Bentley三维电气设计软件在发电工程中的应用

Bentley三维电气设计软件在发电工程中的应用

洪敏

湖北省电力勘测设计院有限公司湖北武汉430040

摘要：Bentley公司的Substation、BRCM和BBES等电气设计软件涵盖了电气一次原理图设计、电气设备建模和布置、电缆桥架设计、电缆敷设、照明设计等功能。本文以100MW重油发电厂工程数字化设计为例，探讨了Bentley系列软件在发电工程电气设计中的应用，阐述了数字化电气设计的突出特点，体现了数字化设计的先进性与实用性。

关键词：发电工程；数字化设计；电气设计；协同设计

1.前言

随着设计技术的不断发展，对设计精度、设计效率的要求不断提高，数字化设计方式已经广泛地应用于发变电工程设计中。基于三维设计模型可以更加直观高效地表示出发电厂的空间结构和设备布置，便于各专业完成协同设计、碰撞检测等工作。并为设计后期的工程建造、运行维护等阶段的管理提供强大的数据支持[1]。

本文基于我院数字化设计平台，结合发电厂项目电气专业数字化设计实例，探讨了Bentley系列电气设计软件在电气设计的应用和研究。

2.项目背景

诺瓦布甘杰重油电厂位于孟加拉西部的诺瓦布甘杰市，总装机容量100MW。该电厂项目用于向孟加拉国家电网输送电力，以带基本负荷为主，并参与调峰运行。电气专业采用数字化设计方案主要包括132kV屋外配电装置、主变压器区域、柴油机房以及主控楼照明布置设计、厂区电缆通道设计以及电缆敷设。

3.数字化设计平台

湖北院数字化设计平台以Bentley公司的Microstation为基础设计平台，由机械、电控、土建等专业设计平台组成，实现了多专业工程分析、计算以及数字化协同设计。数字化设计体系结构图如下图所示。

图2电气专业数字化设计方案结构图

3.2协同设计平台

基于PW的协同设计平台解决了：公共资源共享和唯一性的问题、文档存储结构的问题、远程异地协作的问题、工程内容的快速查询，检索的问题、图档在工程过程中的受控问题、集成及管理CAD制图标准的问题、沟通和过程记录的问题、文档的版本管理、文件及版本间的参考问题、对设计文件的批注问题、三维模型浏览，碰撞检测的问题，以及各种管理、设计工具高度集成，数据交互[2]。孟加拉重油电厂项目基于PW建立的工程文件目录树如图所示。

图3PW文档层次结构图

3.3电气专业模型库建设

Substation（ss7）平台提供了电气设备参数建模工具，可对多种常用电气设备进行快速建模。

电气设备模型存储于模型库，建立清晰的目录层级有助于模型的快速查找、调用、修改等工作。我院采用：模型维度—设备类型—厂家分类—电压等级—设备型号的模型存储结构。

4.电气设计

4.1系统图设计

基于Substation建立电气设备三维模型库以及系统符号库，可将系统图设计中的典型间隔制作为符号集，便于同类或相近工程的复用、修改。同时，以数据驱动的数字化设计方式，还可将二维符号和三维模型进行关联导航，可迅速查找、定位原理图符号在三维模型中的设备。

4.2厂用电设计

设计负荷提资导入Substation平台后，根据负荷自动计算负荷电流，并根据内置的配置规则，选择相应的断路器、电流互感器、电缆等型号。根据内置的规则，可以进行自动组柜，后期设计人员根据需要能手动进行调整、补充，能根据规则自动生成进线开关，母联分段开关。当负荷分配完成后，接线图根据配置规则，可以一次性自动生成配置接线图。

根据负荷提资，确定厂用电系统中的变压器及各配电段的层级结构并建立关联，在配置过程中可以建立工作段与工作段之间互为备用的关系，上、下级工作段之间的关系等。

4.3配电装置设计

基于Substation参考轴线文件、机械、土建等三维设计模型，调用模型库的电气设备并匹配对应的设备属性，可快速完成配电装置的布置设计以及导线布置等工作。

基于三维模型，设定合适的剖切深度和方向，可以得到指定区域，相应深度的完整设计模型，再将剖切的模型进行沿指定方向投影，即得到不同角度的平面视图，加上相应的设备标注，尺寸标注，即可得到相应的施工图。

4.4桥架设计与电缆敷设

BRCM设计平台中，可基于参数化建模方式建立了电缆桥架、电缆沟、竖井、支吊架等，完成电缆通道的布置设计并进行电缆敷设。电缆敷设主要包括电缆桥架电缆沟模型布置、电气设备三维建模、电缆清册编制、电缆自动敷设、剖切施工图等阶段。BRCM软件提供了托盘式、梯式和槽式多种类型的桥架，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，可以通过线条自动生成桥架，各种弯通、三通、四通自动连接。通过多种算法可自动计算电缆起点到终点的最优路径，同时准确计算出电缆长度，模拟敷设电缆。

将电缆清册整理成BRCM系统默认格式，并根据电压等级进行划分，导入工程文件中，根据相应规则可对电缆进行自动敷设，可计算输出电缆敷设路径及电缆长度表和电缆敷设路径及各段长度明细表。

BRCM可根据软件自动计算的结果，查看每段桥架的拥塞情况及敷设的电缆信息，作为参考的依据，供设计人员调整电缆敷设及桥架用量。通过剖切三维设计模型，生成相应的施工图。

5.展望

数字化设计作为现代化、信息化的设计手段，是今后工程设计、建设的趋势。数字化设计需要工程师转变设计习惯，将设计重心前移，大量的工作集中在前期模型库的建立、设计方案的选择，设计规则的定制等方面。只有通过不断地实践与积累，探索出适合数字化设计的流程和体系，制定相应的标准和规范，才能充分体现数字化设计的优势，进一步提升工程设计质量和效率。

参考文献：

[1]李文杰，付华臣，史欢.基于Microstation的变电站三维数字化设计[J].电气时代，2012（6）

[2]胡敏.基于ProjectWise的协同应用开发[J].中国勘测设计.2012（4）