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福州1000kv变电站项目案例

 

 

福州 1000kV 变电站项目案例



 

 

 

 

项目概况

三维技术在设计阶段的应用

 

福州 1000kV 变电站是华东 1000kV 特高压主网架的重要枢纽点。工程

在工程的投标及初步设计阶段、施工图设计阶段、数字化移交阶段和

 

占地面积 15 公顷,总投资 21 亿元,工程面临着站址地形复杂、征地

项目建设阶段,应用 Substation, Promis•e 等软件开展各专业的数字化

 

拆迁困难、大风及台风多发以及两个设计院多专业设计协同 等技术复杂、

三维设计,并使用ProjectWise 完成对本工程设计过程及设计成果的管理。

 

难度大的特点。

 

 

 

在投标和初步设计阶段,独立完成了全站设计,建立了全站逻辑和布置

 

西南电力设计院在进行本项目的数字化三维设计时,主要基于 Bentley

模型,优化了布置方案,基于模型自动生成了全站配电装置的二维图纸。

 

产品线,涵盖了参与变电工程 设计的各专业设计功能,实现了各设计

在初步设计模型的基础上,建立了施工图阶段的逻辑和布置模型。开展

 

阶段各专业的数字化设计及出图。本工程的投标、初设、施工图和竣工

了场平设计及土石方平衡计算、结构设计、配电装置设计、电气二次线

 

图设计均在平台上完成,按照西南电力设计院数字化组织保障体系要求,

设计、电缆精细化敷设、建筑和水暖设计。完成了全站主要设备设施的

 

完成了本工程的角色定义、流程定制、内容管理、过程控制和专业协同

标识编码,出版多册施工图纸。

 

设计。

 

 

 

1)总平布置设计

 

项目三维设计实施方案

在本工程布置设计阶段,基于测量专业提供的数字化地形曲面完成了

 

高程分析、坡度分析,通过精确的土方计算比较,确定最优的总平布置

 

1)采用先进的 Bentley 变电站三维设计解决方案建立福州站的三维设计

方案后,提交各专业分别进行相关设计,创建了包括电缆沟等精细化

 

模型,包括逻辑模型和布置模型,模型的颗粒度合理,满足三维

场地地下设施,与各专业模型一起完成全站碰撞检查,减少了设计差错。

 

设计、出图及移交的需要。

 

 

2)基于各类数字化三维设计技术标准,固化了设计流程和质量管理


高程和坡度分析

 

体系,保证了设计质量。

 

3)基于三维协同设计流程,在平台上实现专业内的并行设计及专业间

 

的协同设计。

 

4)实现工程的全面数据管理,确保工程数据的完整、正确、合规、

 

安全和唯一,从设计、采购、施工,到运行维护,均使用同一套

 

工程数据。

 

5)基于数字化校审流程,加强数字化设计过程的管控,增加了 数字化

 

设计方案评审、模型校审和数据库校审,通过校审前移和事前指导,

 

固化各阶段设计模型,减少设计返工。

 

6)基于工程三维设计模型生成的钢结构、端子接线、配电装置、电缆

 

敷设图纸可直接用于指导现场施工,设备材料清单可直接用于物资

 

采购。

 

7)工程的数字化模型包含逻辑、布置、编码及各类属性信息,以i-model,

 

3D PDF 及 Smart PDF 等格式提交给建设、施工、监理、设备厂家等

 

单位指导现场施工安装。

 

8)按照国网公司《电网工程数字化设计成果移交数据实施细则》 和

 

西南院编制的《福州 1000kV 变电站三维数字化设计移交细则》,

 

完成本工程数字化移交的数据准备工作。

 

2)结构设计

钢结构设计方面,在本工程的项目定制阶段完成构架种子文件、图纸及报

表模板创建,布置设计阶段建立了 1000kV 构架精细化模型,深度达到

了工厂加工下料要求,基于模型生成了构架施工图,深化了节点设计,并对钢结构材料的截面、数量 、材质、长度、面积和质量、螺栓等参数进行了精确统计,满足业主柔性出图要求。

配电装置三维设计流程示意图

 

基于工程数据库进行了智能接线图设计,接线图中的符号 与三维设备同时指向同一数据源,建立起严格的关联关系,从根 本上保证逻辑接线与布置模型的一致性。

  1. kV 构架数字化出图

混凝土结构设计部分,本工程深化了混凝土结构的钢筋三维设计,建立了1000kV 构架 基础钢筋三维模型。钢筋三维模型为钢筋1:1 的实际放样,提供 了钢筋加工所需的完整信息,为基础钢筋的精确统计提供了依据。

 

1000 kV 构架基础三维钢筋模型及施工图

3)配电装置设计

 

配电装置三维设计主要使用 Substation 软件,建立了全站的 逻辑模型和布置模型,基于三维设计模型,生成轴测图、 平面布置图、断面图、设备安装图、设备材料汇总表等。

 

 

 

智能接线图设备属性

 

基于配电装置布置模型,抽取了配电装置轴测图,为施工及监理 人员展示更为直观的设备、导线及土建设施之间的空间占位关系。 通过对三维布置模型的剖切,抽取了二维图纸。进行了安全净距 校验和三维防雷校验,验证了布置设计的合理性,优化了防雷设计。

三维模型生成二维图纸

安全净距校验和三维防雷校验

 

4)二次线设计

 

电气二次线主要基于 Substation/Promis•e 进行电气二次原理图设计,自动生成端子排图、电缆清册、端子接线表、测点清册、电缆接线表。

电气二次线数字化设计

本工程以屏柜为单位,对电气二次原理图进行了数字化设计。 原理图中的端子信息、回路信息和电缆信息均可同步保存到项目数据库,对侧设备接线信息通过数据链接自动生成,端子号、回路号均可实时更新,保证了图纸数据的一致性。

1000 kV 配电装置二次线原理图

 

端子排图可通过提取原理图接线信息自动生成,端子排除回 路号、电缆编号和电缆去向外,还包含电缆型号和备用芯,为施工接线提供了方便。通过配置报表模板提取工程数据库信息, 可生成多种工程报表,如电缆清册、电缆接线表、测点清册和 端子接线表。

 

 

5)电缆精细化敷设

 

运用数字化设计软件,可对电缆通道和电缆路径进行规划和三维建模,可以依据电缆通道数据、电缆连接数据和设备坐标按照设定规则(最短走线、设定容积率、电压匹配等)完成电缆敷设。生成通道断面示意图、电缆汇总表,实现电缆的分层和电缆长度的自动统计。

电缆分层敷设图

 

6)建筑和水暖设计

 

本工程采用 BIM 理念在项目定制阶段完成了建筑构件库、水暖构件库的工程定制。在布置设计阶段建立了主控通信楼建筑模型,并基于模型完成了建筑施工图。供水和暖通专业在布置模型上进行水暖设施的布置,并基于统一模型进行协同,采用协同工具自动完成孔洞提资,协同开洞的应用简化了提资流程,确保了数据的准确传递。

 

主控通信楼三维设计模型

 

 

数字化移交

 

本工程数字化移交是将全站三维设计模型发布为三维信息模型 i-model,以 i.dgn 格式完成工程三维设计模型的交付。

用于数字化移交的 i-model 模型

 

 

三维技术在建设阶段的应用

 

基于 Bentley 数字化设计平台,可将三维设计成果发布为移动终端用的 i-model 模型、3d pdf 和 Smart pdf。可用于现场施工指导及设计交底。

 

1)工地服务质量

 

本工程精细化设计图纸信息详尽,为现场施工提供了精细化指导;基于三维模型生成的轴测图直观清晰,便于工程人员读图;精确的材料统计便于建设部门采购,也有利于生产厂家按图放料, 缩短生产周期。同时,还基于工程数字化模型,进行了全站施工进度模拟,制作了构架吊装、 1000kV GIS 设备吊装等指导视频,为施工运维提供参考。

                          i-model 和 Smart pdf 对现场施工的指导

 

2)三维可视化施工进度管理

 

设计相关数据信息能与 Project/P6 等进度管理软件衔接,通过定制的平台间接口,将进度管理软件的工程建设进度(即时间轴)导入 到三维漫游平台中,形成具有可视化施工管理能力的四维变电工程管理平台,能根据施工管理的要求,在工程模型上实时动态地查看计划与工程实际进度,实时地对施工进行调整,科学地调整和控制工程的施工进度。

 

 

 

 

出图质量和效率

 

 

运用三维设计手段建立了福州站(A 包范围)完整模型,包含了各专业丰富的工程数据信息,基于模型由程序自动生成任意 指定空间的平断面施工图。基于项目 EIM 模型的数字化出图,具有数据对象化、智能化、关联修改的特点,这样的出图方式很 大程度提高图纸的准确性,解决了传统出图模式下出图质量与 出图效率之间的突出矛盾。

 

1)图纸的数据对象化

 

数字化设计基于工程数据库,将接线图中的符号与三维设备同时指向同一数据源,建立严格的关联关系,使其具有智能性。 当任意接线符号或者三维设备发生变化时,对应的数据项便会发生变化,数据源对应的其他信息(接线或者三维布置)也会 对应修改,从根本上保证了接线与三维布置逻辑一致。

 

2)出图的智能化

 

建立的变电站三维设计模型,由工程数据库支撑,具有详尽的设备设施信息,设计人员只需要专注于工程设计模型,基于工程数字化模型,自动生成接线图、平断面施工图、安装图以及各类工程量 清单,大幅提高出图质量和效率。

 

3)图纸关联修改

 

由三维模型抽取二维图纸的方式从根本上保证了各平断面施工图严格的逻辑一致。当设备布局发生变化时,所有平断面图纸可以 同步更新,不会发生遗漏或者矛盾的情况。一方面,这种工作模式将设计人员从各平断面对应的抽象思考方式中解放出来,设计人员只需要专注于直观的三维布置和校核;另一方面,三维 施工图很好的解决了平断面图纸的对应性,并且做到了图纸的同步修改更新,避免了传统二维设计中,可能发生的平断面施工图“错、漏、碰、缺”的情况,使出图的质量得到提升。

 

4)程量灵活统计

 

通过对模型参数的提取,精确统计任意指定范围或者符合任意指定条件的工程量,并自动生成工程量清单,提高了统计数据的质量和效率。工程量清单与项目数据库相关联,项目数据库中模 型发生调整或变化时,材料表也会相应动态修改,工程量清单始 终与三维空间模型一致,保证了工程量统计的准确性和一致性。

经过多年的数字化设计平台建设和工程实践,西南院逐步形成了数字化出图特色,在出图形式标准化、内容标准化、管理标准化的同时,出图质量和效率大幅提高,得到了业主的一致好评。

 

 

效益分析

 

通过采用三维设计技术及数字化设计技术,本工程站区土石方工程量减少了10%,节约软导线2%、电缆4%、钢材8%、避免了10 余户民房拆迁,节省 A 包土建、安装和材料费用 520 余万元。在本工程的投标、 初设、施工图和竣工图设计阶段开展的三维设计及数字化设计工作,得到了建设方、监理方、施工方的高度赞誉。

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