三維數(shù)字化設計技術在換流站直流場設計中的應用

1、1 中國電力工程顧問集團西北電力設計院，西安 710075 2 浙江大學電氣工程學院，杭州 310027概要描述了直流輸電技術的發(fā)展，提出了換流站直流場設計所面對的需求和挑戰(zhàn)。在比較了三維設計和二維設計的基礎上，詳細介紹了某換流站直流場設計中電氣和土建專業(yè)采用三維數(shù)字化設計技術的應用情況，尤其是在設計方案優(yōu)化、專業(yè)資料共享、軟硬碰撞檢查和抽取平斷面圖等方面的應用，最后總結了三維數(shù)字化設計技術在換流站直流場設計中的體會。關鍵詞：三維數(shù)字化；換流站；直流場；設計應用背景爸直流輸電技術鞍從辦20扮世紀敖50佰年代在電力系皚統(tǒng)中得到應用哀以來，由于其哎輸送容量大，懊輸送距離遠等疤優(yōu)勢，已經(jīng)迅凹速發(fā)展起

2、來，愛尤其將電能從白能源基地直接啊送到負荷中心斑的狀態(tài)下，直皚流輸電技術的半優(yōu)勢非常明顯壩1癌。扒直流場作為換擺流站中的重要罷配電裝置區(qū)域安，具有設備種爸類多和設備布跋置復雜等特點俺。而直流場電岸壓等級多、電百極形狀復雜等拌都對直流場的唉設計提出了更罷高的要求，尤拌其對空氣間隙跋凈距測量、碰擺撞檢查和設計稗方案的優(yōu)化都半提出了新的挑稗戰(zhàn)。絆1 辦三維數(shù)字化設捌計技術的應用敗1.1 案三維數(shù)字化設靶計的特點板目前常規(guī)的設襖計手段主要是捌依靠工程師的鞍空間想象力和岸基本二維繪圖耙技能完成三維岸空間設計，不耙僅帶有局限性盎和特殊性，且版在工程進度的叭約束下對詳細氨布置的經(jīng)濟性板和優(yōu)化缺乏控愛制，效率

3、也比擺較低。并且傳啊統(tǒng)的設計中，拔各專業(yè)之間只絆是通過互提的伴數(shù)據(jù)實現(xiàn)資料隘的交換，專業(yè)傲設計工作是在骯相對獨立的范扮圍內開展，專暗業(yè)之間信息共俺享程度較低。骯直流場設計是斑在滿足直流場百電氣接線和不霸同電壓等級空凹氣凈距要求等阿規(guī)范的基礎上盎，依據(jù)設備外叭形尺寸而作的阿布置設計，直壩流場電壓等級隘多、電極形狀百復雜等特點對俺如何優(yōu)化直流扒場設計方案提襖出了新的挑戰(zhàn)壩2哀。邦傳統(tǒng)的二維設頒計，各個專業(yè)愛、各個設計人百員溝通和協(xié)同頒工作的效率不笆高，難免會出疤現(xiàn)一些碰、漏案問題。三維設凹計中，各個專捌業(yè)設計人員在吧一個協(xié)同的環(huán)八境下建立一個盎三維模型，而懊這個模型又是扒全信息、立體斑、可視、多方

4、挨位查看瀏覽的扒，罷設計人員就容昂易發(fā)現(xiàn)問題，凹再通過碰撞檢把查，可以檢查靶出專業(yè)之間的背碰撞，將設計吧中差、錯和碰斑等問題降至最哎低，大大提高辦設計質量跋3罷。扳1.2 疤三維數(shù)字化設絆計的應用隘在某換流站直骯流場設計中，伴電氣專業(yè)依據(jù)八電氣接線圖和八設備外形尺寸澳初步布置了直笆流場設計方案邦，然后專業(yè)內頒部在三維布置敖模型的基礎上耙對設計方案進扮行了評審。在傲優(yōu)化了初步設藹計方案后，電胺氣專業(yè)向結構搬和總圖專業(yè)提澳交了設計資料扮，保證了相關八設計工作的順絆利開展。疤結構設計將電熬氣專業(yè)數(shù)據(jù)資霸料在唉Staad昂軟件中建模分耙析計算，并將暗構架和避雷線昂塔等的主體三疤維模型直接導白出，節(jié)點板

5、等瓣細部構件在結百構專業(yè)設計軟跋件中完善，完癌成了構架的三奧維設計，并將哎設計成果返回耙給電氣專業(yè)校挨核。在設備支拌架的詳細設計吧階段，將復雜吧設備支架模型扳采用三維數(shù)字稗化設計手段反翱映，如極線雙耙靜觸頭隔離開佰關扳其動側和靜班側支架的相對半關系就比較復笆雜，采用三維襖設計如圖案1-1骯所示，使設計扳意圖更加直觀胺和清晰。胺圖挨1-1 跋直流極線雙靜安觸頭隔離開關艾支架示意圖熬電氣專業(yè)在防靶雷計算的基礎俺上，利用土建隘專業(yè)構架和避敗雷線塔模型，暗將直流場防雷案布置采用三維扒數(shù)字化方式展耙示，如圖半1-2阿所示，使直流艾場比較復雜的哀避雷線布置更邦加形象和直觀背，使施工單位艾在此基礎上能跋夠充

6、分理解設昂計圖紙中的信凹息。疤圖把1-2 邦直流場避雷線百布置盎電氣專業(yè)采用安三維數(shù)字化設耙計能夠更方便拌的進行帶電距敖離校驗和硬碰把撞檢查等工作翱。電氣關鍵點稗的帶電距離校扳驗（軟碰撞）啊可在三維布置骯中直接量取骯，如圖襖1-3把所示。與傳統(tǒng)半二維設計中依擺靠設計人員的澳空間想象力和吧復雜計算相比癌，提高了校驗柏的效率。電氣盎設備相對位置背關系在滿足空骯氣凈胺距規(guī)范熬要求的基礎上胺，可進行布置襖的進一步優(yōu)化擺，優(yōu)化后的直巴流場布置如圖奧1-4鞍所示。翱圖拜1-3 擺直流場帶電距骯離的校驗爸圖暗1-4 懊優(yōu)化后的直流百場布置罷對于傳統(tǒng)的二芭維設計模式，伴各專業(yè)負責各稗自的設計范疇凹，極易發(fā)生溝

7、稗通不到位，或靶考慮不周全而鞍導致碰撞問題俺的發(fā)生。三維骯數(shù)字化設計中拔，各專業(yè)采用皚了協(xié)同設計，奧可以直觀地了板解其他專業(yè)的斑設計內容，最罷大限度地減少霸或杜絕硬碰撞巴，如圖辦1-5叭所示，并且在昂設計階段將差罷錯及時改正，壩避免了現(xiàn)場的板返工。邦圖埃1-5 霸直流場硬碰撞哀的檢查俺區(qū)別于傳統(tǒng)二背維設計方式，隘設計時直接對半三維模型進行拌布置，然后通拌過三維模型根霸據(jù)工程需要任藹意的抽取軸視鞍圖或者平斷面八圖，如圖奧1-6擺所示。通過三俺維設計出圖從班數(shù)量和信息量敗上都較原有二藹維出圖方式有柏很大地提高，絆經(jīng)過簡單修改扳和標注后可用搬于施工圖，如昂圖白1-7霸所示。軸視圖罷和斷面圖兩者八結合

8、可以更清瓣晰、更直觀、白更精確地指導案施工，提高施擺工質量和工作矮效率，縮短施盎工周期。昂圖跋1-6 瓣直流場布置圖般中抽取斷面圖佰圖拔1-7 唉直流場抽取的八斷面圖壩2 挨應用體會及思愛考扮采用三維數(shù)字扒化設計技術能芭夠更加直觀的霸反映工程師的扒設計理念，尤靶其是在直流場埃等復雜配電裝稗置區(qū)域的設計霸中，能夠合理靶優(yōu)化設計方案瓣，且設計成品斑能形象的指導疤施工，提高工骯程建設質量和奧效率。此外，胺設計人員之間伴能夠實現(xiàn)設計凹資料的有效共安享和利用，在搬此基礎上減少笆了因配合疏忽辦而造成的差、岸碰和漏等問題吧，提高設計質跋量。3 結語礙電力工業(yè)是資澳金和技術密集艾型產(chǎn)業(yè)，設計絆作為電力工程瓣建設中的龍頭捌也在不斷的采靶用新技術提高笆設計能力和設埃計質量。三維耙數(shù)字化設計技奧術在國內電力半設計行業(yè)中的哀應用正在不斷扳發(fā)展，雖然目百前三維數(shù)字化哀設計技術和設翱計軟件都還有白需要改進和完頒善的環(huán)節(jié)，但白我們期待在今辦后的工程設計稗中進一步深入爸開展三維數(shù)字哎化設計實踐，哎為數(shù)字電網(wǎng)及隘智能電網(wǎng)的建挨設夯實基礎，礙為我國的電力壩發(fā)展貢獻自己按的力量。拌參考文獻癌1 耙趙畹君唉. 壩高壓直流輸電阿工程技術（第把二版）俺M. 伴北京：中國電皚力出版社，暗2011.拔2