摘要：电力系统的安全稳定运行在一定程度上能够推动我国社会经济的可持续发展，而高压变电站设计作为电力系统中的重要组成部分，其直接影响着电力系统的安全性和稳定性。由此可见，在用电量快速增多的新形势下，如何完善电力系统，提高供电质量要求，以满足人们的用电需求，是众多供电企业急需解决的重要问题。本文在此基础上主要研究了三维设计在高压变电站工程设计中的应用与分析。
关键词：三维设计；高压变电站；应用
1三维设计总体计划
（1）项目策划
项目策划的主要内容有：①确定项目当前阶段开展三维设计的范围和深度，确定各专业三维建模次序，各专业对其他专业的建模框架性技术要求。制定三维设计工作计划，明确各专业三维模型完成时间、三维集中办公时间、三维模型固化时间等。②确定布置方案和重要设备控制性尺寸以及可供设计参考的三维模型设计模板，作为各专业三维建模的依据。③确定协同设计平台上本项目的目录划分。④其他需要策划的内容。
（2）专业策划
各专业开展三维建模工作前，必须召开专业策划会。策划会由专业主设组织，专工主持。策划会应形成策划纪要，并由主持人签发，发参会人员并抄送项目三维协调人。专业策划内容应包括：①根据项目策划的成果与要求，确定项目当前阶段专业三维模型设计的布置方案、建模深度和细节要求、出图要求等。②制定专业三维设计工作计划。③分解和落实专业三维设计内容。④其他专业性策划的内容。
2基于三维设计的全流程方案研究
2.1全流程通用性解决方案
依托BentleySubstation软件进行数字化三维设计的全流程如下：①通过绘制计算模型简图，自动生成短路阻抗图，进行短路电流计算。②依据典型模板图库，快速绘制二维电气接线图。③查找设备型号库，设定过滤参数，进行智能设备选型。④设定KKS编码规则，进行智能设备编码设计，并关联二维符号与三维模型。⑤通过间隔参数设置，进行批量设备三维布置。通过集成导线拉力计算程序，设定导线参数，进行智能导线三维布置。⑥进行防雷计算，开展防雷三维布置；进行接地计算，开展接地三维布置。⑦通过协同设计，在一次设计成品基础上集成土建、二次专业成品，开展全站碰撞检查校验，完成电缆沟与基础、地下管线等硬碰撞校验；开展全站安全净距校验，完成带电体与带电体、带电体与建构筑物等电气距离控制校验。⑧完成校验检查后，即可输出初步设计深度的三维信息模型。⑨从三维布置图中剖切提取平面图、断面图、轴测图，各种视图相互关联，自动更新。利用断面图辅助设计工具，自动生成材料统计表，进行智能设备标注、定位标注、标高绘制、安全范围绘制等等。⑩在进入施工图设计阶段，通过设备编码和二维符号的通用性，依据厂家招标资料，利用设备更新工具，进行设备型号更新、设备参数更新以及设备模型替换。⑪根据施工图设计深度要求，对初设三维成品进行进一步完善绘制工作，如金具材料细化、安装材料细化。⑫通过设置电缆走向规则，进行电缆敷设布置。进行电缆桥架建模，生成电缆清册等等。⑬开展照明系统设计，通过照度计算，三维布置灯具，生成照明系统图。⑭集成其他专业施工图成品后，继续开展碰撞检查校验及安全净距校验，检查无误后，输出施工图深度的三维信息模型。⑮抽取平面图、断面图、轴测图，抽取设备安装图，生成施工图设备材料表。⑯进行数字化交付，除了图纸外，交付工程信息资料、全过程电子文档及工程数据库，对接建设单位、施工单位、运维单位以及国网工程数据中心。
2.2电气一次三维全流程通用性解决方案
（1）图纸创建新建图纸时，将工程名、卷册号、图号、图纸名称、文件类型、图幅等信息作为初始输入开始绘图。（2）短路电流计算。主要流程为：新建短路电流计算项目—>创建主接线简图—>读取接线简图—>创建阻抗图—>生成短路电流计算结果。（3）主接线设计。主接线设计主要流程是通过辅助工具快捷创建主接线图，并通过主接线参数选择设备型号。（4）设备编码设计。根据相关标准规范，自编了《变电部分KKS码编制规范》，并根据规范开发了软件编码模块，主要作用是对主接线图进行批量编码。打开绘制完成的电气主接线图。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆编码可单个编码和批量编码，批量按间隔编制。批量编码时首先框选一个间隔，然后在编码对话框里选择全站码、系统码，依次点选。同时，程序具有查询已编程序编码、显示未编设备等便捷功能，使用本程序可在三维软件中对主接线图进行间隔批量编码和设备单个编码，操作方便，编码快捷。编码深度有全站码、系统码到设备码。本模块可以满足对变电站进行KKS设备编码的需求。（5）设备三维布置。该模块实现的功能是智能布置三维设备模型，并与主接线图相关联。（6）设备更新本程序主要实现的功能是替换配电装置图中已布置的设备，并继承前期设备的布置方案。（7）导线三维布置。本程序主要实现的功能是布置导线类设备，包括软导线、硬导线、GIS气管等。（8）安全净距校验本模块主要实现的功能是三维校验电气安全净距。（9）断面图辅助设计。本模块主要实现的功能是绘制变电站配电装置断面图，包括设备标注、定位标注、提取拉力计算、生成材料表等功能，并能够随设备导线位置的移动自动更新图纸。
3三维设计模块化总装及优化的基本步骤
（1）基本方案建模和模块划分
根据建设规模，合理选用通用设计方案或选用前期可研布置方案进行基本三维设计方案建模。根据电压等级将500kV配电装置场地、主变配电装置场地和220kV配电装置场地划分为三种模块。下述步骤均在以上三种基本模块中进行。
（2）主要设备选型优化及相关三维模型替换
配电装置的布置型式与主要设备选型密切相关，设备型式不同尺寸大小不同，所需要的空间位置也就不同。因此进行优化之前首先应进行主要电气设备的选型分析。结合站址所在地环境特点、当地运维习惯、场地布置需求等内容对一次设备进行选型优化，如35kV油抗和干抗的选择、无功补偿回路SF6断路器和罐式断路器的选择等。根据主要设备选型结果，将原初始三维模型中设备模型替换成优化后选用的设备模型，进行各基本模块三维模型的更新。
（3）三维配电装置场地总装模块的形成
总平布置优化必然要结合站外线路出线规划通道，通过选择配电装置单侧出线（一字型布置）、侧向出线（L型布置）、三侧出线（U型布置）的布置型式来使站内配电装置和站外出线顺畅对接。根据站外线路出线条件的合理分析，在原有三种基本模块的基础上，修改布置出站内各配电装置可行的方案形成配电装置的总装模块，为后期的模块化总装做准备。
（4）基于三维设计“空间”特点的各配电装置总装模块尺寸优化
利用三维设计的软硬碰撞检查和运输吊装的功能对各配电装置模块内的相关尺寸进行优化。
（5）三维总平布置图的模块化总装
多种可行总平方案的形成把上面确定出的各配电装置场地总装模块，按照可行的总装方案进行模块化总装，初步形成几种可行的总平方案。
（6）基于三维设计“数字化”特点的多种总平方案优化指标输出对比
以上形成的各种总平对比方案，可以通过三维设计的“数字化”统计功能实现快速输出指标统计结果。通过指标结果对比，结合整个平面布置的合理性等考虑，确定出总平布置方案。
（7）三维设计总平方案的细化确定
对上述确定的总平方案还需进行细化修改，特别是模块化总装的部位，需要合理化调整尺寸使其各模块对接规整。最终将形成站内外对接顺畅、布置优化合理、整体方正的总平面方案。
参考文献
[1]李思浩,孙建龙,周洪伟,等.变电工程数字化三维设计的深入应用研究[J].电气技术,2018,(3):103-108.
[2]周鹏,陈婧超.三维数字化设计在220kV变电站中的优化应用[J].通讯世界,2016,04:158-159.
论文作者:戴斌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
标签：设备论文; 模块论文; 三维设计论文; 模型论文; 接线论文; 总装论文; 导线论文; 《当代电力文化》2019年10期论文;