基于三维设计的变电站综合管线深化设计研究

陆凤怡+陈明兰+张楠

摘 要：城市户内变电站的综合管线比较复杂，传统的二维设计无法满足检测管线碰撞的需求，所以，特引入了三维软件。将该软件应用于工程中，快速解决了变电站中综合管线冲突的技术难题，明确了综合管线的走向，为户内变电站的施工提供了借鉴。

关键词：户内变电站；综合管线；三维设计；设计原则

中图分类号：TM632+.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.125

1 概述

对于现代城市的中心地区，变电站多以户内站甚至是地下站的形式建设。户内变电站与户外变电站相比，不仅占用的场地小，还需要增加风管、消防等众多辅助设备，因此，户内变电站的管线就越来越密集，空间交叉频繁。而在安装设备和相关管线时，由于空间有限，经常出现管线相互交叉、挤占空间的情况，需要拆改，所以，在有限的空间里，在满足各技术要求的前提下，如何布置众多管线就成了变电站施工过程中的一大难点。综合管线设计就是在施工前合理布置各种管线的位置，并查看管线之间是否相互碰撞，从而有效解决管线的空间分配问题。如今，人们常常使用传统的二维CAD平面作图，但是，这种作图方式很难立体地展现出管线的复杂部位，而且设计人员根据经验分析管线间的碰撞情况时，不仅费时费力，还会有疏忽。鉴于此，根据目前三维软件的特点和发展情况引入了三维设计。引入这种设计方式后，可以有效避免不同专业间管线的碰撞。

2 变电站综合管线的设计原则

变电站综合管线主要包括电气专业设备及线路、给排水（包括消防）管道及线路、通风空调设备及管道和通信线路。

针对错综复杂的管线，在设计过程中，应遵循以下原则：①以电气设备和管线为主，其他管道和线路均应避让，并且满足相关规范、操作和检修的要求；②压力管道避让无压管道；③可弯管道避让不可弯管道；④小管道避让大管道；⑤附件少的管道避让附件多的管道；⑥风管尽可能贴梁底安装；⑦在综合设计时，应充分考虑电气设备的运输通道。总之，各专业管线的布置总则是，尽可能错开、并排、向上、紧凑安装，而且必须留有足够的检修空间和运输设备的空间。

在户内变电站中，综合管线设计中常出现的问题有：①母线桥与风管碰撞；②电缆支架与风管或消防管碰撞；③警传室内消防箱与配电箱碰撞；④配电箱与吊车梁碰撞。

3 综合管线三维技术概述

综合管线三维设计技术是运用三维手段建立建筑、管线和设备的模型。在建立模型的过程中，要不断调整、细化，优化各专业管线的走向和设备排布，从而达到将各专业管线模拟可视化的目的，消除施工中发生的碰撞等不确定因素。这种设计的具体做法是：①将CAD 图纸导入三维软件中，也可直接在三维软件上建模；②建立各专业模型，并叠加，之后软件就会自动显示出碰撞点的位置、坐标；③通过三维漫游检测进行动态分析，调整综合管线的布置情况，在模拟中达到合理安排施工布局的目的。

4 工程实例

4.1 工程概况

以广州市110 kV斗园变电站工程项目为例，该站为地上3层、地下1层，建筑基底面积1 024 m2，总建筑面积2 945 m2，建筑高度16.5 m。该站的总规模为3×63 MVA，110 kV出线3回，10 kV出线48回。该站的地下室部分是所有管线的中枢场所，所有的电缆、风管、水管都是从地下室分散至各层，因此，地下室的管线也是最密集、施工难度最大的部分。

4.2 三维设计在综合管线中的应用

在相关应用中，具体的实施步骤是：①先深化设计各专业的平面布置图，主要包括电气设备布置，建筑、结构绘制，电气、暖通、消防、给排水、电缆专业管道路径布置，设备等参数的计算和复核。②初步叠加各专业的管线，分析重点复杂区域的管线情况。在深化设计前，组织一次深化设计的协调会，明确复杂关键处各专业管线的走向、位置，并加强配合。③应用三维软件对各专业建模，并叠加各专业的模块。④利用软件分析全站的管线、检查碰撞。⑤调整碰撞部位。⑥在复杂的关键位置，利用三维软件绘制剖面图，确定并标注各专业管线的标高和定位。⑦如果在施工过程中发现管线定位存在问题，应及时返回到三维软件中调整。这样，既可以直观展现各管线之间的相对定位，又能统筹考虑整个管线系统。

4.3 综合管线深化设计体会和建议

变电站综合管线主要涉及电气、建筑、结构、暖通、给排水、消防和电缆等专业。由于涉及的专业比较多，所以，需要各专业积极响应配合。变电站的电气设计人员应全盘考虑，提前预判可能出现的问题。对于管线相对交错复杂的位置，应该统筹规划。在遵循设计规范原则、满足各施工工艺要求的前提下，只有各专业努力配合，才能使综合管线设计达到最理想的状态。

5 结束语

户内变电站空间有限，综合管线交叉频繁，工作人员过去一直忽视变电站内各路管线的布置，所以，到了施工时，经常遇到碰撞问题，给随后的改造或扩建工程带来了很多问题。由此可见，一个变电站综合管线的优化程度会直接影响整个变电站。因此，必须统筹规划变电站内的综合管线。而传统的二维制图方法需要人为判断管线之间的碰撞，单凭设计人员的经验，不仅准确率低，而且主观性强。基于三维设计的综合管线设计具有良好的应用价值和发展前景。使用三维设计的优势在于能够更加全面、直观地展示各专业复杂管线的走向、布置情况，同时，强大的空间分析功能突破了二维平面中的空间束缚，可以更加准确地判断各专业管线的相对位置和碰撞情况，为变电站综合布线创造良好的条件。

参考文献

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[2]周芬.浅谈综合管线布置在大型综合建筑施工中的重要性[J].机电工程技术，2008，37（8）：125-129.

[3]叶昆丽.综合管线设计与布置的探讨[J].有色金属设计，2002，29（3）：69-72.

〔编辑：白洁〕