关键词：三维工厂设计系统；电缆敷设；间隔控制
随着国家经济发展模式的转变、产业政策的调整以及电力需求增长的放缓，国内电力市场已经不能给众多的电力设计企业提供足够的项目，电力设计企业把目标转向了国际市场，承接国外的工程越来越多，这就要求设计产品满足国外业主严格的技术标准和要求。三维工厂设计系统(PDMS)是电力设计最重要的精确设计手段之一，其在国内电力设计行业已应用多年，精确设计目标设计对象已经由设备、管道、结构等硬对象，向电缆等软对象扩展，三维电缆敷设已经由概念变为现实。
1、工程概况
中国电力顾问集团东北电力设计院有限公司承接的国外某660Mw燃煤电站工程对电气专业电缆敷设提出了严格的要求：所有电力电缆在桥架中只能敷设一层，缆芯截面25mm及以上的电力电缆，要求电缆之间保留不小于电缆外径的间距；电力电缆不可与二次电缆混合敷设；所有电缆通过电缆桥架的最大填充率不超过85。
2、国内设计规范的要求
电缆的载流量会随电缆工作温度升高而降低，电缆敷设的密集程度又会影响电缆散热，为了提高电缆载流量，敷设时应适当增大电缆中心间距。GB50217—2O07《电力工程电缆设计规范》中对同一层支架上电缆排列的配置宜符合下列规定：控制和信号电缆可紧靠或多层叠置；除交流系统用单芯电力电缆的同一回路可采取品字形(三叶形)配置外，重要的同一回路多根电力电缆不宜叠置；除交流系统用单芯电缆情况外，电力电缆相互间宜有1倍电缆外径的空隙。
3、电缆敷设设计现状
长期以来，火力发电厂电缆敷设一直是电气专业设计部分工作量最大、设计周期最长、涉及专业最多、过程最繁琐的一项工作，也是技术含量较低、错漏最多、误差最大的工作口]。由于GB50217—2()07中对电力电缆相互间的要求是宜有1倍电缆外径的空隙，并非强制性条文，所以国内电力工程绝大多数未考虑电力电缆间隔问题，但此次国外工程对电缆间隔提出了明确要求。
目前，电缆敷设设计主要依靠二维或假三维设计手段，应用博超等设计软件，根据电缆桥架、竖井、电缆沟、用电设备、电气盘柜的位置进行埋管出图、电缆敷设以及材料统计。应用博超软件进行二维电缆敷设时，由于图纸空间有限，设备位置不精确，在计算电缆和埋管长度上存在误差，同时该软件虽可理论上实现电缆分层敷设，以及通道填充率检查等功能，但不能实现电缆在通道中的单层敷设，也查询不到任意通道内电缆的分布情况，更不能保证电缆敷设过程电缆之间的间隔问题。
4、三维电缆敷设间隔控制的应用
4．1三维电缆敷设设计流程
三维电缆敷设是利用VANTAGEPDMS三维软件对设备精确定位，应用最优路径算法计算出电缆起点到终点的最短路径，同时准确计算出考虑电缆弯曲半径后的电缆长度和埋管长度。
三维电缆敷设设计流程为：原始电缆清册(设计输入)一建立通道及埋管一电缆敷设一成品电缆清册及电缆敷设埋管图(设计输出)。原始电缆清册包含电缆名称、电缆型号和规格、安装单位、电缆首尾端的设备信息等；成品电缆清册包含电缆始终端的设备名称及坐标、电缆长度、埋管长度等，以及最终材料统计]。
4．2电缆间隔敷设控制的实现
在PDMS三维电缆敷设中，软件是应用通道中敷设的电缆总截面积占用通道截面积的比例来实现对通道填充率的控制，但根据该项目电缆敷设要求，电力电缆在通道中只可单层敷设，且单芯截面积不小于25mm的电缆与相邻电缆需有1倍电缆外径的间距，因此，该项目三维电缆敷设中，不考虑截面积占用通道面积的方式进行敷设，而是通过对电缆外径占用通道的宽度来实现电缆单层敷设和电缆间隔的控制。
4．2．1电缆数据库的调整
要实现电缆间隔的控制，可以通过将电缆本身所占用的空间扩大这种方式来实现。对于敷设中有电缆间隔要求的电缆，如型号为ZRC—YJY一6／6—3×240的电力电缆，其电缆外径为77mm，现可将它的占用空间扩大1倍。这样在敷设过程中，软件默认其占用的是154mm的外径空间，即可理解为其中77mm为电缆外径空间，另77mm为与其他电缆间隔的空间，从而实现了电力电缆相互间宜有1倍电缆外径空隙的要求。
4．2．2三维敷设过程中电缆间隔的控制
应用将电缆占用空间扩大的方法来实现电缆间隔的控制，是把所有符合规格，需要有间隔的电缆占用空间都扩大。但实际敷设中，通道边缘处不需要留有电缆间隔，所以在同一通道内敷设多根需要间隔1倍电缆外径的电缆时，应减去一根电缆外径距离，即它的间隔距离。为了充分利用电缆通道的空间，若通道内敷没的电缆外径不同时，应减去一个最大外径的电缆叫隔，即外径大的电缆应放在通道外侧，同时这样也尽可能满足了敷设大外径电缆在通道转弯处相应较人弯曲半径的要求。
4．2．3电缆间隔控制的查询
电缆在小批量自动敷设中，没计人员町以随时对任意通道内电缆敷设情况进行检查。对通道的俭查有3种形式：一是可以查询该通道断面的电缆信息；二是可以查询通道中包含电缆间隔在内的电缆外径分布情况；三是可以查询该通道内总宽度现已被占用的数量。设计人员也可反向查，即查i=}IJ某～一根电缆所走通道的路径，及该路径下所有通道的填充率情况。不同方式的查询，町以使设计人员实现埘电缆间隔控制的实时监测。
4．3电缆间隔敷设控制实例
依据上述国外工程对电气专、电缆敷没的蛰求，以主厂房电力电缆敷设中，从汽机房配电问动力控制中心(PC)B段至汽机房电动机控制中心(MCC)B段的3根380V电力电缆为例，介绍维敷设中电缆问隔控制的应用。PDMS三维软件根据最优路径汁算法，得Ⅲ3根电缆从始端以最短路径到达终端，要通过若F段宽度为400mm的电缆通道。依照工程要求，通道的最大填充率为85，即该通道实用宽度为340l'lll这3根电缆外径均为58mm，同时电缆相互之问需要58mm的间距，根据上述外径占用通道宽度比例的算法，3根电缆共占用290mm宽度的通道，剩余50mm的空间可用于敷设电缆间隔小于25mm的电缆，从而达到充分利用通道空问的电缆敷设精细化设计。图1为三维模型中电缆路径走向示意图。
5、结论
三维电缆敷设中电缆间隔的控制，不仅实现了以往二维电缆敷设设计中电缆间隔无法控制的问题，同时也实现了电力电缆在通道中的单层敷设。并能提供整个敷设区域的缆流分布情况和各个制定断面的电缆信息，令电厂的电缆布置更加合理，提高_r设计水平和效率]。电缆问隔敷设是提高电缆载流量最经济有效的措施，虽占用空间相对较多，但电缆载流量的提高可节约电缆用量，节省工程投资，降低火灾隐患。通过该国外工程的电缆间隔敷设的实际应用，证实了三维电缆敷设电缆间隔控制的可行性，实现了精细化设计，使电缆布置更科学规范。
参考文献：
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[3]董宇，白歌乐，曹晓宇．三维电缆敷设软件的开发与应用[J]内蒙古电力技术，2018(2)
[4]贾杰，赵永刚．三维设计在热控专业设计中的应用现状及前景分析[J]电站系统工程，2012(4)
论文作者:宋明钰1, 鲍骏成2,,薛晔3
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年15期
论文发表时间:2019/12/12
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