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摘要:本文介绍了Bentley公司推出的三维软件Substation, BBES, BRCM.

介绍了电气方面三维软件的设计流程，通过抽水蓄能典型设计电站实例对整个设计流程进行了详细的介绍，文中详细阐述了三维设计的优势，并对三维设计的前景进行了展望。

关键词Substation, BBES, BRCM, 三维设计，ProjiecWise协同平台

1 前言

在水电站的设计中，现有的二维设计工具在表达复杂空间布置时，表达深度和直观性的局限性日益凸显。二维设计平台无法满足多专业协同设计的要求，避免各专业设计产品之间“错、碰、漏”的协调工作量很大。随着业主要求的不断提高，各集团公司都大力开展三维设计。

在这个背景下，近两年，中南院大力开展三维设计工作，确定了Bentley公司作为我院三维软件的提供商，并在拖巴、溧阳、琼中、龙盘、抽蓄典型设计、桃源水电站、益地水电站等多个电站开展三维设计，取得了比较显著的成果，其中电气部分作为整个三维项目的一个重要组成部分，在三维设计中也取得了较为显著的成果。

本文主要介绍抽蓄典型水电站设计中电气模块三维软件的应用。

2 工程概况

应国网新源控股公司邀请，同时为了我院逐步推行抽水蓄能电站标准化设计，深入贯彻全生命周期设计理念，我院采用三维可视化协同设计系统，开展了抽水蓄能电站地下厂房及开关站设备布置典型设计工作。

抽水蓄能电站是我院一个三维标准化项目，从3月中旬开始，工程设计二院、机电处及数字工程中心近20名设计人员开始封闭展开三维设计工作，截止6月28日，全部完成了4×300MW方案和6×300MW方案的三维设计工作。

3、电气三维设计流程

电气方面此次三维设计用到了我院引进的全面三个电气三维设计软件，Substation、BBES和BRCM。

3.1 电气设备布置流程

电气设备建模及布置主要通过Substation软件进行设计。

主要设计流程如下：

1）Substation设备模型绘制

本次抽蓄典型设计项目对所有设备模型重新进行了绘制，根据厂家及照片资料，所绘制模型精细程度在历次三维设计中都是高的。

主要成果如下：

图1 发电机出口断路器GCB模型 图2 主变压器模型

图3 发电机模型 图4 SFC输出变压器模型

2）设备模型属性赋予，指定厂家型号、尺寸信息

图5 模型属性赋予界面

3）设备布置

在厂房结构基础上，将绘制的发电机、配电盘、发电机中性点设备、地面出线场设备模型布置到厂房相应位置，离相封闭母线、GIS设备等按电气设计需要组装在一起。设备布置过程中，通过参考其它专业相关设备管路，合理布置，提高工作效率。

总结下来该模块具有以下优势：

Ø准确完成总平面布置图的设备布置设计。

Ø数据库信息共享避免遗失错漏。

图6 Substation 软件数据库架构

Ø无缝集成工程内容管理系统（ProjectWise），与厂房、水机、暖通等专业密切配合，实时检查调整，有效避免错误设计。在ProjectWise平台下，各专业工程师间及时同步项目文件，共享设计信息，有效解决了传统设计中信息交互滞后和沟通不及时的问题。

抽蓄典型水电站三维设计主要成果如下：

图7 地下厂房、主变洞和母线洞电气设备布置图

4）导线挂接

Substation软件有个placewire模块，用于设备间导线挂接，完成总平面布置的3D导线绘制、绝缘子选型、布置，金具选型、布置。主要操作流程如下图：

图线挂接操作流程图

出线平台设备间导线挂接成果如下：

图9 开关站及出线设备布置图

3.2 电缆桥架设计流程

电缆桥架设计在以前的三维设计中都没有涉及，作为电气三维设计的一部分，全厂电缆桥架设计是不可或缺的，本次抽蓄典型水电站设计在进行电缆桥架设计时选用了Bentley新推出的BRCM软件进行设计，该软件能直观、方便的进行桥架设计。

BRCM软件提供了托盘式、梯式和槽式3种类型的桥架，导入了部分常用的厂家桥架尺寸，并且支持桥架自定义定制。电缆桥架布置方便，可以自动添加弯通、三通和四通。并且可以通过线条自动生成桥架，各种弯通、三通、四通自动连接，方便智能。另外桥架配件也可以用自动添加和手动添加两种方式添加。

BRCM设计全厂桥架设计流程如下：

1）根据厂房设计，规划桥架走向，选定软件自带的桥架进行设计布置。

2）在对桥架布置完成后，还可以添加托臂、工字钢等，按照设计要求，放置在适当的高程。在布置时避免与水工和其它专业结构碰撞。

桥架相关成果图如下：

图10 地下厂房桥架总布置图

3.3 照明布置

照明设计需要大量的灯具、开关插座等设备，BBES中我院已经绘制了一部分灯具、插座、开关模型，在本次抽蓄水电站三维设计中，主要用到了厂房照明灯具布置。

在实际应用中，BBES软件还提供了照度计算的功能。BBES集成了RELUX专业照度计算软件，。作为双向照度计算软件，有以下几点优势：

1、大大减少因为人工计算房间面积产生的错误

2、数据的相互导入导出都是自动的，减少人为干预错误

3、 Relux数据库完备，可以方便查阅照明灯具的负载或者外形尺寸

4、计算完灯具数量后，BBES绘图自动完成，不需要重新画图

计算布置完毕以后，可以生成照度计算表。

图11 照度计算表

4 碰撞检查

Bentley软件提供了碰撞检查功能，能够准确的帮助工程师定位项目中各专业的碰撞情况，并将碰撞检查结果直观的反映出来，排查方便。提高设计质量，有效减少后续现场设代的工作量。

5 生成施工图纸

三维软件可以通过动态切图，DEM切图的方式切出二维图，然后通过软件自带的标注功能，按照中南院统一的出图模式，标注样式进行出图。

首先利用已经建好的图框建立图纸文件，将需要出图的视图进行尺寸标注，对视图属性进行相应设置。然后将视图设置成合适的出图比例添加到图纸文件中，后在图纸文件中对视图进行文字注释。

在图纸中，可以添加不同比例的视图，和明细表、设备表等，还可以直接将CAD文件参开导入到图纸中使用。

以下为一些出图实例

图12 水轮机层及副厂房桥架二维出图

图13 主变洞桥架二维出图

图14 母线洞桥架二维出图

图15 副厂房桥架二维出图

6 总结

在抽蓄典型水电站设计过程中，我院电气一次专业一次将三维软件各模块全面使用，并将三维成果一部分应用到施工图纸。初步解决了以往三维只用于效果展示、出图难的问题。在后续的工程中，将不断深化，逐步扩展到电气设计的各个领域和阶段，精确产品设计，缩短设计周期，提高设计效率和质量。

6.1 三维设计的优点

相比传统的二维设计，三维设计不仅是画图手段的改进，它对于整个设计各个环节都有着显著的改进。工程师在搭建三维模型后，可以直观的将整个系统展现在业主面前，而不仅仅是单调的二维图纸。业主可以生动形象的根据模型提出修改意见，对整个电站前景有个较为清晰的展望。

设计师也可以根据模型，对整个系统的合理性进行分析，有利于完善设计方案，减少重复改动工作量。

三维设计成果可以帮助设计人员和决策是人员在项目工程动工之前全面准确的掌握其技术要点，尽早发现设计错误和缺陷，并及时提出可行的修改意见，避免工程建设中出现问题和可能造成的巨大损失，有助于优化设计方案，缩短设计与施工周期，加快整个项目设计开发的进程，对工程指导性意义很强。三维产品的直观性也能促进设计方与业主和施工方的良好沟通。

6.2 三维设计的不足分析

虽然三维设计的开展在我院已经取得了一系列成果，但是在从三维向二维出图方面还是有不足之处。

虽然我院已经摸索了一些出图的方法，但由于软件本身的局限性，在出具图纸时对机器性能依赖性较高，由于软件公司对端口开放有限，软件的二次开发也存在一定困难，行业的本地化，不同客户的一些个性化需求目前还无法得到满足。

电气专业由于其专业特殊性，在原理图的出具方面，目前的三维软件暂时无法满足其智能化需求，我院正在着力于Bentley开发商合作，研究基于Bentley平台的厂用电模块，这个模块的开发，将有效解决电气原理图不能自动出具的问题。

虽然三维软件目前还有一些不足之处，但是它前瞻的设计理念代表了未来设计的方向。