)計(jì)用戶提供強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)計(jì)算工具和技術(shù)支持。內(nèi)容涵蓋三大塊:1)直流輸電接地極設(shè)計(jì)及其地電流對(duì)環(huán)境影響;2)變電(換流)站接地網(wǎng)設(shè)計(jì);3)變電(換流)站(站區(qū))防直擊雷的設(shè)計(jì)計(jì)算。
ETEEP以恒定電流場(chǎng)和麥克斯韋方程理論為基礎(chǔ),以電磁場(chǎng)+電路分析、有限元方法、反演擬合法等方法為計(jì)算手段,實(shí)現(xiàn)了用戶能輕松地、準(zhǔn)確地完成電網(wǎng)行業(yè)中涉及到的各種電磁問(wèn)題。具體說(shuō),可以輕松解決任意復(fù)雜地質(zhì)和任意形狀條件下的變電站接地網(wǎng)和直流接地極相關(guān)技術(shù)參數(shù)計(jì)算問(wèn)題。以下扼要介紹ETEEP功能。
(一)直流輸電接地極設(shè)計(jì)及及其地電流對(duì)環(huán)境影響
(1)根據(jù)Wenner法測(cè)得的土壤電阻率參數(shù)創(chuàng)建計(jì)算模型。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)錄入(或xls文件導(dǎo)入)土壤視在電阻率參數(shù),即可快速創(chuàng)建極址電性模型,如圖1所示。
圖1 創(chuàng)建極址計(jì)算模型
(2) 設(shè)計(jì)人員可采用dwg文件導(dǎo)入、參數(shù)錄入和鼠標(biāo)拖放三種方式(之一)創(chuàng)建電極布置模型,并可根據(jù)恒定電流場(chǎng)電場(chǎng)原理,仿真計(jì)算N層土壤模型中任意形狀電極的接地電阻、最大跨步電壓,任意點(diǎn)散流密度、電場(chǎng)與電位分布云圖和曲線等特征參數(shù),其云圖如圖2所示。
(3) 根據(jù)熱擴(kuò)散方程和散流密度,設(shè)計(jì)人員可計(jì)算出任意點(diǎn)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫升,其局部散流密度及溫升云圖如圖3所示。
(4) 設(shè)計(jì)人員可通過(guò)選擇按鈕或參數(shù)設(shè)置方法,快速完成諸如 (緊湊型、分體式、共用、垂直型、深井型) 類型接地極布置設(shè)計(jì)(如圖4所示)和仿真計(jì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
圖4 接地極布置設(shè)計(jì)及類型選擇對(duì)話框
(5)可開(kāi)展導(dǎo)流線布置設(shè)計(jì)(如圖5所示),并能準(zhǔn)確計(jì)算出導(dǎo)流系統(tǒng)中直流電流的分配,為選擇饋電電纜型號(hào)及截面提供依據(jù)。
圖5 導(dǎo)流系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)對(duì)話框
(6)可(自動(dòng)識(shí)別節(jié)點(diǎn))快速創(chuàng)建或查看地電流對(duì)電力系統(tǒng)變壓器磁飽和影響計(jì)算模型(如圖6所示),并可仿真計(jì)算出流過(guò)任意(復(fù)雜)交流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的直流電流,評(píng)估地電流對(duì)電力系統(tǒng)影響。
圖6 創(chuàng)建地電流對(duì)電力變壓器影響計(jì)算對(duì)話框
(7)可方便快捷地創(chuàng)建地電流對(duì)埋在地下的電纜、管道、 地下金屬物產(chǎn)生的電磁影響的計(jì)算模型(如圖7所示),并仿真計(jì)算出其受影響程度和范圍。
圖7 創(chuàng)建地電流對(duì)地下金屬設(shè)施影響計(jì)算的對(duì)話框
(8)根據(jù)“直流間隙熄弧理論”和試驗(yàn)研究結(jié)果,可計(jì)算事故條件下流過(guò)桿塔的直流續(xù)流和電弧電壓(見(jiàn)圖8),并以此為據(jù)對(duì)接地線路開(kāi)展絕緣配合設(shè)計(jì)。
圖8 為接地極線路絕緣配合設(shè)計(jì)創(chuàng)建熄弧電流計(jì)算對(duì)話框
(二)變電(換流)站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)
(1)通過(guò)錄入(或xls文件導(dǎo)入)土壤視在電阻率參數(shù),即可創(chuàng)建計(jì)算模型,如圖1所示。
(2)根據(jù)變電站(換流站)電壓、容量和進(jìn)出線(桿塔型號(hào)及尺寸)等實(shí)際情況,可分別采用分流系數(shù)法和集中參數(shù)仿真計(jì)算法,計(jì)算得到站內(nèi)外發(fā)生短路時(shí)流過(guò)接地網(wǎng)的入地電流,如圖9所示。
(3)可分別采用dwg文件導(dǎo)入、參數(shù)錄入和鼠標(biāo)拖放三種方式創(chuàng)建任意形狀和網(wǎng)格間距地網(wǎng)模型,如圖10所示。
圖10 創(chuàng)建接地網(wǎng)計(jì)算模型的對(duì)話框
(4)根據(jù)恒定電流場(chǎng)電場(chǎng)原理,仿真計(jì)算N層土壤模型中任意形狀(含垂直接地樁)地網(wǎng)的接地電阻、最大跨步電位差、最大接觸電位差,任意點(diǎn)散流密度、電場(chǎng)與電位分布云圖和曲線等特征參數(shù),云圖分別如圖11和圖12所示。
(三)變電(換流)站防雷
(1)根據(jù)變電站(避雷針或線)平面布置圖,設(shè)計(jì)人員可分別采用dwg文件導(dǎo)入、參數(shù)錄入和鼠標(biāo)拖放三種方式創(chuàng)建防直擊雷3D計(jì)算模型,如圖13所示,并基于“折線法”和“滾球法”,能快速完成完成變電站防雷及其3D保護(hù)范圍計(jì)算。
(2)自動(dòng)生成3D保護(hù)范圍云圖,如圖13所示。
圖13 變電(換流)站防直擊雷計(jì)算和3D保護(hù)范圍云圖
(四)輸出圖文并茂
(1)自動(dòng)以txt、rtf、xls或jpg等格式生設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告,包括材料統(tǒng)計(jì)表,實(shí)現(xiàn)輸出圖文并茂,滿足不同用戶對(duì)設(shè)計(jì)文件的需求。
(2)自動(dòng)生成dwg施工圖。設(shè)計(jì)人員在完成接地極(網(wǎng))布置方案設(shè)計(jì)后,點(diǎn)擊如圖14所示繪圖對(duì)話框,軟件將根據(jù)確定的接地極布置方案和需要圖形自動(dòng)完成所有的施工詳圖,包括材料清冊(cè)和圖紙目錄。
圖14(a) 直流接地極工程施工詳圖繪圖對(duì)話框
圖14(b) 變電(換流)站接地網(wǎng)及防雷施工詳圖繪圖對(duì)話框
(五)主要功能及適用性比較
與國(guó)外某公司在中國(guó)銷售軟件比較,ETEEP不僅功能更強(qiáng)大(見(jiàn)表),且在同等功能下ETEEP價(jià)格可僅為其1/4。
表 ETEEP與CD***主要功能及適用性比較一覽表
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