三維數(shù)字化設計技術在換流站直流場設計中的應用

1、三維數(shù)字化設計技術在換流站直流場設計中的應用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(jié)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；設計應用背景直流輸電技技術從20世紀50年代在在電力系系統(tǒng)中得得到應用用以來，由由于其輸輸送容量量大，輸輸送距離離遠等優(yōu)優(yōu)勢，已已經(jīng)迅速速發(fā)展起起來，尤尤其將電電能從能能源基地地直接送送到負荷荷中心的的

2、狀態(tài)下下，直流流輸電技技術的優(yōu)優(yōu)勢非常常明顯1。直流場作為為換流站站中的重重要配電電裝置區(qū)區(qū)域，具具有設備備種類多多和設備備布置復復雜等特特點。而而直流場場電壓等等級多、電電極形狀狀復雜等等都對直直流場的的設計提提出了更更高的要要求，尤尤其對空空氣間隙隙凈距測測量、碰碰撞檢查查和設計計方案的的優(yōu)化都都提出了了新的挑挑戰(zhàn)。1 三維數(shù)數(shù)字化設設計技術術的應用用1.1 三三維數(shù)字字化設計計的特點點目前常規(guī)的的設計手手段主要要是依靠靠工程師師的空間間想象力力和基本本二維繪繪圖技能能完成三三維空間間設計，不不僅帶有有局限性性和特殊殊性，且且在工程程進度的的約束下下對詳細細布置的的經(jīng)濟性性和優(yōu)化化缺乏控控

3、制，效效率也比比較低。并并且傳統(tǒng)統(tǒng)的設計計中，各各專業(yè)之之間只是是通過互互提的數(shù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)現(xiàn)資料的的交換，專專業(yè)設計計工作是是在相對對獨立的的范圍內(nèi)內(nèi)開展，專專業(yè)之間間信息共共享程度度較低。直流場設計計是在滿滿足直流流場電氣氣接線和和不同電電壓等級級空氣凈凈距要求求等規(guī)范范的基礎礎上，依依據(jù)設備備外形尺尺寸而作作的布置置設計，直直流場電電壓等級級多、電電極形狀狀復雜等等特點對對如何優(yōu)優(yōu)化直流流場設計計方案提提出了新新的挑戰(zhàn)戰(zhàn)2。傳統(tǒng)的二維維設計，各各個專業(yè)業(yè)、各個個設計人人員溝通通和協(xié)同同工作的的效率不不高，難難免會出出現(xiàn)一些些碰、漏漏問題。三三維設計計中，各各個專業(yè)業(yè)設計人人員在一一個協(xié)同同的

4、環(huán)境境下建立立一個三三維模型型，而這這個模型型又是全全信息、立立體、可可視、多多方位查查看瀏覽覽的，設設計人員員就容易易發(fā)現(xiàn)問問題，再再通過碰碰撞檢查查，可以以檢查出出專業(yè)之之間的碰碰撞，將將設計中中差、錯錯和碰等等問題降降至最低低，大大大提高設設計質(zhì)量量3。1.2 三三維數(shù)字字化設計計的應用用在某換流站站直流場場設計中中，電氣氣專業(yè)依依據(jù)電氣氣接線圖圖和設備備外形尺尺寸初步步布置了了直流場場設計方方案，然然后專業(yè)業(yè)內(nèi)部在在三維布布置模型型的基礎礎上對設設計方案案進行了了評審。在在優(yōu)化了了初步設設計方案案后，電電氣專業(yè)業(yè)向結(jié)構構和總圖圖專業(yè)提提交了設設計資料料，保證證了相關關設計工工作的順順利

5、開展展。結(jié)構設計將將電氣專專業(yè)數(shù)據(jù)據(jù)資料在在Staaad軟件中中建模分分析計算算，并將將構架和和避雷線線塔等的的主體三三維模型型直接導導出，節(jié)節(jié)點板等等細部構構件在結(jié)結(jié)構專業(yè)業(yè)設計軟軟件中完完善，完完成了構構架的三三維設計計，并將將設計成成果返回回給電氣氣專業(yè)校校核。在在設備支支架的詳詳細設計計階段，將將復雜設設備支架架模型采采用三維維數(shù)字化化設計手手段反映映，如極極線雙靜靜觸頭隔隔離開關關其動側(cè)側(cè)和靜側(cè)側(cè)支架的的相對關關系就比比較復雜雜，采用用三維設設計如圖圖1-1所示，使使設計意意圖更加加直觀和和清晰。圖1-1 直流極極線雙靜靜觸頭隔隔離開關關支架示示意圖電氣專業(yè)在在防雷計計算的基基礎上，

6、利利用土建建專業(yè)構構架和避避雷線塔塔模型，將將直流場場防雷布布置采用用三維數(shù)數(shù)字化方方式展示示，如圖圖1-2所示，使使直流場場比較復復雜的避避雷線布布置更加加形象和和直觀，使使施工單單位在此此基礎上上能夠充充分理解解設計圖圖紙中的的信息。圖1-2 直流場場避雷線線布置電氣專業(yè)采采用三維維數(shù)字化化設計能能夠更方方便的進進行帶電電距離校校驗和硬硬碰撞檢檢查等工工作。電電氣關鍵鍵點的帶帶電距離離校驗（軟軟碰撞）可可在三維維布置中中直接量量取，如如圖1-3所示。與與傳統(tǒng)二二維設計計中依靠靠設計人人員的空空間想象象力和復復雜計算算相比，提提高了校校驗的效效率。電電氣設備備相對位位置關系系在滿足足空氣凈凈

7、距規(guī)范范要求的的基礎上上，可進進行布置置的進一一步優(yōu)化化，優(yōu)化化后的直直流場布布置如圖圖1-4所示。圖1-3 直流場場帶電距距離的校校驗圖1-4 優(yōu)化后后的直流流場布置置對于傳統(tǒng)的的二維設設計模式式，各專專業(yè)負責責各自的的設計范范疇，極極易發(fā)生生溝通不不到位，或或考慮不不周全而而導致碰碰撞問題題的發(fā)生生。三維維數(shù)字化化設計中中，各專專業(yè)采用用了協(xié)同同設計，可可以直觀觀地了解解其他專專業(yè)的設設計內(nèi)容容，最大大限度地地減少或或杜絕硬硬碰撞，如如圖1-5所示，并并且在設設計階段段將差錯錯及時改改正，避避免了現(xiàn)現(xiàn)場的返返工。圖1-5 直流場場硬碰撞撞的檢查查區(qū)別于傳統(tǒng)統(tǒng)二維設設計方式式，設計計時直接接

8、對三維維模型進進行布置置，然后后通過三三維模型型根據(jù)工工程需要要任意的的抽取軸軸視圖或或者平斷斷面圖，如如圖1-6所示。通通過三維維設計出出圖從數(shù)數(shù)量和信信息量上上都較原原有二維維出圖方方式有很很大地提提高，經(jīng)經(jīng)過簡單單修改和和標注后后可用于于施工圖圖，如圖圖1-7所示。軸軸視圖和和斷面圖圖兩者結(jié)結(jié)合可以以更清晰晰、更直直觀、更更精確地地指導施施工，提提高施工工質(zhì)量和和工作效效率，縮縮短施工工周期。圖1-6 直流場場布置圖圖中抽取取斷面圖圖圖1-7 直流場場抽取的的斷面圖圖2 應用體體會及思思考采用三維數(shù)數(shù)字化設設計技術術能夠更更加直觀觀的反映映工程師師的設計計理念，尤尤其是在在直流場場等復雜雜配電裝裝置區(qū)域域的設計計中，能能夠合理理優(yōu)化設設計方案案，且設設計成品品能形象象的指導導施工，提提高工程程建設質(zhì)質(zhì)量和效效率。此此外，設設計人員員之間能能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)設計資資料的有有效共享享和利用用，在此此基礎上上減少了了因配合合疏忽而而造成的的差、碰碰和漏等等問題，提提高設計計質(zhì)量。3 結(jié)語電力工業(yè)是是資金和和技術密密集型產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，設設計作為為電力工工程建設設中的龍龍頭也在在不斷的的采用新新技術提提高設計計能力和和設計質(zhì)質(zhì)量。三三維數(shù)字字化設計計技術在在國內(nèi)電電力設計計行業(yè)中中的應