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• 電力工程接地技術(shù)及其電磁環(huán)境計(jì)算 (ETEEP）軟件技術(shù)特點(diǎn)及適用性概述
  來源：武漢市天怡電子有限公司 時(shí)間：2025/3/23

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
由武漢市天怡電子有限公司提供的“電力工程接地技術(shù)及其電磁環(huán)境計(jì)算 (ETEEP）軟件”是一個(gè)以高壓直流接地極和變電站/換流站地網(wǎng)的為主要對(duì)象、兼顧變電站或換流站設(shè)備防雷（符合IEC和GB相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）的參數(shù)計(jì)算,且有著多年國內(nèi)外實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。該軟件數(shù)據(jù)輸入操作簡單，輸出圖文并茂，特別適用于從事電力系統(tǒng)輸變電工程科研、設(shè)計(jì)人員使用。
1 主界面
為了盡快讓用戶掌握操作方法，ETEEP界面風(fēng)格和操作方法盡可能與常規(guī)的商業(yè)軟件操作方法保持一致。ETEEP自帶常用的（打開、復(fù)制、保存、瀏覽與打�。┕芾�、（文本和圖形）輸出文件顯示與編輯功能。當(dāng)啟動(dòng)ETEEP軟件（經(jīng)過短暫加載）后，桌面如圖所示。桌面由菜單欄、工具條、狀態(tài)欄、工程文件樹視窗（文件管理器）和文件顯示區(qū)組成，與大家熟悉的Word操作界面相似。

圖  ETEEP主界面

 ETEEP軟件操作方便，界面及其對(duì)控件的操作方式與WINDOWS基本相同，此外還帶有幫助文件，并可讓用戶得到在線幫助，即隨時(shí)為用戶提供當(dāng)前窗體上各控件的操作幫助信息。因此，只要用戶有點(diǎn)WINDOWS操作知識(shí)，用戶會(huì)很容易地掌握ETEEP軟件的操作方法及技巧。
2 功能簡介
ETEEP功能強(qiáng)大，可毫不夸張地說：設(shè)計(jì)人員ETEEP在手，電力系統(tǒng)防雷接地工程設(shè)計(jì)計(jì)算不用愁。主要功能概述如下：
(1)創(chuàng)建計(jì)算模型。對(duì)Wenner法測量的土壤電阻率參數(shù)，采用等效法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過反演曲線擬合方式，（可選擇自動(dòng)和手動(dòng)兩方法）解釋得到大地(土壤)電性分層模型；還可通過模擬試驗(yàn)中得到的電位分布曲線，進(jìn)行反演擬合創(chuàng)建大地(土壤)電性分層模型。

(2) 恒定電流場電場計(jì)算。采用行波法開展恒定電流場計(jì)算，能夠仿真計(jì)算N層極址模型中任意形狀電極的接地電阻、溢流密度、表面電場強(qiáng)度、地面Max.跨步電位差等特征參數(shù)；還能計(jì)算大地中任意點(diǎn)處的電位、面電流密度、電場強(qiáng)度。

 (3) 接地極穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)溫升計(jì)算�？捎�(jì)算出接地極Max.暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫升、熱時(shí)間常數(shù)；采用有限差分法可計(jì)算極址土壤中任意點(diǎn)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫升及其分布。

(4)接地極選型及優(yōu)化設(shè)計(jì)�？砷_展多種類型(包括緊湊型、分體式、共用、垂直型、深井型) 接地極仿真計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)人員合理選擇接地極型式；優(yōu)化電極長度、焦炭和饋電棒尺。

(5) 導(dǎo)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)接地極和導(dǎo)流線布置結(jié)構(gòu)，能計(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)。

(6) 評(píng)估計(jì)算直流地電流對(duì)周邊電網(wǎng)的影響�？煞抡嬗�(jì)算流過任意(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。

(7) 評(píng)估計(jì)算直流地電流對(duì)地下金屬設(shè)施影響�？煞抡嬗�(jì)算計(jì)算直流地電流在埋地電纜, 管道, 地下金屬物上產(chǎn)生的腐蝕、Saf.影響,為選擇極址，評(píng)價(jià)地電流對(duì)環(huán)境影響提供了計(jì)算手段。

(8) 接地極線路絕緣配合�？筛鶕�(jù)接地極線路終勘定位資料，計(jì)算得到：1）流過線路的直流電流；2）線路發(fā)生閃絡(luò)時(shí)流過桿塔的直流續(xù)流和電弧電壓。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，制定出線路防腐措施和按照熄弧要求配置的絕緣子片數(shù)。
(9) 計(jì)算變電站/換流站短路時(shí)的入地電流�？筛鶕�(jù)變電站（換流站）實(shí)際接線情況和短路電流，分別采用分流系數(shù)法（手冊(cè)法）和仿真計(jì)算法，計(jì)算得到站內(nèi)外發(fā)生短路時(shí)流過接地網(wǎng)的入地電流。
 (10)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算�？赏瓿勺冸娬荆〒Q流站）設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖功能，包括地網(wǎng)布置設(shè)計(jì)（參數(shù)化建建模）、特性參數(shù)（接地電阻、跨步電壓、接觸電勢、熱穩(wěn)定）等相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，并且具有計(jì)算結(jié)果較符合實(shí)際工程檢測結(jié)果，操作簡便、快捷的特點(diǎn)。 (11)站區(qū)防雷設(shè)計(jì)與相關(guān)參數(shù)計(jì)算。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)變電站(避雷針或線)平面布置圖，基于“折線法”，能快速完成變電站防雷及其3D保護(hù)范圍計(jì)算和繪圖。
（12）自動(dòng)生成施工圖。設(shè)計(jì)人員在完成接地極布置方案設(shè)計(jì)后，點(diǎn)擊“施工詳圖”按鈕，ETEEP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和材料清冊(cè)，并以dwg格式將文件保存在指定的位置。
（13）界面操作友好。a)可采用dwg圖形導(dǎo)入\參數(shù)輸入\鼠標(biāo)拖放建模，效率高，操作極其簡單；b)ETEEP界面及其對(duì)控件的操作方式與WINDOWS相似，并提供了較完善的在線幫助及操作手冊(cè)、視窗監(jiān)視；c)在數(shù)據(jù)錄入時(shí)和保存前，ETEEP對(duì)數(shù)據(jù)正確性進(jìn)行查錯(cuò)、甄別，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)報(bào)警。 （14）輸出圖文并茂。ETEEP根據(jù)文件屬性可采用多種格式輸出，如word格式或文本格式、Excel格式，圖片(曲線或云圖)格式，dwg施工詳圖格式等，如圖1-1所示，實(shí)現(xiàn)了輸出圖文并茂，可滿足不同用戶和設(shè)計(jì)文件的需求。
3 數(shù)學(xué)模型簡述
不同的計(jì)算內(nèi)容所采用的數(shù)學(xué)模型簡述如下：
(1) 接地極（網(wǎng)）電氣參數(shù)計(jì)算。采用解析法和數(shù)值法結(jié)合求解恒定電流場。正確計(jì)算接地極地面跨步電壓.電位升、接地電阻和電流分布是合理設(shè)計(jì)接地極的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。為此, ETEEP軟件針對(duì)工程特點(diǎn): 采用“等效土壤電阻率”的方法處理水平方向土壤電阻率分布不均勻問題；基于達(dá)朗貝爾方程理論，引入地電流在土壤中 “折射和反射”的概念, 用折射和反射電流代替不同電阻率土壤中的積累電荷，解決接地電阻、電位升和跨步電壓計(jì)算； 采用 “智化離散法”解決了非規(guī)則形狀接地極特征參數(shù)和電流分布不均的計(jì)算問題。
對(duì)于極（站）址位于大山區(qū)、海岸和湖濱情況，由于極址電性參數(shù)一般不具備水平分層模型特性，對(duì)此ETEEP采用“有限切割法”求解恒定電流場,取得了較滿意的計(jì)算結(jié)果。此外，模擬試驗(yàn)和多個(gè)實(shí)際工程試驗(yàn)結(jié)果也表明，該方法計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確。 該方法計(jì)算簡單，操作方便,適用性廣。
(2) 電流在導(dǎo)流系統(tǒng)中分配計(jì)算。
為了使導(dǎo)流電纜選型和布置合理, 入地電流分配均勻，ETEEP采用經(jīng)典的“節(jié)點(diǎn)電壓法”計(jì)算流過導(dǎo)流電纜和電極中的電流。該方法適用任意電極形狀和任意布置形式的導(dǎo)流系統(tǒng)。
(3) 溫升計(jì)算。利用場論和熱量平衡理論基礎(chǔ)，創(chuàng)建接地極熱擴(kuò)算（珀松方程）；采用數(shù)值“有限差分法”求解復(fù)雜邊界條件, 任意形狀電極熱擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)方程,從而完成電極溫升控制計(jì)算。
(4) 接地極優(yōu)化設(shè)計(jì)。ETEEP基于工程特點(diǎn)，以等效電阻率考核電極熱穩(wěn)定性，不僅使計(jì)算變得簡單，而且較“經(jīng)典公式法”使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際情況；以優(yōu)化電流分布為目標(biāo)來優(yōu)化電極形狀,提高電極運(yùn)行特性；按電流密度分段確定電極尺寸或選擇材料,節(jié)省材料。
(5)地電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響計(jì)算。采用“網(wǎng)絡(luò)法”計(jì)算流過電力系統(tǒng)變壓器繞組的直流電流，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確：重視優(yōu)化極址方案，防止或減少地電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響，效果突出；為對(duì)有影響變壓器采取隔直措提供了計(jì)算依據(jù)和評(píng)價(jià)方法。
（6）地電流對(duì)地下金屬物腐蝕影響計(jì)算。利用分布參數(shù)理論分析計(jì)算直流地電流對(duì)地下金屬管道、地下電纜等設(shè)施影響；按照GB/T 50991-2014《埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》國標(biāo)要求，給出計(jì)算結(jié)果。
（7）短路電流入地電流計(jì)算。在變電站（換流站）地網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)，需要根據(jù)短路電路計(jì)算入地電流。ETEEP提供兩種計(jì)算方法可供用戶選擇:一是按照設(shè)計(jì)手冊(cè)提供的計(jì)算方法計(jì)算；二是基于與本站相關(guān)聯(lián)的進(jìn)出線參數(shù)，計(jì)算入地電流。
4 運(yùn)行環(huán)境
適用于PC電腦。為了充分發(fā)揮ETEEP性能，要求計(jì)算機(jī)內(nèi)存大于1000G,CPU主頻大于1GHz;繪制施工詳圖須配置autoCAD第三方軟件。 ETEEP軟件無需安裝，只需將所有的執(zhí)行文件直接拷貝到用戶指定的目錄下，即可在WINDOWS7—WINDOWS11系統(tǒng)中文版本下操作運(yùn)行。
5 查錯(cuò)
使用ETEEP往往要求用戶輸入大量數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)輸入時(shí)難免不出錯(cuò)誤，因此為了保證軟件運(yùn)行順利，ETEEP軟件帶有較完善的查錯(cuò)功能：在數(shù)據(jù)輸入時(shí)對(duì)當(dāng)前鍵入的數(shù)據(jù)格式和值（范圍）進(jìn)行在線查錯(cuò)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)糾正；保存數(shù)據(jù)文件時(shí)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)間配合進(jìn)行查錯(cuò)；此外運(yùn)行時(shí)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行差錯(cuò)監(jiān)視。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，信息窗將指出發(fā)生錯(cuò)誤位置、錯(cuò)誤內(nèi)容，并顯示對(duì)錯(cuò)誤處理的建議。

 

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