三维设计在电网和变电站建设的运用

摘要三维设计凭借在变电站工程数字化、可视化和移动互联网领域的关键技术以及对工程建设和运行的深刻理解，正在逐渐成为电力设计单位的智能辅助工具。

结合某220新建模块化智能变电站工程，讲述三维设计过程的优缺点，并提出发展建议。

关键词电网建设；变电站；三维设计；模型；协同设计三维设计凭借多视角、全方位的图形展示界面，以及其图纸联动调整及自动净距校验等功能，正在越来越多被电力行业设计单位采用。

同时，根据国家电网公司以下简称国网公司基建585号及安徽省电力公司以下简称公司建设工作157号文要求自2018年下半年开始，公司新建110及以上输变电工程全面应用三维设计，同步启动公司三维建模工作。

到2020年底前，公司所有新建、改建、扩建35及以上输变电工程具备数字移交条件，总体上实现三维设计、三维评审、三维移交。

1三维设计的特点1数字化时代，智能电网建设对变电站工程设计提出了更高的要求，目前国网公司已经建立了工程数据中心和数字化移交系统，并在新建工程中要求进行设计成果的数字化移交。

传统工作模式下，采用图纸复制修改为特征的作业模式，其质量与效率已无法进一步提高，设计成果不具备全生命周期数字化移交的能力。

三维设计技术条件下，变电站建筑物和设备等能够在计算机提供的三维空间中建造出来，它将变电站涉及到的各个专业结合到一起。

在协同设计工作平台下，各专业能看到其他设计人员的成果，通过专业间沟通，共同完善工程设计方案。

2变电站三维设计是集电气、建筑、结构、水暖功能于一身，以工程数据库为核心，通过数据驱动三维模型，最终实现自动出图、联动更新、净距校核及数字化三维协同，从而大幅提高设计工作效率与设计质量。

2三维设计在工程设计中的具体措施21采用标准数据库为核心的数字化设计。

1变电站三维设计以工程数据库为核心，相关联的图纸能自动生成。

数据库设备模型采用国网公司通用模型库2018年版，模型文件统一采用格式，这就从源头上对设备型式进行了统一。

2在工程设计过程中，各专业在协同平台同步开展，本专业图纸的调整修改相关专业设计人员均能看到。

通过数据共享实现工程一处设计修改，多张相关图纸自动更新，并及时对相关设计人员进行提醒，避免了专业间多次提资带来的信息传递错误，有效降低了专业间接口出错的概率。

22标准化设计体系。

三维设计平台作为设计单位专业知识和设计基础数据的载体和应用工具，通过提供标准化工程库和设备数据库等资源，帮助设计人员实现海量检索、精确定位和全盘复用的作业模式。

设计人员在工程设计阶段，可根据工程具体需求选用不同的设备

型式。

数据库设备选型可根据型号、厂家、电压等级等信息进行快速检索，便于设计人员进行选择。

23变电站三维协同设计。

基于同一工程模型的协同设计体系缩短了专业之间的提资接收周期，并减少了专业间提资的工作量。

最大限度共享专业间设计成果，避免重复工作。

变电一次、变电二次及变电土建专业人员在同一平台开展工作，在线完成专业间提资及校审，图纸的更新、修改一目了然，相关图纸数据自动更改。

相比常规制图设计，采用线下提资确认的方式，不仅提高了设计工作的效率，同时降低了专业间多次提资引发出错的风险，有效提升了设计工作质量。

24精细化设计。

1基于三维模型的精细化设计，具有管线综合碰撞检查、安全净距校核等能力，从根本上避免设计错误，避免返工，有效节约现场解决问题的时间。

三维设计软件自带碰撞检查功能，可自动检验变电站设备基础之间、基础与电缆沟、基础与预埋管间的碰撞检查，并通过三维设计展示立体空间，可视化效果好。

相比二维设计平台，空间上的交叉碰撞，只能依靠设计人员的空间想象分析判断，在错综复杂的设备基础及设备间的布置方式下，很

难直观的发现问题。

2安全净距校核功能可根据设计人员需求，自动校验不同电压设备间、设备与地之间的安全距离是否满足要求。

在变电站出线回路较多或接线型式复杂的情况下，带电设备与导线存在空间上的交叉，仅依靠二维图形界面进行设计，安全距离校验费时费力且错误率高。

三维设计不仅提供了全方位360度旋转观察，且通过自动净距校验功能，有效降低了设计周期，提升了设计工作效率。

25设计成果共享。

变电站工程设计一般分为可行性研究设计、初步设计、施工图设计及竣工图设计四个阶段。

三维设计在四个阶段中共用一个设计模型，在设备招标阶段建立变电站模型，通过设计信息的不断细化在各阶段进行流转，最大限度实现了设计成果在整个设计周期的共享，有效缩短了设计周期。

3三维设计在变电站工程的应用31应用实例。

1以下依据某220新建模块化智能变电站工程为例，讲述三维设计在工程应用过程中的具体工作，结合变电一次、二次及土建三个专业的协同设计，论述现阶段三维设计的优点及不足之处。

2在工程设计阶段，变电一次、二次及土建专业可通过在设计平台固定基准点的方式，在变电站总平面基础上协同开展设计工作。

根据工程实际情况，土建专业结合国家电网模块化建设要求，分别开展装配式围墙、大门、建筑物及构筑物模块的设计工作；对变电

站建筑物墙板、围墙大砌块石、墙体装饰板、门窗型式等尺寸和材质进行赋值；对站内墙体开洞、电缆埋管布置以及站内事故油池等进行三维设计与展示。

电气专业依据国网公司通用设备模型，开展电气设计工作，并对采用的各设备参数进行赋值。

三维设计平台具备常规短路电流计算、导线拉力校验、蓄电池容量计算等功能，可通过软件计算并自动导出计算书，无需再单独进行计算赋值，这在一定程度上缩短了设计周期。

各专业设计人员需严格执行国网公司三通一标的要求，后期设备厂家也需按照国网公司通用设备生产；以此，才能保证各专业设计工作无缝对接。

同时，三维设计平台提供二维视图界面及图纸导出功能，设计人员可根据需要进行自行选择。

3变电站总平图设计完成后，各建筑物的正面图、立面图、俯视图可根据工程需求进行自动生成见图2、图3、图4。

电气专业的配电装置图及间隔断面图无需再次进行绘制，可在总平面图上进行切割即可，设备参数自动生成。

如总平面图进行调整，各配电装置图及断面图自动进行调整，无需人工操作，大大降低了设计出错的概率。

32现阶段三维设计的不足之处。

由上述可见，变电站三维设计平台优势明显，已越来越多被设计单位所采用，本文通过具体工程展示三维设计的特点。