三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在換流站直流場設(shè)計中的應(yīng)用

1中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院，西安7100752浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州310027概要描述了直流流輸電技術(shù)的的發(fā)展，提出出了換流站直直流場設(shè)計所所面對的需求求和挑戰(zhàn)。在在比較了三維維設(shè)計和二維維設(shè)計的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，詳細(xì)介介紹了某換流流站直流場設(shè)設(shè)計中電氣和和土建專業(yè)采采用三維數(shù)字字化設(shè)計技術(shù)術(shù)的應(yīng)用情況況，尤其是在在設(shè)計方案優(yōu)優(yōu)化、專業(yè)資資料共享、軟軟硬碰撞檢查查和抽取平斷斷面圖等方面面的應(yīng)用，最最后總結(jié)了三三維數(shù)字化設(shè)設(shè)計技術(shù)在換換流站直流場場設(shè)計中的體體會。關(guān)鍵詞：三維數(shù)數(shù)字化；換流流站；直流場場；設(shè)計應(yīng)用背景直流輸電技術(shù)從從20世紀(jì)550年代在電電力系統(tǒng)中得得到應(yīng)用以來來，由于其輸輸送容量大，輸輸送距離遠(yuǎn)等等優(yōu)勢，已經(jīng)經(jīng)迅速發(fā)展起起來，尤其將將電能從能源源基地直接送送到負(fù)荷中心心的狀態(tài)下，直直流輸電技術(shù)術(shù)的優(yōu)勢非常常明顯[1]]。直流場作為換流流站中的重要要配電裝置區(qū)區(qū)域，具有設(shè)設(shè)備種類多和和設(shè)備布置復(fù)復(fù)雜等特點(diǎn)。而而直流場電壓壓等級多、電電極形狀復(fù)雜雜等都對直流流場的設(shè)計提提出了更高的的要求，尤其其對空氣間隙隙凈距測量、碰碰撞檢查和設(shè)設(shè)計方案的優(yōu)優(yōu)化都提出了了新的挑戰(zhàn)。1三維數(shù)字化化設(shè)計技術(shù)的的應(yīng)用1.1三維數(shù)數(shù)字化設(shè)計的的特點(diǎn)目前常規(guī)的設(shè)計計手段主要是是依靠工程師師的空間想象象力和基本二二維繪圖技能能完成三維空空間設(shè)計，不不僅帶有局限限性和特殊性性，且在工程程進(jìn)度的約束束下對詳細(xì)布布置的經(jīng)濟(jì)性性和優(yōu)化缺乏乏控制，效率率也比較低。并并且傳統(tǒng)的設(shè)設(shè)計中，各專專業(yè)之間只是是通過互提的的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資資料的交換，專專業(yè)設(shè)計工作作是在相對獨(dú)獨(dú)立的范圍內(nèi)內(nèi)開展，專業(yè)業(yè)之間信息共共享程度較低低。直流場設(shè)計是在在滿足直流場場電氣接線和和不同電壓等等級空氣凈距距要求等規(guī)范范的基礎(chǔ)上，依依據(jù)設(shè)備外形形尺寸而作的的布置設(shè)計，直直流場電壓等等級多、電極極形狀復(fù)雜等等特點(diǎn)對如何何優(yōu)化直流場場設(shè)計方案提提出了新的挑挑戰(zhàn)[2]。傳統(tǒng)的二維設(shè)計計，各個專業(yè)業(yè)、各個設(shè)計計人員溝通和和協(xié)同工作的的效率不高，難難免會出現(xiàn)一一些碰、漏問問題。三維設(shè)設(shè)計中，各個個專業(yè)設(shè)計人人員在一個協(xié)協(xié)同的環(huán)境下下建立一個三三維模型，而而這個模型又又是全信息、立立體、可視、多多方位查看瀏瀏覽的，設(shè)計計人員就容易易發(fā)現(xiàn)問題，再再通過碰撞檢檢查，可以檢檢查出專業(yè)之之間的碰撞，將將設(shè)計中差、錯錯和碰等問題題降至最低，大大大提高設(shè)計計質(zhì)量[3]]。1.2三維數(shù)數(shù)字化設(shè)計的的應(yīng)用在某換流站直流流場設(shè)計中，電電氣專業(yè)依據(jù)據(jù)電氣接線圖圖和設(shè)備外形形尺寸初步布布置了直流場場設(shè)計方案，然然后專業(yè)內(nèi)部部在三維布置置模型的基礎(chǔ)礎(chǔ)上對設(shè)計方方案進(jìn)行了評評審。在優(yōu)化化了初步設(shè)計計方案后，電電氣專業(yè)向結(jié)結(jié)構(gòu)和總圖專專業(yè)提交了設(shè)設(shè)計資料，保保證了相關(guān)設(shè)設(shè)計工作的順順利開展。結(jié)構(gòu)設(shè)計將電氣氣專業(yè)數(shù)據(jù)資資料在Staaad軟件中中建模分析計計算，并將構(gòu)構(gòu)架和避雷線線塔等的主體體三維模型直直接導(dǎo)出，節(jié)節(jié)點(diǎn)板等細(xì)部部構(gòu)件在結(jié)構(gòu)構(gòu)專業(yè)設(shè)計軟軟件中完善，完完成了構(gòu)架的的三維設(shè)計，并并將設(shè)計成果果返回給電氣氣專業(yè)校核。在在設(shè)備支架的的詳細(xì)設(shè)計階階段，將復(fù)雜雜設(shè)備支架模模型采用三維維數(shù)字化設(shè)計計手段反映，如如極線雙靜觸觸頭隔離開關(guān)關(guān)其動側(cè)和靜靜側(cè)支架的相相對關(guān)系就比比較復(fù)雜，采采用三維設(shè)計計如圖1-11所示，使設(shè)設(shè)計意圖更加加直觀和清晰晰。圖1-1直流流極線雙靜觸觸頭隔離開關(guān)關(guān)支架示意圖圖電氣專業(yè)在防雷雷計算的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，利用土土建專業(yè)構(gòu)架架和避雷線塔塔模型，將直直流場防雷布布置采用三維維數(shù)字化方式式展示，如圖圖1-2所示示，使直流場場比較復(fù)雜的的避雷線布置置更加形象和和直觀，使施施工單位在此此基礎(chǔ)上能夠夠充分理解設(shè)設(shè)計圖紙中的的信息。圖1-2直流流場避雷線布布置電氣專業(yè)采用三三維數(shù)字化設(shè)設(shè)計能夠更方方便的進(jìn)行帶帶電距離校驗(yàn)驗(yàn)和硬碰撞檢檢查等工作。電電氣關(guān)鍵點(diǎn)的的帶電距離校校驗(yàn)（軟碰撞撞）可在三維維布置中直接接量取，如圖圖1-3所示示。與傳統(tǒng)二二維設(shè)計中依依靠設(shè)計人員員的空間想象象力和復(fù)雜計計算相比，提提高了校驗(yàn)的的效率。電氣氣設(shè)備相對位位置關(guān)系在滿滿足空氣凈距距規(guī)范要求的的基礎(chǔ)上，可可進(jìn)行布置的的進(jìn)一步優(yōu)化化，優(yōu)化后的的直流場布置置如圖1-44所示。圖1-3直流流場帶電距離離的校驗(yàn)圖1-4優(yōu)化化后的直流場場布置對于傳統(tǒng)的二維維設(shè)計模式，各各專業(yè)負(fù)責(zé)各各自的設(shè)計范范疇，極易發(fā)發(fā)生溝通不到到位，或考慮慮不周全而導(dǎo)導(dǎo)致碰撞問題題的發(fā)生。三三維數(shù)字化設(shè)設(shè)計中，各專專業(yè)采用了協(xié)協(xié)同設(shè)計，可可以直觀地了了解其他專業(yè)業(yè)的設(shè)計內(nèi)容容，最大限度度地減少或杜杜絕硬碰撞，如如圖1-5所所示，并且在在設(shè)計階段將將差錯及時改改正，避免了了現(xiàn)場的返工工。圖1-5直流流場硬碰撞的的檢查區(qū)別于傳統(tǒng)二維維設(shè)計方式，設(shè)設(shè)計時直接對對三維模型進(jìn)進(jìn)行布置，然然后通過三維維模型根據(jù)工工程需要任意意的抽取軸視視圖或者平斷斷面圖，如圖圖1-6所示示。通過三維維設(shè)計出圖從從數(shù)量和信息息量上都較原原有二維出圖圖方式有很大大地提高，經(jīng)經(jīng)過簡單修改改和標(biāo)注后可可用于施工圖圖，如圖1--7所示。軸軸視圖和斷面面圖兩者結(jié)合合可以更清晰晰、更直觀、更更精確地指導(dǎo)導(dǎo)施工，提高高施工質(zhì)量和和工作效率，縮縮短施工周期期。圖1-6直流流場布置圖中中抽取斷面圖圖圖1-7直流流場抽取的斷斷面圖2應(yīng)用體會及及思考采用三維數(shù)字化化設(shè)計技術(shù)能能夠更加直觀觀的反映工程程師的設(shè)計理理念，尤其是是在直流場等等復(fù)雜配電裝裝置區(qū)域的設(shè)設(shè)計中，能夠夠合理優(yōu)化設(shè)設(shè)計方案，且且設(shè)計成品能能形象的指導(dǎo)導(dǎo)施工，提高高工程建設(shè)質(zhì)質(zhì)量和效率。此此外，設(shè)計人人員之間能夠夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計資資料的有效共共享和利用，在在此基礎(chǔ)上減減少了因配合合疏忽而造成成的差、碰和和漏等問題，提提高設(shè)計質(zhì)量量。3結(jié)語電力工業(yè)是資金金和技術(shù)密集集型產(chǎn)業(yè)，設(shè)設(shè)計作為電力力工程建設(shè)中中的龍頭也在在不斷的采用用新技術(shù)提高高設(shè)計能力和和設(shè)計質(zhì)量。三三維數(shù)字化設(shè)設(shè)計技術(shù)在國國內(nèi)電力設(shè)計計行業(yè)中的應(yīng)應(yīng)用正在不斷斷發(fā)展，雖然然目前三維數(shù)數(shù)字化設(shè)計技技術(shù)和設(shè)計軟軟件都還有需需要改進(jìn)和完完善的環(huán)節(jié)，但但我們期待在在今后的工程程設(shè)計中進(jìn)一一步深入開展展三維數(shù)字化化設(shè)計實(shí)踐，為為數(shù)字電網(wǎng)及及智能電網(wǎng)的的建設(shè)夯實(shí)基基礎(chǔ)，為我國國的電力發(fā)展展貢獻(xiàn)自己的的力量。參考文獻(xiàn)[1]]趙畹君..高壓直流流輸電工程技技術(shù)（第二版版）[M]..北京：中中國電力出版版社，20111.[2]