变电二次设计“质量把关”措施

鲁东海，赵智成，娄 悦

(中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

近年来，变电二次专业积极响应公司深化推进“质量三基”工作要求，持续推动科室广泛开展群众性质量活动，将不断提升基层人员质量意识，深入推进“质量三基”(基层质量责任、质量管理基础能力、基层人员质量素质)建设作为科室质量提升的主要抓手。

本文首先分析了变电二次专业当前面临的主要质量问题，指出了这些问题发生的原因，接着对变电二次专业近年来所采取的“质量把关”措施进行了阐述，给出了这些措施对质量提升产生的效果，最后提出了变电二次专业今后在质量管控方面进一步提升的展望。

1 变电二次专业当前面临的主要质量问题

1)设计质量问题呈现更加复杂多变的局面

国网公司提出了能源互联网战略，许多规程规范面临更新换版，新旧交替给设计执行带来很大挑战，同时调度、检修、运行等部门不断完善规章制度，将自己的风险降到最低，使设计质量管控出现更加复杂多变的局面，主要体现在以下几个方面：

①建设单位各部门对新技术、新要求执行的力度不统一。对于基建新技术哪些应用哪些不应用，不同部门意见不一，设计人员无所适从；220 kV新建变电站是否配置PMU，调度部门发文要求220 kV大于8回出线及有安稳问题的变电站等几种情况才配置，但一些地市公司要求一律配置，造成混乱。

②许多新的技术要求提出来，譬如有些网调要求线路保护后面不得接安稳、测距，CT二次次级全部就地接地，PT二次不用击穿保险直接就地接地等，出现新建、扩建原则不统一，不同地区新建工程检修公司要求不一致等复杂情况，工程可复制性变差，给质量管控带来更大难度。

③新规范的执行给设计造成一定的混乱，譬如主变水消防设计的执行，使220 kV变电站计算出来的站用变容量有较大增加，不同审查专家、运行单位有不同理解，未有定论，同时主变水消防施工图设计中还出现分工不明确、专业界面划分不清等情况，质量管控难度进一步加大。

由以上情况可以看出，随着内外部形势的变化，质量问题呈现更加复杂多变的局面，因此，我们既要全面掌握、理解好规程规范，又要对检修、运行部门提出的新技术、新要求结合工程实际统筹考虑，只有主动适应这种复杂多变的局面，才能在今后的设计中把控好质量。

2)施工招标工程量清单质量问题有所凸显

当前，随着外部市场监管环境的变化，建设单位提出了一系列提高施工招标工程量清单质量的举措，譬如，除了要求提供施工招标工程量清单，还要求各专业在物资招标前完成施工招标图、工程施工时开展分步结算、结算中对施工招标清单进行了详细比对，无疑使我们此前不太精确的施工招标工程量清单暴露出许多问题，主要体现在以下几个方面：

①传统的电缆、光缆、支架、吊架、埋管工程量的预估仍然存在较多问题。这里面既有客观原因也有主观原因，客观原因主要是不同地区缆材规格不同，譬如，有的地区装置电源要求采用控制电缆，装置对时信号要求采用屏蔽电缆；有些地区对电缆独立性要求较高，譬如装置电源每路单独一根电缆，电压回路不许并接等；主观原因主要是对此部分进行精确预估费时费力，在目前施工图任务繁重、可研初设报告进度紧急的情况下，大多数主设人只能经过初步预估给出一个大概的量。

②对防火封堵、火灾报警、消防等材料的把控经验不足。长期以来，我们对防火封堵设计一直依赖于标准图集，大多数设计人对防火封堵材料的选型、用量掌握不够透彻，无法满足当前编制详细施工招标工程量的要求，另一方面我们采购了AutoLay软件中的防火封堵模块，也做了一些对比，发现软件设计与现场实际用量仍有较大出入，通过对软件算法的分析，对软件算法提出了一些改进措施，下一步还需要通过工程实践来对软件进行验证，同时还需要加强设计人员自身对封堵设计的理解。

③对调试、等保测评、施工阶段视频监控及人员管理系统等新的要求掌握不透。施工招标工程量清单中“全站调试”作为一项重要内容，尚未引起大家重视，里面涉及到的内容其实还有很多，包括交流、直流、监控、五防、二次安防等诸多系统的调试，另外还有新近增加的信息安全测评系统(等级保护测评)，另外，施工阶段视频监控及人员管理系统已经在几个工程的工程量清单审查中遇到过问题，有的是建设单位要求增加，有的是对里面的具体设备配置如摄像头、定位仪、扫码仪数量等存在争议，需要进一步加强与业主、施工单位沟通，加强对这些内容的理解。

由以上情况可以看出，对施工招标工程量清单、施工招标图的质量把控将成为今后一段时间质量管理的重点，一方面我们要提高自身的技术水平，将以往对辅材模棱两可的估计变为精准的预估，对各种材料的选型、用量都做到心里有底；另一方面要加强信息搜集，多与业主、施工单位沟通，将设计向两头延伸，把自己摆在业主和施工单位的角度去思考问题。

3)新的工程类型存在经验不足和跨专业衔接不够引起的质量问题

近来年，随着我院新型业务的扩展，工程类型逐渐增多，由传统的变电站到特高压变电站、换流站，再到储能站、综合能源站、海上风电陆上集控中心站。工程类型的不断增加，给质量管控带来了新的挑战。其中，变电二次专业近两年在新的工程类型中，由于经验不足和跨专业衔接不够引起几起质量问题，案例如下：

①南京某220 kV新建变电站，10 kV本期均为储能电站来的电源线，是南京江北新能源站项目的能源枢纽站。该站10 kV侧接入储能电池的容量为本期130.88 MW，远景储能电站为200 MW。由于该站10 kV本期均为储能电站来的电源线，为实现主变低压侧相间故障的快速切除，前期方案均按照10 kV装设独立的母线保护考虑。10 kV线路、电容器、站用变保护用CT变比为800/1 A，精度为5P30，需各支路短路电流不超过30 In(In为CT一次额定电流)才可满足母线保护要求。验收时验收人员提出，10 kV母线短路应按照交流系统与储能系统共同提供考虑，电流为28.65(19.99+8.66)＞30 In =30×800＝2 400 A，工程选择的CT不满足暂态短路电流情况下的饱和特性，有可能对母差保护正确动作造成影响。在对该问题进行剖析时，有人认为储能电池通过PCS变流器与10 kV交流系统连接，由于PCS变流器含有电力电子器件，自带故障保护功能，能及时检测交流侧短路故障，瞬间闭锁储能电站功率输出，因此，10 kV交流母线短路故障可以认为储能系统不向10 kV母线提供短路电流，但是此说法没有得到验收人员认可。

由此可见，对工程中出现的新设计方案、特殊设计方案应加强综合评审，深入挖掘可能存在的风险点。譬如上述220 kV变电站10 kV开关柜的CT选择问题，如果大家注意到该站10 kV全部接储能，有别于以往常规的馈供线，在综合评审时，各专业均深入思考一下，这种运行方式较以往有哪些不同，可能就会发现一些按照常规设计存在的问题，从而提前规避这个问题。

②乌兰察布某风光储220 kV升压站位于内蒙古乌兰察布市，由于地处寒冷地区，对暖通需求较大，从而导致站用变容量大，但在工程初步设计方案时，主设人由于经验不足未留意到这一点，仍按照常规升压站考虑，将站用变与所用电柜分别布置于开关柜室和二次设备室。在施工图阶段，主设人意识到站用变容量较大，需要重新核算站用变低压侧至所用电柜的电缆，经计算，该电缆规格远超常规工程，之前留的电缆通道远远无法满足该电缆敷设需求，不得不通过其他方式重新考虑电缆路径。

该问题说明我们在遇到新的工程类型时，由于惯性思维未深入思考与常规工程有哪些不同，同时在跨专业衔接上不够顺畅，上游专业的变化未及时传导到下游专业，导致下游专业还在按照常规思维设计，给工程实施带来隐患。

4)新晋员工出手质量偏低、培训深度及系统性不足

变电二次专业通过近几年质量按月考核打分工作发现，入职3年以内的新晋员工，常见问题一定范围内仍然存在，并有上升趋势。由于近年来设计任务比较繁重，新人承担较多施工图设计，出手成品质量不高，笔误较多自校不够；工程经验缺乏，对基础知识了解不深，对规程规范的学习不够，设计成品思路不清晰；设计细致程度不够，前后矛盾较多；厂家资料研读不够，理解偏差，端子接线不正确。

造成上述问题一方面是由于新员工入职时间较短、经验不足、好的设计习惯尚未养成，另一方面是由于新员工对笔误、前后不一致等细节不以为然，认为是小问题，设计态度不够端正。同时，部分新员工对校审意见不能融会贯通、举一反三，在一个工程中出现的错误校审核提出来了，在另一个工程又会出现。

此外，新晋员工在培训方面也存在一些问题，主要表现在：

①专业学习过于偏重对新的文件、规定宣贯及质量问题的反馈分析，规程规范的学习深度不够。专业内对相关传统规范的讲解学习频次不够、深度不够，设计人员大多经验有限，在对图纸的快速消化中，往往知其然不知其所以然，对于规程的理解不透彻，也造成了专业人员对部分问题的敏感性不足。同时，虽然专业内经常组织学习，及时对设计过程中出现的问题进行及时总结，但专业基础知识及常识的培训频次不够。

②新晋员工的培养缺乏系统性，多数情况下是通过工程“压”出来，造成知识的浅表性掌握。在大量的工程任务压力下，新晋员工往往刚入职就投入到繁重的设计工作中，难以形成系统性。

2 变电二次设计近年来“质量把关”措施

1)建立健全质量管理制度，全面强化质量管控

变电二次专业制定了各角色岗位职责规定(试行)V1.1，并在专业内进行了宣贯，细化设校审工作范围职责，实行资料确认设计人-主设人双把关，区分校、审重点，提升校审效率。

变电二次对于内部专业配合问题， 逐步建立规范制度或作业文件。譬如，与系统一次专业配合中遇到的方案提资问题通过沟通，形成“接入系统工程系统一次专业与变电二次专业互提资料要求”；与通信专业的保护专网设备界面划分问题通过沟通，形成“220 kV线路保护专网通道组织讨论会会议纪要”。

对于外部要求经常变化问题，通过积极跟踪外部要求，实现快速响应。譬如，变电二次专业针对调度部门与发展、基建部门讨论形成的关于工程可研、初步设计原则，提出了反馈意见，并在专业内进行了宣贯；针对通用设备增加“一键顺控”的要求，梳理了新建工程需要增加的内容，确保近期开展的新建工程按照最新版通用设计实施。

2)建立质量考核打分制度，质量管控再上新台阶

变电二次专业近年来开展了质量按月考核打分工作，制定打分原则，作为绩效考核中质量考核的依据。每月初由专业主工对上月完成的所有卷册逐一考核，主要依据校核人、主设人、审核人的校审核意见对卷册负责人进行打分，各级校审意见较多、出手质量偏低的，对卷册负责人扣分；主设人把关不严、设计范围及主要要点未向卷册负责人交代清楚的，对主设人扣分；审核阶段仍然发现较多问题，即校核人与主设人校核不仔细的，对校核人、主设人扣分；各级校审均没有或意见较少的，对卷册负责人加分；校核、审核发现较多实际问题、提出较多建设性意见的，对校核人、主设人、审核人加分。

通过质量打分，对变电二次专业的设计质量有了更加全面、客观的掌握，有助于新员工的质量意识培养，提升了设计人员对成品质量的重视度，变电二次专业整体质量管控迈上新台阶。

3)编制作业指导口袋书，完善作业模板，从源头进行质量管控

变电二次大力推行作业模板建设，从无到有编制多本作业指导口袋书，至今编制的作业指导口袋书如下：

①《变电工程作业指导文件系列-变电二次专业物资上报清单、技术规范书校审要点及管理流程》口袋书

②《变电工程作业指导文件系列-变电二次设备资料确认实施细则及交接回复注意事项》口袋书

③《变电工程作业指导文件系列-变电二次专业施工图设计校审要点》口袋书

④《变电工程作业指导文件系列-变电二次专业施工招标图设计校审要点》口袋书

⑤《变电工程作业指导文件系列-变电二次专业工程量清单设计校审要点》口袋书

为便于设计人员携带查阅，通过精心编排，印制成32 K的小册子，可放入衣服口袋。

此外，变电二次编制并完善了大量作业模板，并进行专业内宣贯，从源头进行质量管控，主要模板如下：

①《750、500 kV智能变电站卷册任务书》

②《220 kV智能变电站卷册任务书》

③《变电站可行性研究报告变电二次模板》

④《变电站初步设计变电二次模板》

⑤《变电站可研初步设计一体化变电二次模板》

⑥《变电站施工图交底纪要变电二次模板》

⑦《变电站设联会纪要变电二次要点模板》

4)深化、细化专业接口，提升工程质量并促进工程进度顺利开展

随着主变水消防、保护专网、海上风电升压站、风光储联合调度中心等一系列新技术要求、新工程类型的出现，以往的专业划分不能满足工程设计的要求； 同时，随着公司机构调整，原属于同一个分公司和一个部门的专业被划分到不同的分公司，专业间的协调沟通难度加大。因此，变电二次专业多方沟通，不断完善深化、细化专业接口，划分明确责任，譬如：

①与能源规划中心的系统一次专业就系统单项接入工程的提资内容、深度进行了明确，形成“接入系统工程系统一次专业与变电二次专业互提资料要求”；

②与综合能源公司的信通专业就保护专网通道组织分工进行了沟通，形成“220 kV线路保护专网通道组织讨论会会议纪要”，确保工作顺利开展；

③与变电土建专业就电缆沟过道路埋管问题进行了沟通，形成了“变电站电缆沟电缆埋管控制措施纪要”；

④与变电电气专业形成了“220 kV智能变电站专业分工评审会议纪要”“规范同名回路名称问题评审会议纪要”“变电站站用电负荷提资等相关问题评审会纪要”“关于进一步明确变电站电缆沟就电缆埋管设计分工的讨论纪要”等多项专业接口规定。

实践证明，通过深化、细化专业接口，对以往在专业接口上容易出现的质量风险有非常好的管控效果，有力促进了本专业和接口专业的质量提升，同时对工程进度的有序开展也有着极大的促进作用。

3 变电二次设计质量管控展望

1)大力推进数字化设计，采用数字化手段提高设计质量

当前，各行各业均在积极响 “实施国家大数据战略加快建设数字中国”的号召，设计行业作为最需要数字化也最有条件数字化的行业，更应该扛起数字化建设的大旗。

变电二次专业自国网公司推行智能变电站建设模式以来，就结合智能变电站设计模式的特点，积极采用数字化设计手段提高智能变电站设计质量和效率，在行业内形成了良好的口碑。目前开展的智能变电站，二次专业相关施工图全部实现利用数字化设计软件Smart Designer进行设计，采用数字化设计连接关系的虚端子表示例如图1所示，较之前逻辑回路设计通过表格或图形化技术手段来配置、手动添加连接关系、以Excel文件格式表示GOOSE及SV输入输出虚端子的连接(如图2所示)相比，无论在设计质量上还是在设计效率上都有极大幅度的提升。

图1 采用数字化设计连接关系的虚端子表示例

图2 采用Excel表格形式手动添加连接关系的虚端子表示例

随着智能变电站虚回路数字化设计的全面应用，变电二次进一步将光纤回路设计纳入数字化设计范畴，从而实现了智能变电站虚实回路全面数字化设计。数字化设计不仅提高了设计质量和效率，也促进了校审核的手段革新，一方面校审核也可以利用数字化软件进行校审核，另一方面，由于光缆联系图(接线图)由信息流图(原理图)自动生成而来，只要校核原理图无误，接线图基本无差错，可以使校审核人专注于设计原理的校审核，既增加了对质量的把控能力，又提升了校审核效率。

在智能变电站数字化设计实践成功的基础上，变电二次专业又进一步将数字化设计手段扩展到常规变电站，电缆接线相关施工图全部实现利用ELEC 3.0电气设计软件进行施工图设计，电缆敷设相关施工图全部实现利用AutoLay 3.0软件进行施工图设计，交直流一体化电源施工图全部实现利用“站用交直流计算软件”进行初步设计和施工图设计；对于改扩建的常规变电站，施工图也全部实现利用ELEC 3.0电气设计软件进行施工图设计，电缆敷设相关施工图也全部实现利用AutoLay 3.0软件进行施工图设计，这些数字化设计工具大大提高了施工图设计的正确性和效率，进一步提高设计成品质量、减少差错率、提高工作效率，为今后的质量管理工作以及技术提升打下良好基础。

继往开来，尽管目前变电二次专业在数字化设计上取得了不小的成绩，但仍然有很大的发展空间，譬如，实现虚端子回路和电回路的自动匹配设计，在这方面已经开展了不少的工作，主要是对设计输入、输出赋值数据属性，在设计时，利用属性进行自动匹配，使设计人员从枯燥繁重的图纸设计中解放出来，同时也可以利用输入输出的数据属性对设计产品进行校审核，采用人工智能算法进行校审核，解放校审核人员，提高校审核效率和准确率。

综上所述，大力推进数字化设计，采用数字化手段提高设计质量，是今后设计行业的必由之路，变电二次专业将牢牢抓住这一主线，持之以恒地采用数字化设计提高设计质量。

2)构建变电二次数字化设计协同共享平台，采用互联网手段加强过程管控质量

变电二次图纸前期设计过程中，输入资料数据量巨大，目前仍以邮件、微信等方式进行收集，经过修改确认后，厂家重新发送，中间版本修改、反复次数较多，这种方式不便留下中间过程记录，加上数据量巨大，很容易造成设计输入资料版本错误，给后续设计带来质量隐患，因此，变电二次专业将推进变电站设计输入资料的数字化管理及交互，建立变电站设计输入资料云，设计人员与厂家交互过程实时记录，便于设计问题溯源。

另一方面，变电二次施工图设计完成后，仍以纸质交付为主，现场施工、调试及后期运维也采用查阅纸质图纸的方式，但是二次纸质图纸量大且不便于检索，查阅困难，现场也不方便携带所有图纸去场地查看端子及芯线。因此，变电二次专业将推进变电站数字化远程服务，建立变电站二次成品资料云，设置不同的权限，所有相关人员可通过手机APP、网页或手持终端，随时随地可以访问自己权限所在的数据，针对图纸及现场问题可直接点对点互动，提高数据共享、优化资源配置能力。

综合上述两方面的考虑，变电二次专业拟构建二次系统数字化设计协同共享平台，采用互联网手段加强过程管控质量。工程内不同设备厂商设计与设计院实现图纸交互，集合图纸提交、确认、反馈修改意见、归档等功能，支持消息推送及数据共享，实现线上、线下与厂家可视化、语音互动等多种数字化交互模式，提高设计效率；确保设计输入资料来源的正确性，减少图实不符的情况，对图纸可溯源，规避他方引起的责任。同时，将设计成品纳入二次系统数字化设计协同共享平台方案，开发手机APP、网页或手持终端，基于共享平台对施工过程中涉及的各方实现数据共享，支持调试、运维等环节业务协同应用，实现设计与现场的远程快速交互。

4 结语

当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。变电二次专业将以“十四五”为契机，紧扣公司高质量发展战略，坚持从实际出发，全面梳理设计各项工作中的短板与优势，加强联动、群策群力，谋深谋实设计业务高质量发展之路，大力营造变电二次专业“重视质量、追求质量、崇尚质量、关注质量”的良好氛围，在复杂多变的形势下实现设计能力和设计质量双赢的新局面。