6/6三維數字化設計技術在換流站直流場設計中的應用摘要：概要描述了直流輸電技術的發展，提出了換流站直流場設計所面對的需求和挑戰。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采用三維數字化設計技術的應用情況，尤其是在設計方案優化、專業資料共享、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：三維數字化；換流站；直流場；設計Applicationof3DDigitalDesignTechniqueintheConverterStationDCYardZHAOXiao-hui1，YANGMeng-meng2，ZHANGHu1，SHENWei-hua1，LIXue-peng1，YANGGang11NorthwestElectricPowerDesignInstitute,Xi’an7100752CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027Abstract：Thispaperintroducesthedevelopmentofdirectcurrenttransmissiontechniquesbriefly，andputsforwardnewrequirementsandchallengestodesigninconverterstation.Onthebasisofcomparisonto2Dtechniqueand3Dtechnique,thispaperindetailintroducestheapplicationof3DdigitaldesigntechniqueonelectricalspecialtyandcivilconstructionelectricalspecialtyintheconverterstationDCyard,especiallyoptimizationofdesignproposal,professionaldatasharing,collisioncheckandextractionplanecrosssection.Finally,thispapersummarizesexperienceon3DdigitaldesigntechniqueintheconverterstationDCyard.Keywords：3DDigitization；ConverterStation；DCYard；Design0應用背景直流輸電技術從20世紀50年代在電力系統中得到應用以來，由于其輸送容量大，輸送距離遠等優勢，已經迅速發展起來，尤其將電能從能源基地直接送到負荷中心的狀態下，直流輸電技術的優勢非常明顯[1]。直流場作為換流站中的重要配電裝置區域，具有設備種類多和設備布置復雜等特點。而直流場電壓等級多、電極形狀復雜等都對直流場的設計提出了更高的要求，尤其對空氣間隙凈距測量、碰撞檢查和設計方案的優化都提出了新的挑戰。1三維數字化設計技術的應用1.1三維數字化設計的特點目前常規的設計手段主要是依靠工程師的空間想象力和基本二維繪圖技能完成三維空間設計，不僅帶有局限性和特殊性，且在工程進度的約束下對詳細布置的經濟性和優化缺乏控制，效率也比較低。并且傳統的設計中，各專業之間只是通過互提的數據實現資料的交換，專業設計工作是在相對獨立的范圍內開展，專業之間信息共享程度較低。直流場設計是在滿足直流場電氣接線和不同電壓等級空氣凈距要求等規范的基礎上，依據設備外形尺寸而作的布置設計，直流場電壓等級多、電極形狀復雜等特點對如何優化直流場設計方案提出了新的挑戰[2]。傳統的二維設計，各個專業、各個設計人員溝通和協同工作的效率不高，難免會出現一些碰、漏問題。三維設計中，各個專業設計人員在一個協同的環境下建立一個三維模型，而這個模型又是全信息、立體、可視、多方位查看瀏覽的，設計人員就容易發現問題，再通過碰撞檢查，可以檢查出專業之間的碰撞，將設計中差、錯和碰等問題降至最低，大大提高設計質量[3]。1.2三維數字化設計的應用在某換流站直流場設計中，電氣專業依據電氣接線圖和設備外形尺寸初步布置了直流場設計方案，然后專業內部在三維布置模型的基礎上對設計方案進行了評審。在優化了初步設計方案后，電氣專業向結構和總圖專業提交了設計資料，保證了相關設計工作的順利開展。結構設計將電氣專業數據資料在Staad軟件中建模分析計算，并將構架和避雷線塔等的主體三維模型直接導出，節點板等細部構件在結構專業設計軟件中完善，完成了構架的三維設計，并將設計成果返回給電氣專業校核。在設備支架的詳細設計階段，將復雜設備支架模型采用三維數字化設計手段反映，如極線雙靜觸頭隔離開關其動側和靜側支架的相對關系就比較復雜，采用三維設計如圖1-1所示，使設計意圖更加直觀和清晰。圖1-1直流極線雙靜觸頭隔離開關支架示意圖電氣專業在防雷計算的基礎上，利用土建專業構架和避雷線塔模型，將直流場防雷布置采用三維數字化方式展示，如圖1-2所示，使直流場比較復雜的避雷線布置更加形象和直觀，使施工單位在此基礎上能夠充分理解設計圖紙中的信息。圖1-2直流場避雷線布置電氣專業采用三維數字化設計能夠更方便的進行帶電距離校驗和硬碰撞檢查等工作。電氣關鍵點的帶電距離校驗（軟碰撞）可在三維布置中直接量取，如圖1-3所示。與傳統二維設計中依靠設計人員的空間想象力和復雜計算相比，提高了校驗的效率。電氣設備相對位置關系在滿足空氣凈距規范要求的基礎上，可進行布置的進一步優化，優化后的直流場布置如圖1-4所示。圖1-3直流場帶電距離的校驗圖1-4優化后的直流場布置對于傳統的二維設計模式，各專業負責各自的設計范疇，極易發生溝通不到位，或考慮不周全而導致碰撞問題的發生。三維數字化設計中，各專業采用了協同設計，可以直觀地了解其他專業的設計內容，最大限度地減少或杜絕硬碰撞，如圖1-5所示，并且在設計階段將差錯及時改正，避免了現場的返工。圖1-5直流場硬碰撞的檢查區別于傳統二維設計方式，設計時直接對三維模型進行布置，然后通過三維模型根據工程需要任意的抽取軸視圖或者平斷面圖，如圖1-6所示。通過三維設計出圖從數量和信息量上都較原有二維出圖方式有很大地提高，經過簡單修改和標注后可用于施工圖，如圖1-7所示。軸視圖和斷面圖兩者結合可以更清晰、更直觀、更精確地指導施工，提高施工質量和工作效率，縮短施工周期。圖1-6直流場布置圖中抽取斷面圖圖1-7直流場抽取的斷面圖2應用體會及思考采用三維數字化設計技術能夠更加直觀的反映工程師的設計理念，尤其是在直流場等復雜配電裝置區域的設計中，能夠合理優化設計方案，且設計成品能形象的指導施工，提高工程建設質量和效率。此外，設計人員之間能夠實現設計資料的有效共享和利用，在此基礎上減少了因配合疏忽而造成的差、碰和漏等問題，提高設計質量。3結語電力工業是資金和技術密集型產業，設計作為電力工程建設中的龍頭也在不斷的采用新技術提高設計能力和設計質量。三維數字化設計技術在國內電力設計行業中的應用正在不斷發展，雖然目前三維數字化設計技術和設計軟件都還有需要改進和完善的環節，但我們期待在今后的工程設計中進一步深入開展三維數字化設計實踐，為數字電網及智能電網的建設夯實基礎，為我國的電力發展貢獻自己的力量。參考文獻[1]趙畹君.\o"高壓直流輸電工程技術