Bentley软件在变电站三维数字化设计方面的应用与探讨

1、爱三维数字化设计扮是未来变电工程熬设计的趋势，通鞍过精细化协同工芭作，能够大幅提皑高设计质量和效耙率。通过工程应昂用中的实际经验拔，总结了三维精柏细化设计的特点盎。同时，半Bentley澳软件在变电站三颁维数字化设计中懊具备特有的优势佰，随着三维模型拔的积累以及软件肮的不断改进，将按会引领未来变电稗工程设计、建造蔼和管理等全寿命氨周期的数字化革板命。佰关键词：按Bentley阿软件；变电工程佰；三维数字化；昂协同设计；应用埃Discuss白ion on 把the App奥licatio芭n of Be昂ntley S啊oftware暗 in Sub背station凹 HYPERLINK /pr

2、int 绊3D胺班Numeric摆al Desi暗gn般RAN 哎Rui-jia俺ng埃State N班uclear 挨Electri背c Power柏 Planni皑ng Desi捌gn & Re艾search 爱Institu懊te罢，扮Beijing版 100095跋，拜China稗）佰Abstrac哀t颁： HYPERLINK /print 阿3D岸芭Numeric笆al Desi叭gn is t俺he tren案d of th碍e futur跋e subst啊ation d罢esign. 艾Through袄 elabor邦ate and跋 coordi版nated w坝ork, th

3、翱e quali翱ty and 艾efficie白ncy of 摆design 摆has bee鞍n great胺ly impr疤oved. W邦ith the柏 practi笆cal eng捌ineerin般g exper柏ience, 奥the cha阿racteri皑stics o皑f the 3摆D Numer敖ical De癌sign ar敖e summa奥rized. 爱Besides坝, the B拜entley 百softwar哀e has s扮pecial 按advanta坝ges in 矮the 3D 阿Numeric叭al Desi懊gn. Wit吧h the a版ccu

4、mula蔼tion of敖 3D mod爱els and版 improv把ement o跋f the B百entley 昂softwar安e, it w稗ill def敖initely俺 guide 胺the 3D 氨Numeric安al revo啊lution 霸of desi版gn, con搬structi霸on and 疤managem般ent in 哀the sub敖station碍 whole-艾life cy巴cle spa傲n.颁Key wor白ds靶：挨Bentley霸 softwa肮re; sub肮station肮 engine摆er; 3D Numeric背al; coo爱

5、rdinate哎d desig摆n; appl捌ication引言岸目前，变电工程耙的设计普遍采用矮的是二维设计手吧段，是依赖设计颁者的空间想象力摆和制图技能完成佰空间设计的，对邦工程总体空间布岸置的经济技术比叭较和优化缺乏控瓣制，很难适应坚埃强智能电网的要吧求班1凹。这种设计方法岸对设计质量缺乏办高效的控制，工耙作效率较低，难疤以适应精细化和罢信息化的需求。挨而当前电网业主败已明确提出三维袄设计和数字化移熬交的要求。采用拌三维设计和数字般化移交有着以下埃重要的意义。佰（霸1哎）可以做到精细般化设计，方便地柏进行三维空间的芭安全距离校验和败材料统计，避免稗碰撞。罢（罢2邦）可适应专业间艾协同设

6、计，各专敖业通过一个设计哎平台进行设计，柏提高了不同专业坝配合的效率，避暗免接口过程带来哀的错误。埃（案3八）数字化移交，巴集方案、数据于按一体的三维变电罢站模型可以为业般主提供真实的展百示效果，并形成搬完整的变电站数俺字化平台，实现拌变电站的全寿命拜周期管理，为工把程的后期维护和班改造提供方便，稗也为设计服务的暗延伸增值埃提供可能。三维数字化1.1 概念版三维设计是针对靶二维设计而言的坝，在三维设计中啊，所有变电站中昂的设备都是通过安三维模型展现的爸，可以更直观、俺精准地描述各类跋设备的空间关系稗。办而数字化设计则按要形成以数据库把为核心的设计成搬品的数字化体系百，实现与设计评艾审、设备采购

7、、邦工程建设招投标胺、现场施工管理扒、资产管理、生熬产管理等各个阶摆段的高质量数字俺化连接，并最终板形成一个终生存拌储工程信息的管瓣理平台，实现变拔电工程全寿命周懊期的数字化。啊1.2 懊三维数字化设计拌的内容搬三维数字化设计首先必须针对变懊电设计项目整体袄，涵盖变电工程翱设计工作的全部昂专业内容，对应拜于电气、土建、爱结构、水暖、场哀地等专业。挨基于强大的数据隘库后台，实现所八有结构化和非结奥构化设计数据的邦综合管理。通过搬设计工具分别进拌行二维原理图、罢三维设备布置、芭场地、建筑等的扮设计，完成电气啊、土建等相关计碍算校验和材料统稗计，出具施工图半纸。翱设计成果以数字邦化型式移交给施哎工、

8、运行、管理奥等各部门，达到版项目的全寿命周坝期管理唉2-4阿。斑2跋氨Bentley癌软件的应用搬2.1 岸软件介绍摆Bentley搬公司针对电力行芭业的设计工作拥笆有一套完整的解把决方案。颁首先，其三维设半计平台啊Microst笆ation败是按Bentley败公司面向全球基蔼础设施设计、建拌造和运营的旗舰扒产品，采用基于啊Parasol半id矮的三维模型技术敖和办Microso敖ft Dire扳ctX 3D矮游戏级的图形驱搬动技术，具备高笆质量的动画漫游疤、施工进度模拟巴等仿真功能。按Bentley把 Substa蔼tion唉则是专门针对变哎电站的设计工具叭，具有专业的、暗成熟的智能辅助吧

9、设计功能，能够叭保证在整个项目坝设计过程中设计搬数据的共享及继耙承，从而真正实吧现三维数字化协案同设计。并且，案设计数据可以传颁递到施工、采购鞍、运维等各阶段癌，是覆盖工程项奥目各个阶段的软办件系统罢5巴。斑图班1 Bentl半ey Subs稗tation敖软件界面唉Fig.1 I艾nterfac拌e of Be癌ntley S氨ubstati隘on班使用傲Bentley霸变电站设计软件吧Substat瓣ion埃，可以快速完成扳二维原理图设计拔，智能地进行三八维设备布置，较半为准确地在三维斑模型中表达挨带有弧垂的氨导线、连接线，昂并进行导线受力败分析，生成导线扒施工报表等设计昂工作。三维模型按

10、通过动态扳剖切可以办自动生成二维平捌断面图纸，满足按施工要求。在三背维设计中，二维按原理图、三维模耙型的布置和二维岸平断面均可以实爸时、动态、高效翱地关联，当发生奥设计修改时，只般需要在三维布置唉中进行调整，所皑有二维图纸都会碍自动刷新，而不摆再需要在平、断百面图上进行手动板调整，既避免了板人为错误的发生，又大幅度地提摆高了设计效率。熬此外，般Substat笆ion耙软件还可以完成懊防雷、接地、照扳明、电缆敷设、拜端子接线图等系傲统的设计，帮助八设计人员高质高阿效地完成变电站伴有关电气设计的凹部分。吧图翱2 癌三维防雷计算示熬意图爸Fig.2 S捌ketch o绊f 3D li颁ghtning

11、捌 protec笆tion蔼图敖3 霸三维接地设计示巴意图颁Fig.3 S肮ketch o矮f 3D gr昂ounding癌 design唉Bentley邦建筑和结构设计癌软件阿Archite拔cture办，八Structu靶ral扮和瓣BBMS佰，可以快速完成伴主控楼及相关土百木工程、建筑和搬水暖等专业的设埃计；借助矮STAAD芭软件则可以进行跋钢结构的分析计靶算和设计。班Bentley颁场地设计软件傲GEOPAK案可以帮助完成场胺地设计，并进行般土方量的计算和澳坡度设计。扳Project凹Wise哎是一款斑Bentley按的协同设计管理傲平台，贯穿设计岸始终，全面管理班工程设计的全部暗内容

12、，提资过程瓣，权限分配以及癌版本控制等设计袄中必不可少的环柏节。胺AssetWi瓣se拔是一款全面对所跋有通过特定方式败相关联的信息进案行统一管理的整拔体信息管理解决翱方案。通过这个跋平台可以将全部伴设计图纸及信息吧转化为具有逻辑鞍关联的变电站数霸据模型，网状关稗联业主方的应用稗系统，实现数字碍化移交。爸基于三维协同设搬计，在精细化的搬三维模型中，就肮能够精准地计算蔼带电体之间的空按间距离，有效地案避免由于带电距哎离无法满足要求胺而造成的设计失昂误。爸图瓣4 碍电气安全距离校拜验示意图绊Fig.4 S斑ketch o百f safet蔼y clear盎ance ch皑ecking伴同时，电气设备

13、癌与土建基础等设坝施的硬碰撞也能唉够自动校核。氨2.2 半设计过程斑首先需建立变电白工程的接线图或捌原理图，因为在跋Substat傲ion八的软件系统下，般三维图纸是以电绊气主接线为原则捌设计的，同一个埃电气设备在不同拔图纸中都使用同哎一个设备编码，啊具备同一个数据叭库的源，这是基瓣于数据库管理三矮维模型的基础，凹同时也是全寿命俺周期管理的关键白点。电气主接线爱的设计可以通过扳软件提供的短路般电流计算模块辅肮助设计。艾然后，建立所有隘电气及土建设备白的三维模型，建氨模精度按照出图按的要求确定，一霸般在满足精度要奥求的前提下避免背过于复杂的模型凹。哎三维模型创建之坝后，要根据工程败情况给每一个设

14、凹备赋予特定的属叭性值，这些属性跋一般应涵盖电气搬设备的工程编码癌及基本参数。其鞍中，电气主扮接线里靶同一个设备符号百所对应的三维模办型具有相同的工案程编码；而设备斑参数则应至少包背括设备型号、额背定电压、额定容版量、额定电流、背频率、生产厂家坝等信息。为了便于标准化以及其捌他工程的调用，搬扩充设备属性库埃和设备模型库是敖非常必要的。扒接着就是需要在靶三维空间布置所疤有电气设备、场疤地、架构、设备鞍基础、建筑物、邦电缆沟等实体，啊不同配电装置的安设备应分区域布疤置，这样不仅符柏合设计习惯，版也能够避免单个昂文件容量过大的按问题。所有区域瓣的文件通过参考癌方式进行拼接。跋设备布置完毕后暗，可以使

15、用自动鞍挂导线工具进行扒三维导线挂接。挨电气专业对全站拜进行防雷计算、般接地计算、岸安全净袄距校验，与土建叭专业进行碰撞校拌验等。扮工程应用情癌况罢3.1 把项目背景摆第一个应用的项熬目是扳660kV哎胶东换流站。宁扳东山东奥660kV瓣直流输电示范工哀程是国家实施西拔电东送的重点项佰目之一，于岸2010拜年办12挨月单把极建成矮投运，鞍2011爸年哎6啊月双唉极建成邦投运。本工程作八为我国唉660kV扮直流电压等级序胺列的第一回直流佰工程，在世界上澳尚无建设运行先笆例，工程的建设奥对于提升我国电隘网发展水平和设案备装备能力意义啊重大。颁设计是工程建设皑的斑“岸灵魂昂”笆，是工程建设的熬“奥龙

16、头摆”岸，为了保质保量搬全面完成该项目拜勘测设计任务，芭创建精品工程，跋并配合业主数字挨化移交的要求，暗进行三维数字化白设计是必不可少安的。懊通过三家电力设颁计院的通力合作澳，阿660kV暗胶东换流站工程百最终圆满完成了巴数字化移交工作岸，取得了显著的邦成果。按图板5 660k白V耙胶东换流站三维耙效果图搬Fig.5 3昂D rende板rings o暗f the 爱660kV 按Jiaodon扳g捌 conver昂ter sta笆tion阿第二个应用的项败目是甘肃天水靶750kV俺变电站的投标及懊初步设计工作。吧该项目是处于西碍北高海拔地区的皑超高压变电站，板通过三维数字化安设计，可以更直摆

17、观精准地进行高霸海拔空气间隙的罢校验，三维渲染拜效果图以及漫游哎动画均能为熬投标成果提供更板高水准的展示，埃丰富了设计手段白。昂图奥6 案天水俺750kV捌变电站三维效果背图办Fig.6 3捌D rende暗rings o鞍f the 爱Tianshu伴i搬 750kV 叭substat俺ion俺3.2 埃项目总结按通过以上项目的办应用，我们获得办了一些经验：耙(1) 拔获取详尽的技术哀资料是三维精细盎化设计的前提，岸只有输入资料的拌绝对准确，才能瓣保证三维设计的耙正确性。同时，搬这也是保证电气岸距离校验及碰撞白校验准确的依据隘。霸(2) 挨在伴Bentley扳的三维平台下，扳所有专业人员可半

18、以共同高效工作按，不再有繁琐的昂提资和校核过程半，提高了设计效吧率。笆(3) 柏三维模型宜按扮“岸专业组装翱般区域组装耙叭总装啊”矮的顺序依次按照袄参考的方式组装啊。伴(4) 叭设备属性库和设癌备模型库的建立艾是三维设计最复拔杂繁琐的工作过班程。经过工程的霸不断积累，新建敖工程的工作可以澳更方便地进行典傲型化调用。挨(5)癌设备模型需要按碍一定的规则来编矮码，这不仅可以稗适应肮Substat哎ion扳数据库检索的需翱要，同时也是进盎行数字化移交以办及后期业主维护笆管理的关键。哎(6) 鞍检查电气设备的扒安全净般距以及与其他专白业三维模型是否巴发生位置冲突（背硬碰撞）需要一按定的经验。分区爸域进

19、行带电距离摆校验是保证检查案没有遗漏的有效班手段。而硬碰撞爱检查应包括土建白结构或者建筑位蔼置是否冲突；电扮缆桥架是否与钢败结构、暖通管道耙冲突等。在检查罢的过程中，可将版设备的操作或者埃检修空间实体化拔，并通过硬碰撞拌检查确认其布置敖，如接地开关的癌动触头开合空间唉等。袄(7) 把在项目使用过程败中，各个设计终爸端的颜色和材质板库需要白统一，这会给三班维彩色渲染效果哀图的出具带来极爱大便利。把同时，疤Bentley啊 Substa叭tion瓣软件还有一些需啊要适应设计需求白进行完善改进的败方面：芭(1) 安多分裂导线的问敖题，目前板Substat跋ion案软件还无法解决盎四分裂及以上导霸线的

20、挂接。另外巴，挂点具有不同昂高差及水平偏移懊的导线，软件也办无法完美解决。扮(2) 凹不具备全站自动俺带电距离校验功扮能，而只能通过败关键点校验。办(3) 白部分金具的建模拔及连接存在不完扳善的地方。4结论靶三维数字化设计鞍具备高效、直观版、智能的特点，翱在适应变电工程盎日益复杂、设计办周期短暂以及数拜字化移交等要求肮的同时，完善了邦设计师充分表达矮设计思想的手段按，是促进项目更癌高质量、更快速度完成的助推器翱，也是实现变电工程全寿命周期拌管理的有效工具办。扮通过使用暗Bentley埃系列软件进行三白维数字化设计的扮尝试，总结出该哀软件在应用上的班一些优势与不足摆，在变电设计数跋字化革命的浪潮

21、稗中，设计师的水平与软件本身都班需要不断的发展啊与提高，共同推耙动变电设计行业凹的技术进步。疤参考文献：氨1 奥孙国凯，王亮，伴王剑委跋. 隘变电工程的靶三维化肮设计熬J.罢农村电气化，哎2008啊，瓣1疤（啊11摆）：叭10-11.爸2 百于明国，百严福章吧. 敖三维数字化设计胺在宁东埃半山东背660 kV瓣直流输电示范工碍程中的应用叭J.皑电力建设，百2011版，哎32摆（罢3芭）：背37-40.安3 翱王志毅坝. 半智能化三维变电哀设计平台的应用斑J.罢华东电力，拜2011搬，澳39靶（暗5扮）：哎750-752办.芭4 熬朱淑悦埃. 氨在三维工厂设计罢实践中积累行业傲标准元件数据库蔼J

22、. 绊工程与技术，扳2009八（翱1碍）：昂43-48.搬5 扳庄叶凯敖. Bentl矮ey岸三维工厂软件在把工程设计中的应疤用把J. 碍有色冶金设计与哀研究，八2009巴，办30澳（哎6办）：败108-109柏.测量放线：跋新一层施工前，奥首先就是平面、熬立面的测量放线摆工作，测量前仪扮器配备、测量人芭员的分工要确定爸。应遵守先整体皑后局部和高精度翱控制低精度的工绊作程序，要有严俺格审核制度，建靶立定位、放线自肮检、互检验收制昂度。搬各层楼面建立施挨工方格控制网，班将控制轴线及时蔼投影到楼面上，澳然后根据控制轴暗线作柱列线等细佰部放线，以备绑百扎钢筋，立模板半和浇筑混凝土之安用。稗每层高应有

23、竖向爱测量校核，垂直隘测量可扮用按1熬0摆办20K胺g盎重的特制线坠，矮用直捌径扮0.瓣5盎疤0.8m澳m癌钢丝悬吊，傲在鞍0.0搬0哀首层地面上以靠把近结构四周的轴阿线点为准，逐层袄向上悬吊引测轴败线和控制结构的拔竖向偏差。再用鞍经纬仪在地面上佰用倒镜法复测垂哎直度。熬 肮 澳层间垂直度测量颁偏差不应超笆过叭3m鞍m扒，建筑全高垂直斑度测量偏差不应稗超捌过瓣3H/1000盎0俺（八H瓣为建筑总高度）鞍。建筑楼层标高暗由首般层扳0.0袄0耙标高控制。层间案测量偏差不应超蔼过板3m哎m瓣，建筑总高测量八偏差不应超鞍过俺3H/1000隘0斑（暗H笆为建筑总高度）懊。钢筋的施工准备工作： 1耙)奥在

24、钢筋绑扎前应疤核对钢筋的钢号昂、直径、形状、盎尺寸和数量等是背否与图纸及开筋安表相符，如有错岸漏，应纠正增补傲。保护层应用强绊度等级高一级砼翱的水泥砂浆垫块艾垫好，垂直方向肮的垫块可预岸埋盎2艾0爸号铁丝。摆 2芭)傲平板或墙板的钢肮筋，在模板上划凹线，柱的箍筋在隘两对角线柱筋上氨划点，梁的箍筋按在架立筋上划点按。柱筋绑扎 1爸)啊柱中竖筋的搭接疤长度及数量应根懊据图纸及规范要凹求施工。半 2胺)艾箍筋的接头应交斑错布置在四角的扮纵向钢筋上，箍筋的转角与纵向叭钢筋交叉点均应白扎牢，绑扎箍筋佰时绑扣相互间应按成八字形。梁与板钢筋绑扎鞍纵向受力钢筋采板用双层排列时，伴两排钢筋间应垫唉直霸径碍澳25

25、m斑m暗的短筋，以保证霸距离。班箍筋的接头应交叭错布置在两根架爱立钢筋上，绑扎唉与柱箍相同。耙在绑扎板筋前先半在模板上按图纸版间距要求划点，靶后再绑扎。板的哀钢筋网绑扎在交叉点处每点应扎疤牢，绑扎时钢丝暗扣成八字形，以板免网片歪斜变形笆。板上的负筋要挨防止踩下，特别奥是雨篷、挑檐、板阳台等悬臂板要板严格控制负筋位阿置。暗板、次梁与主梁瓣交叉处，板的钢皑筋在上，次梁钢芭筋居中，主梁的癌钢筋在下。霸框架节点处梁顶敖上绑扎好后再落百位，顶部钢筋应巴有啊30m坝m哎的间距，以便砼柏的捣制。瓣梁板筋绑扎时应捌与水电管道预埋碍协调。俺钢筋位置的允许哀偏差：敖受力钢筋的排阿距矮5m扒m拌；百钢筋弯起点的位翱

26、置唉20m拜m癌；胺箍筋，横向钢筋艾的间斑距拔20 m敖m斑；俺预埋件中心线位按置邦5 m佰m败；邦受力钢筋的保护皑层；啊a哀：梁、唉柱癌5m安m爱；盎b板：颁板俺3 mm爱在施工时一切要按规程施工，注癌意安全，戴好安皑全帽。绑扎立柱叭，墙体钢筋，严澳禁沿骨架攀登上邦下，起吊钢筋下敖方禁止站人。模板的施工：剪力墙模板：胺墙板安装时应根板据边线先立一侧靶模板，临时用支稗撑撑住，用线锤叭校正模板的垂直爱，然后钉立挡。伴横档再用斜撑和笆平撑固定。后立班中间部分。为了啊保证墙体的厚度般正确，防止浇筑办混凝土的墙身鼓败胀，可傲用熬安1半2的螺栓拉结两侧罢模板，间颁距凹500 m昂m隘，纵横排列。柱模板：

27、版安装柱模板时，鞍应先在楼面上弹翱柱轴线及边线，耙同一柱列应先弹斑两端柱轴线及边哎线，然后拉边线哀弹出中间部分柱背的轴线及边线，坝按照边线先把底罢部方盘固定好，班然后再对准边线柏安装柱模板，为搬了保证柱模的稳氨定，柱模之间要凹用水平撑，剪力百撑等互相拉结固坝定。蔼为了防止在混凝班土浇筑时模板产肮生鼓胀变形，模艾外应设置柱箍，摆采用钢木箍，柱埃箍间昂距拔300m安m把。当柱截面大瓣于跋700 m半m隘时应在中间增加敖一排拉结筋，拉隘结筋矮用盎百12500 板m办m傲螺栓拉结。笆柱顶与梁交接处拌，要留出缺口，阿缺口尺寸即为梁办的高及宽，并在败缺口两侧及口底邦钉上衬口档。柱癌底留一清洁洞口败，把柱底

28、杂物清跋净待砼捣制前封笆好。梁模板懊梁模板主要由侧胺板、底板、夹木哀、托木、梁箍、拌支撑等组成，在按梁板底下顶撑间伴距不应大败于佰300 m吧m拜。夹木设在梁模埃两侧板下方，将败梁侧板与底板夹氨紧，并钉牢在支稗柱顶撑上，次梁坝模板，还应根据板支设楼板的搁栅爱的标高，在底板拔下面加上牵杠和案托木。在主梁和拔次梁交接外，应啊在主梁侧板上留霸缺口，并钉上衬敖口档。次梁的底坝板与侧板钉在衬邦口档上。支承梁模的支撑熬，用门式脚手架拜及叭半120 m矮m跋原木间距不大奥于捌1昂m半。帽木板用背8080 m办m唉。梁底搁挨栅碍8080 m奥m澳，间距不大爱于俺300 m邦m岸。佰为防止模板下口袄向外爆裂及中

29、部唉鼓胀，应在梁中把的中部用铁丝穿佰过横档对拉间安距哀300 m巴m哀。对拉铁丝在钢胺筋入模后安装，侧模的支撑应不岸大氨于俺500 m氨m哀。氨梁模板安装后，绊要拉中线进行检艾查，复核各梁模邦中心位置是否对伴正，待平板模板爸安装后，检查并班调整标高。当梁艾的跨度大稗于罢4扒m胺以上时，在梁模奥的跨中要起拱，跋起拱高度为梁高拌的挨2搬%矮佰3捌%澳。平板模板：鞍平板模按用埃18 m埃m叭夹木板，铺设在傲搁栅上，搁栅两隘头搁置在托木上凹，搁栅断版面跋8080 m摆m斑间奥距版300 m班m挨。平板模应垂直拌于搁栅方向铺钉氨。白平板模板安装时跋，先在次梁模板俺的两侧板外侧弹笆水平线，水平线懊的标高应为平板瓣底标高减去平板坝模板厚度及搁栅般高度，然后按水疤平线钉上托木，案托木上口与水平奥线相齐。再把靠肮梁模旁的搁栅先耙摆上，等分搁板吧间距。最后在搁板上铺钉平板模斑板。为了便于拆霸模，只在模板端肮部或接头处钉牢埃，中间可少钉。办分项模板允许偏凹差：矮柱、墙、梁、轴奥线位颁移版 蔼 3 m坝m爸柱、墙梁截面尺霸寸拜 霸 敖+2 mm 扒-5 mm拌每层垂直奥度巴 罢 蔼 3斑 mm爱表面平整叭度啊 巴 隘 5八 mm岸预埋管预留孔中扮心位败移懊 俺 3 m败m傲预留洞中心