摘要：我国电力行业的发展推动我国各行业发展迅速，同时关系到我国民生。传统二维图纸缺少立体信息，电缆敷设存在信息表达不清晰、长度不能精确统计、容易造成电缆交叉或纠缠等缺点，三维设计软件可搭建电缆通道的三维模型，实现电缆的三维敷设和图纸的数字化交付，有效解决传统二维设计的不足，优势明显。
关键词：变电站电缆敷设；三维设计应用
引言
我国电力行业的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，为我国基础建设贡献力量。目前在国内的变电站设计中，基本上都是在使用CAD软件等二维设计软件进行电缆敷设设计。在设计成品电缆清册中没有电缆敷设路径，在设计过程中由于没有填充率检查，无法知道电缆通道中电缆的空间占用情况。目前在精细化设计要求越来越高的大环境下，业主对设计的精细化程度要求越来越高，很多项目业主要求电缆长度更精确，设计成品电缆表中要有电缆的敷设路径。应用三维软件进行工程设计正好可以满足这一要求。
1二维电缆敷设设计存在的问题分析
CAD作为传统绘图工具，在各设计行业得到了广泛的应用。但正因为其通用性，决定了CAD只能作为基础绘图工具，而对于某些信息含量比较复杂的设计方面，CAD则显的力不从心。对于变电站内的电缆敷设，CAD只能表现支、吊架及电缆的路径走向，而对电缆长度、材料统计及容积率控制等仍需设计人员按经验估算，达不到优化设计的效果。1.对于高压电力电缆，CAD只能表现电缆路径走向，无法实现分层分区敷设，具体表现为图纸上无法反映电缆在支架上的分层敷设信息，施工时电缆走向随意，造成电缆交叉或纠缠，不仅影响美观，也给后期运维造成不利影响。2.二维图纸无法准确描述电缆在空间中的实际路径，无法准确计算电缆长度，设计人员只能凭经验估算，误差较大。3.电缆桥架遇到梁、柱等障碍物时如何处理在图纸上无法明确，而且二维图纸缺少与其他专业的综合校验，易出现与其他专业管线碰撞的情况。
2三维电缆敷设设计概述
三维设计的全称是数字化三维设计。数字化设计是基于计算机的硬件、软件以及网络信息环境、通信技术，以三维模型为基础，以数据为核心，按照协同设计流程有序地开展工作，实现对产品的设计、分析、研究、制造、评估等一系列过程进行全面的模拟，以达到设计具备可视性、协调性、优化性等特点的设计过程和设计方法。目前由于对设计精细化的要求越来越高，在国内的设计院中三维电缆敷设设计已经在发电工程的涉外项目中和核电项目中广泛应用。重点大中型火力发电工程也基本要求设计院要成品电缆表必须带有电缆路径，电缆路径中包括电缆所在的层号。但是变电站设计相比发电设计简单，很少有业主要求进行三维电缆敷设设计。在国外的设计院已经普遍使用三维设计电缆敷设完成发电、变电等项目。随着计算机硬件水平的不断提高，计算机运算速度越来越快，也给使用三维电缆敷设设计创造了条件。
3变电站电缆敷设三维设计的应用
3.1 三维设备入口点的设置
根据工程实际情况，结合不同设备安装特点，设置电气设备电缆入口点。通过设备接入点的设置，各设备接入点覆盖电缆敷设路径，确保各设备线缆的顺利接入，并与工程实际一致，保证光缆/电缆用量的准确统计。
3.2 GIM三维协同设计优势
较传统的二维设计，基于GIM（电网信息模型，简称 GIM）的三维工程设计更易建立起建筑物的模型，在三维设计过程中更直观清晰的看见整个项目模型；同时采用参数化设计，同步自动更新，并且能够从模型自动生成所需的设备明细表和相关图纸，推动了数字化设计技术的广泛应用，使设计成果正逐步从工程设计图纸向数字化设计成果过渡。GIM技术具有信息共享、协同设计、直观性等特点，改变了传统模式的设计流程，一个模型可以多人或者多专业同时进行，并且能够实时同步他人的设计，避免设计上冲突；同时还具有碰撞检查等功能，避免施工中出现建筑物与桥架碰撞等问题，保证电力输送的安全性。
3.3 低压电缆的三维敷设
低压电缆的数量远远多于高压电力电缆，常规二维设计时需要花费大量时间规划电缆路径，检验电缆支架及竖井设计是否合理，容积率是否符合要求等。针对上述问题，利用BentleyRacewayandCableManagement（简称BRIC）软件可做到一定程度上的优化。BRCM软件可以方便的绘制低压电缆沟和电缆桥架的三维模型，软件能够读取导入的清册中每回电缆的起始点和终点，根据预设的电缆沟容积率和电缆排列方式，自动选择最优路径，逻辑判断电缆沟及支架设计是否满足光/电缆敷设要求，准确计算得出每根电缆长度，自动生成材料清册。
3.4 实际应用
以某变电站三维电缆敷设的应用概况为例。先制定了一个工作流程，然后进行三维电缆敷设工作并且进行总结。1.某变电站概况辽宁某500KV智能变电站，主变压器容量及数量本期新建2×1000MVA；远期4×1000MVA。电气一次专业负责设计的范围为：站内电气一次设备的选择、布置和安装，全站防雷接地、照明、交流380V站用电系统、电缆敷设、电缆设施防火封堵和全站建筑物电气设计等。施工图成品中与电缆敷设相关的有站区及屋外配电装置埋管布置图，动力电缆及控制电缆敷设图，光缆和尾缆敷设图，电缆清册。2.在三维电缆敷设工作流程下总结首次三维电缆敷设在变电站中应用时，发现其有很多不足之处。经过实际参与人员集体讨论。有两步校核流程，由于在这次实际应用过程中发生了盘柜编码错误和开关柜列表错误，为了避免类似错误的发生，在建立用电设备和批量埋管时，都要同事之间相互校核，提高准确率。流程中电缆通道的建立和导入电缆表可以同时进行，这两项工作互不干扰，如果有多人参与这项工作的话，可以由不同的人，同时进行，提高工作效率，例如一人建立电缆通道，另一人导入电缆表。给有特殊要求的电缆增加电缆路径必经点工作。另外在这次应用中发现220KV的电缆没有一直在220KV的电缆沟中敷设，而是选择了另一条路径更短的电缆路径，如果提前把必经点设置完毕，可以最大可能的避免类似的问题发生，减少后面手动修改电缆路径的工作量。
3.5 自动生成电缆清册
三维设计软件相对CAD软件最大的优势是带有数据库功能，能够存储电缆的起点、终点及路径中所经过的每一段电缆沟或桥架的编号，能将需要的数据导出自动生成电缆清册。自动生成的电缆清册不仅长度准备，而且能附带电缆经过的每一段路径的编号，为将来电缆的维护、检修工作带来很大的便利性。
结语
三维电缆敷设设计相对于传统电缆敷设设计，能够解决不能自动进行电缆通道填充率检查、电缆表中没有电缆路径以及电缆长度不准确的问题，具有设计更加精细化，设计过程可控，更加直观，容易校核，成品质量更高等优点，缺点是相对于传统电缆敷设设计，需要有完善的三维模型，相对准确的设备布置信息及详细电缆端接信息，前期耗时更长。三维电缆敷设可以做到很多二维电缆敷设无法实现的功能，例如让设计的电缆路径极为精确，电缆表中连电缆所在层号都可以体现，这次尝试是在实际项目中第一次运用这项技术，前期三维设计准备不足，导致目前工作效率不是很高，工作效率相较于成熟的二维电缆敷设有待提高，在进一步完善相关设计流程及要求后，相信三维电缆敷设将大大提高工作效率。
参考文献
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