О программах расчета и проектирования систем электроснабжения зданий

Проектирование систем электроснабжения помещений и зданий содержит ряд последовательных операций, связанных с расчетами и выбором изделий (комплектующих). Набор операций строго определен нормативными документами и указаниями.

Зачастую это последовательность однотипных расчетов, результаты которых зависят от размеров помещений и зданий, материалов соединительных проводов и кабелей, параметров источников электроснабжения и потребителей и прочего. Расчеты можно значительно упростить, а время проектирования - снизить, путем применения программных модулей с набором расчетных формул, справочно­технической документации, баз данных изделий и оборудования, удобного входного и выходного интерфейсов.

Евгений Акимов, главный редактор системы iElectro

В этом направлении уже давно работают как крупные разработчики программного обеспечения для рынка САПР (например, CSoft Development), так и индивидуальные группы программистов и отдельные создатели программных продуктов. Особенно следует выделить студенческие разработки, отличающиеся простотой и удобством выполнения проектных и расчетных работ, связанных с проектированием систем электроснабжения.

Работы по созданию программных продуктов в сфере проектирования систем электроснабжения помещений и зданий ведутся в двух направлениях:

В настоящее время на уровне профессионального использования в проектных организациях применяются программные модули, выполненные на основе AutoCAD и входящие в систему автоматизированного проектирования (САПР) энергетических объектов.

Эти модули позволяют решать задачи проектирования различной сложности, но доступны только для подготовленных пользователей.

Отличительной особенностью подобных САПР является законченность проекта с выводом необходимой технической документации, включая чертежи (двухмерные или трехмерные), возможность создания и подключения неограниченного набора программных модулей, возможность использования больших баз данных (БД) изделий и оборудования, развитые интерфейс и выходные модули.

С другой стороны, для использования профессиональных программных продуктов необходимы определенные навыки и знания, что не всегда доступно простому пользователю.

Кроме того, каждая программа САПР требует специальной предварительной подготовки БД изделий, адаптированной под данную программу (набор технической и графической информации). Подготовка и обновление таких БД также требует больших временных затрат. Крупные зарубежные фирмы имеют свои САПР, ориентированные на свои изделия и оборудование.

Выделим ряд известных разработчиков и пакетов САПР, применяемых для электроснабжения промышленных и бытовых объектов.

CSoft Development (http://www.csoft.ru) является ведущим разработчиком программного обеспечения для рынка САПР в области машиностроения, промышленного и гражданского строительства, архитектурного проектирования, землеустройства и ГИС, электронного документооборота, обработки сканированных чертежей, векторизации и гибридного редактирования.

В настоящее время CSoft Development представляет более 40 разработок, начиная от полнофункциональных приложений, которые продаются в более чем 60 странах мира, и заканчивая комплексными системами для промышленных предприятий и проектных организаций.

Перечень некоторых программных модулей приведен ниже.

ElectriCS ADT. Система ElectriCS ADT предназначена для автоматизированного проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий и других организаций.

ElectriCS 3D. Программный пакет ElectriCS 3D предназначен для автоматизированной (автоматической и интерактивной) раскладки кабелей различного назначения при проектировании, реконструкции и эксплуатации зданий, сооружений и открытых территорий.

ElectriCS Light. Система ElectriCS Light предназначена для светотехнических расчетов при проектировании осветительных установок промышленных предприятий. Расчеты производятся на основе «Справочной книги по светотехнике» (под ред. Ю. Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 1983).

ElectriCS Storm. Система ElectriCS Storm предназначена для автоматизированного проектирования молниезащиты и заземления зданий и сооружений.

«EnergyCS Электрика». Программ­ный комплекс «EnergyCS Электрика» предназначен для выполнения электротехнических расчетов при проектировании и эксплуатации распределительных сетей низкого и среднего напряжения.

EnergyCS. Комплекс программ EnergyCS предназначен для выполнения электротехнических расчетов при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем любой сложности. EnergyCS Line. Программный комплекс EnergyCS Line предназначен для автоматизации проектирования механической части воздушных линий электропередач (ВЛ), волоконно­оптических линий связи (ВОЛС), подвешиваемых на опорах ВЛ, а также гибких ошиновок открытых распределительных устройств (ОРУ) электрических станций и подстанций.

«Project StudioCS Электрика». Программа «Project StudioCS Электрика» предназначена для автоматизации проектирования системы электроснабжения (СЭС) объектов гражданского и промышленного строительства в строгом соответствии с действующими стандартами.

Project StudioCS СКС. Программа предназначена для автоматизированного проектирования структурированных кабельных систем (СКС) зданий в среде AutoCAD.

SchematiCS. Приложение SchematiCS работает на платформе AutoCAD, применяется для автоматизации создания принципиальной схемы любой сложности и формирования ее структурной модели.

«Model Studio CS Открытые распределительные устройства». Программный комплекс «Model Studio CS Открытые распределительные» устройства является первым продуктом серии Model Studio CS. Комплекс предназначен для разработки компоновочных решений в трехмерном пространстве открытых распределительных устройств, выполнения расчетов гибкой ошиновки, выпуска проектной и рабочей документации (чертежей, спецификаций и так далее).

«Кад Групп» предлагает программ­ные модули для инженерных коммуникаций (http://cadgroup.ru). В их состав входят:

Так, программный комплекс ElectriCA позволяет проводить электротехнические расчеты и анализ режимов работы сложноразветвленных разомкнутых трехфазных электрических сетей с нулевым проводом или без него (одно­ и двухфазные сети рассматриваются как частные случаи трехфазной четырехпроводной сети), обеспечивает оперативный расчет при изменении состояний коммутационных аппаратов, позволяет анализировать последствия оперативных переключений, позволяет одновременно выполнять расчет для множества режимов сети, определяемых состоянием коммутационных аппаратов, производит автоматический выбор оборудования по результатам анализа одного или множества возможных режимов, позволяет использовать различные способы расцветки информации (по классам напряжения, по связанности с источниками питания, по величине отклонений напряжений, по степени загрузки оборудования и тому подобному), может легко интегрироваться в САПР с любым графическим ядром, оставаясь независимой программой со встроенным графическим редактором и собственной базой данных.

Может применяться при проектировании распределительных сетей промпредприятий, систем собственных нужд электрических станций, при разработке технических условий на подключение новых потребителей к существующим источникам питания, для оперативного контроля и анализа возможных режимов существующих электрических сетей переменного тока, для проверки установленного в сети оборудования по допустимой перегрузке, по условиям коротких замыканий и селективности срабатывания защитных аппаратов.

Программный комплекс ElectriCA функционирует в операционной системе Windows NT/2000/XP.

Программный комплекс «ЭЛЕКТРА» (http://www.rflira.ru) в автоматизированном режиме выполняет следующие разделы электротехнической части проекта: электроосвещение, расчет нагрузок, электросиловое оборудование с выдачей монтажных таблиц.

Программный комплекс состоит из следующих подсистем:

Программные комплексы функционируют в среде Windows.

«Русская промышленная компания» (www.cad.ru), группа инжиниринговых компаний «Антрел» (http://www.antrel.ru), «АСКОН», система «Компас» (http://www.ascon.ru) и ряд других организаций предлагают программные модули для автоматизации работ при проектировании электроснабжения объектов на напряжение 0,4 кВ.

Для массовых пользователей, не имеющих навыков работы со сложными программными продуктами и системами, рекомендуется использование простых прикладных программ, которые можно применять для локальных задач проектирования небольших объектов электроснабжения бытовых и общественных зданий. Кроме того, с помощью этих программ можно осуществлять проверку и экспертизу проектов.

Одним из ярких примеров подобных прикладных программ является программа «Электрик» - бесплатная программа для электриков и проектировщиков.

Программа позволяет:

Набор модулей в целом достаточен для выполнения проектных операций при разработке системы электроснабжения помещения. Можно выполнить ряд контрольных проверок, подготовить отчет операций. К недостаткам программы можно отнести ограниченность предложенных схем применения при различных системах заземления.

Кроме того, набор справочных данных весьма ограничен и статичен. Не учитываются текущие изменения номенклатуры изделий на реальном рынке электротехники. Отсутствуют сведения о производителях, поставщиках и ценах. Все это приводит к необходимости дополнительных проверок при формировании сметы проекта.

Из расчетных модулей слабым звеном является расчет тока короткого замыкания в цепи. Предложенная модель весьма упрощенна, не учитывает параметры энергосистемы, питающей трансформатор. Тем не менее это одна из наиболее доступных в настоящий момент программ расчета для электриков и проектировщиков.

Большой вклад в программное обеспечение расчета параметров энергосистемы вносят студенты, размещая свои проекты (для курсовых и дипломных работ) на сайтах в Интернете. Так, на Twirpx.com размещен набор программ, ряд которых представляют безусловный интерес. И хотя программы разрозненные, можно просто и удобно рассчитать элементы схемы электроснабжения.

В этом наборе интересна полнофункциональная программа «Аврал 2.1». Программа предназначена для автоматизированного расчета однофазного короткого замыкания в сети электроснабжения с глухозаземленной нейтралью номинальным напряжением ~380/220 В.

Расчет выполняется в соответствии с требованиями Госэнергонадзора. В программе заложены сопротивления наиболее распространенных силовых трансформаторов марки ТМ номинальной мощностью 25...1000 кВА. Схему соединения обмоток трансформатора можно выбирать: «звезда/звезда-ноль», «треугольник/звезда-ноль», «звезда/зигзаг-ноль». Электрические сети могут быть выполнены воздушными и/или кабельными, алюминиевыми или медными, с параллельной прокладкой и без нее. Сечения применяемых медных проводников равны 1,5...240 мм², алюминиевых - 2,5...240 мм².

Программа позволяет учитывать уменьшение тока однофазного короткого замыкания введением в расчет сопротивления электрической дуги и переходного сопротивления контактов.

Программа предназначена для специалистов по проектированию сетей и систем электроснабжения жилых, общественных и производственных зданий.

Интерфейс программы понятен и прост, не нуждается в особенных объяснениях.

В программе присутствует система подсказок и контроля ввода данных:

Перспективным следует признать использование расчетных программ в онлайновом режиме, непосредственно в Интернете.

Система «ОНЛАЙН­ЭЛЕКТРИК» - система электротехнических расчетов (Electro.dipshop.ru) - предназначена для решения именно таких задач, возникающих при проектировании систем электроснабжения.

При этом не нужно приобретать, скачивать и устанавливать прикладные программы на своем компьютере, отсутствует необходимость отслеживания и постоянного обновления версий программного обеспечения, используются справочные материалы непосредственно с интернет­сайтов, есть возможность подключения к системе из любой точки планеты, осуществляется экспорт результатов расчетов в файлы известных форматов.

Выводы

Сектор программного обеспечения на рынке проектирования систем электроснабжения общественных и бытовых объектов достаточно заполнен. В нем преобладают программные модули САПР, которые используются в крупных проектных организациях и ориентированы на узкий круг потребителей. Кроме того, подобные системы работают с определенным набором БД изделий и оборудования, определенных производителей. И хотя возможности таких систем практически не ограниченные, исходные справочники (БД) имеют низкую степень обновляемости, особенно в ценовом отношении.

В последнее время стали популярными простые прикладные программы, ориентированные на решения локальных задач, в частности в системах электроснабжения общественных и бытовых зданий. Такие программы не требуют AutoCAD, мощных компьютеров и удобны в работе даже для решения относительно сложных электротехнических задач. Кроме того, они мобильны, легко обновляемы, могут работать с различным набором справочной информации (БД). Тем не менее их надо устанавливать на компьютерах и отслеживать обновления.

Для определенного набора задач весьма эффективны онлайн-расчеты.

Так, для оперативной проверки результатов проектирования непосредственно на объекте, имея доступ в Интернет, можно выполнить тот или иной расчет, подобрать альтернативное изделие, оценить его стоимостные показатели, условия поставки и тому подобное.

Проблем, связанных с обновлением версий, подключением новых БД, связи непосредственно с изготовителями или поставщиками изделий, здесь не существует.

В настоящее время остро стоит вопрос с альтернативным выбором изделий, отвечающих заданным технико-экономическим показателям. Многообразие аналогичных изделий ставит непростую задачу правильного выбора. Все это можно выполнить только имея оперативно обновляемую БД изделий.

По нашему мнению, основная задача, связанная с программным комплексом в области проектирования систем электроснабжения, лежит в плоскости справочно-информационной поддерж­ки: наличие постоянно обновляемых БД с расширенными информационными данными и возможностями.

Другим направлением, требующим особого внимания, является постоянное обучение пользователей, контроль и проверка их знаний. Этим самым мы достигаем осмысленного использования того или иного программного продукта, уменьшаем число ошибок, повышаем качество выполненного расчета или проекта. В этом направлении и работает система iElectro.

Источник: «Рынок Электротехники», № 1, 2009 г.