摘要：智能电网是电网技术发展的大势所趋，智能电网的70%基础数据来自于设计，随着智能电网的大力捅进，必定引起设计手段的一次革命，三维设计以其先进的设计理念、强大的数据库功能，契合了智能电网的发展需求，必将成为大势所趋。本文结合工程实例，从设备的建模到各层电气设备的布置对三维设计进行了介绍，阐述了三维设计在电气布置中的应用，。
关键词：建模 专业接口-
本文以三维设计软件为平台，结合设计工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，实现了设计阶段的可视化，有利于各专业间的相互配合。
一、建模
在进行变电站布置之前，需要对电气设备进行三维建模处理，该模型应能准确表达对象的关键尺寸信息、主要属性信息，具有可识别性。建模的主要过程是通过利用三维软件平台提供的不同几何类型的图形进行组合，如变压器包括本体、套管、油枕、油管、散热器、接线端子板、操作箱、底座等组件，对变压器的建模宜将变压器拆分为多个组件，针对每个组件分别建模，再通过拼接完成整体的变压器建模。本体模型可采用长方体或长方体组合表示，油枕可采用圆柱体表示，套管可以不同直径的圆柱组合表示，接线端子板可用长方体或圆柱体表示。其建模的关键部位包括：套管接线端子的位置，接线端子板的方向及角度，本体的外轮廓，油枕尺寸的定位[3]。图1所示为变压器三维模型图。
图1.变压器三维模型图
其它电气设备如GIS、开关柜等设备建模思路与主变压器一致，其关键点在于能准确反映电气设备的外形信息，以达到对电气设备的可视化操作。
二、布置设计
布置上应满足各种过电压条件下的安全净距要求，满足巡视、运行的安全要求。满足大件设备的运输，以及电气设备与暖通设备的带电距离要求。地下站按的电气设备的功能宜集中布置、合理分区，同时预留好变压器、GIS等大件设备的吊装孔和运输通道。
以110千伏变电站设计为例，在设计时，可先进行各层的轴网绘制，先不用考虑土建专业的墙体、柱体结构。根据工程特点，可划分为地下一层、一层、二层和三层。电气设备在各层可以先通过轴线表示分隔开，然后逐层进行电气设备的布置，如图2所示。
图2.三维设计轴网图
1.地下一层
地下一层为电缆夹层，主要为电缆和支架，其对整体布置影响较小，且跟随上一层布置进行调整，所以在最初阶段可不作为设计重点。
2. 一层
一层主要布置设备为主变和10KV 开关柜。主变和开关柜设备出线和连接方式主要为电缆，有大量的电缆进出GIS和开关柜。考虑到电缆路径顺畅，此类大件设备布置宜靠近电缆夹层，布置在一层。
110千伏变压器的外形尺寸在7.2m×5.5m范围内[4]，留出检修和运行的通道，主变室在长方向上不小于9.2m，宽方向上不小于7.5m，可按10m×8.4m设计，主变室高度可按两层空间布置。三维设计中，可直接模拟主变设备的运输过程，发生碰撞情况时及时对通道宽度和高度进行调整，如图3所示。
图3.主变压器室三维布置图
开关柜采用双列面对面布置，开关柜柜后维护通道可取1m宽，两列开关柜间距离按双车长+900mm设计，综合考虑10千伏开关柜室宽度可确定为9m，长度方向可结合开关柜数量确定。开关柜室的三维布置图如图4所示。
图4.10千伏开关柜室三维布置图
3.二层
二层可布置电容器、站用变等体积小、重量轻的电气设备。二次设备室、蓄电池室等功能房间也布置在地下二层，方便值班人员进出的需求。
二次设备室布置的电气设备主要有二次设备屏、通信设备屏及直流设备屏。屏柜的三维实体模型可用长方体及部分附件组成，屏柜的相对位置满足规程要求即可，相对比较简单。二次设备室的长度和宽度随着屏柜的数量进行调整，层高无苛刻的要求，跟随地下一层的统一层高进行设计，如图7所示为二次设备室二次设备三维布置图。
图5.二次设备室二次设备三维布置图
电容器、站用变等设备的布置以靠近地下一层的外廓围墙为宜，因其需要有连接电缆通过沿墙敷设至地下三层，在外围布置时，连接电缆穿过地下二层时可避免与其它电气设备发生碰撞。
4. 三层
三层主要布置为GIS室，GIS布置应该满足规程规范要求，其他操作同一层主变及开关柜描述，在此就不赘述，其布置如图6所示。
图6.GIS室三维布置图
三、小结
本文结合实际工程案例，阐述了三维设计在变电站电气布置中的应用，其完成的三维设计模型在后期的类似工程中可重复利用，大大提高了设计的效率。
减少专业间接口问题：在三维设计过程中，专业间的工作成果相互透明，整体结构直观、清晰，电气专业与土建专业配合起来更加容易，对解决工程中较为复杂的实际问题具有重要的工程意义。
提高工作效率：自动生成断面图、材料表等工作。
全过程管理：利用三维设计可以大大优化整个工程全生命周期的管理，而不仅仅是建设阶段。
参考文献：
[1] 变电站电气一次设备辅助专家系统；电力情报；1996；粟然，张文勤，盛四清等著。
[2] 盛大凯；输变电工程数字化设计技术[M]；中国电力出版社；2011.10。
[4] 户内变电站三维设计应用；科技与创新；2014；张楠，程正刚。
作者简介：
郝桂芹，生于1978年，女，汉族，山东省临清人，研究生学历，工程师，从事变电设计工作。
论文作者:郝桂芹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：开关柜论文; 设备论文; 建模论文; 电气设备论文; 变压器论文; 变电站论文; 三维设计论文; 《电力设备》2018年第15期论文;