工厂供电设计新手常见问题分析及设计新理念曾

摘　要：工厂供电对于发展工业生产，实现生产过程自动化，具有重要意义。本文简述了工厂供电设计的原则和内容，分析新手进行工厂供电设计过程中常犯错误并给出对策。本文最后提出基于BIM(Building Information Modeling)的设计新理念。

关键词：新手 工厂供电 设计

　　电能是工业生产的主要能源和动力，如果没有电，工厂将无法正常运转。工厂供电对于发展工业生产，实现生产过程自动化，具有重要意义。工厂供电指工厂所需电能的供应和分配。如果工厂供电突然中断，将可能给企业生产造成严重后果，如导致次品甚至废品的产生，威胁工人的人身安全等。高质量的工厂供电设计才能保证工厂电力系统的良好运转，做好工厂供电设计意义重大，而设计质量的好与坏最终是通过施工图来体现，故本文谈及的工厂供电设计强调的是工厂供电施工图阶段的设计。
　　新手刚接触工厂供电设计首先需要了解工厂供电设计的原则和内容，这是开展设计的基础。
　　一、工厂供电设计的原则
　　按照最新国家标准GB50052-2009《供配电系统设计规范》、GB50054-2011《低压配电设计规范》和GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》等的规定，进行工厂供电设计应遵循以下原则：（1）安全、可靠；（2）电能质量合格；（3）经济适用、节能、环保；（4）统筹兼顾，先进合理；（5）近期为主，考虑发展；（6）安装、维护方便；（7）符合国家现行相关法律、法规、标准和规范的规定。
　　工厂供配电系统还应按照负荷的性质、用电容量、地区供电条件，合理确定设计方案。1
　　二、工厂供电设计的主要内容
　　工厂供电系统是指从电源线路进厂到用电设备进线端的整个电路系统，包括厂内的变电所、配电所及所有供电和配电线路。2
　　新手进行设计一般是从施工图开始的，常涉及的内容包括：变配电所设计、配电线路设计、照明设计、防雷和接地设计等，这些内容在此不展开细说。
　　新手进行设计之前有几点注意事项：（1）参看该项目本专业的初步设计（如果有的话），作为施工图设计的依据。（2）及时了解业主最新的想法和要求。（3）了解当地供电部门对设计方的政策、要求以及相关地方标准和规范。
　　在对设计的原则、内容以及注意事项有所了解的基础上，新手开始学习施工图的设计，这个过程中常会遇到这些问题：思路不清晰，对设计的总体把握不好；对相关国家标准和规范不熟悉；协作意识不强；设计质量不高，需要优化设计；不能熟练使用专业设计软件等。本文接下来将问题逐个展开分析并给出对策。
　　一、思路不清晰，对设计的总体把握不好。
　　新手进行设计时，比较盲目，设计的总体思维方式还没有很好地形成，设计时常欠考虑，往往过了段时间才发觉前面的设计并不合理，于是匆忙进行修改。若是小的失误，涉及改动的面不大，则较容易完成修改；但如果是影响全局的系统图（如变电所高、低压系统图）设计失误，则涉及改动的面会较大，带来烦琐的修改，增加工作量，更严重的是，可能延长了设计周期，耽误交图时间。故对一些关键点的设计一定要慎重，多加考虑，向前辈请教，得到指点，保证是在正确的设计轨道上。
　　在设计之初，需要看项目的协作表，注意各相关专业向本专业提供设计条件的时间节点，本专业向其它专业提供设计条件的时间节点，以及项目完成交图的时间节点。根据协作表上的时间节点掌握设计的进度，做到心里有数。
　　新手设计图纸时常有这样的感觉：一个独立的项目，完整的一套工厂供电施工图从几张到几十张甚至上百张不等，一会儿设计这张图纸，一会儿设计另一张图纸，会感觉混乱。以下给出一个参考的设计过程（基于二维的某电气设计软件）：按协作表的时间安排及时收集各相关专业应提供的条件图，并及时向土建等专业提供我们的条件图，不影响相关专业的工作。在无法收齐相关专业条件图，而设计时间又比较紧的情况下，可以先进行照明、防雷和接地的设计，因为对这几部分的设计相对独立，受相关专业的影响相对较小，即使以后进行修改或补充都不会很麻烦。收集到完整的相关专业的条件图后，首先进行负荷计算，确定变配电所数量及具体位置，选择变压器容量、数量和型式等，分配各配电箱的供电对象，绘出动力箱的大致系统图，然后依据配电箱的组织情况、大功率用电设备的数量和功率、车间外围设备或单体对本车间变电所的用电要求以及消防用电要求等组织出变电所的系统图。有了变电所的系统图就好办了，接下来就可以设计或完善其余的图纸了。图纸设计的先后顺序不是绝对的，受工程实际情况、设计者的思路、习惯以及所使用的设计软件类别等的影响。最重要的是要知道自己在做什么，接下来该做什么，并考虑这种顺序合不合理。很多图纸是相互关联，互相牵制，需要穿插来设计的，有时在设计这张图时就已经在考虑另外一张图纸的设计了，如设计配电线路的路径和敷设方式时，就要考虑桥架布置图的设计。
　　二、对相关国家标准和规范不熟悉。
　　新手对相关国家标准和规范了解不足，设计时容易出现不满足标准和规范要求的情况，故应多阅读和研究国家、部门最新版本的相关标准和规范。工厂供电设计常用到标准和规范有很多，如：《供配电系统设计规范》、《10kV及以下变电所设计规范》、《低压配电设计规范》、《建筑物防雷设计规范》、《建筑照明设计标准》、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》，还有一些绿色、节能的规范等等。
　　对于审图公司反馈回来的每一条审图意见，要认真查阅、学习对应标准、规范，避免以后犯同类错误。
　　新手设计不太了解设计图纸的一些基本形式和做法，故在对一些细节进行设计时会显得比较随意，所以，应多参考和学习相关国家标准图集，这些标准图集可以指导我们的设计，使我们的设计更标准，更规范。
　　三、协作意识不强。
　　新手多忙于对本专业自己负责部分的设计，容易忽略协作，导致许多问题的出现。如，与相关专业空间位置上的冲突；强电与弱电专业的分工纠纷（有的设计方强电与弱电是分开设计的）；本专业图纸平面图与系统图不一致（大项目同一专业可能由几个人共同协作完成）等等。
　　协作是工程设计的一个特点，协作包括与相关专业的协作，专业内部的协作，与业主的协作，与施工方的协作等等。本文对专业之间的协作进行分析。
　　通常一个项目的工程设计是由多个相关专业 共同配合、协作来完成的，不论其中的哪个专业，如果没有团队精神，仅凭个人力量将无法完美地完成设计。与工厂供电设计相关的专业有：工艺、建筑、结构、总图、给排水、自控、暖通、热力，动力等。工厂内的项目大多以工艺专业为主导，各相关专业配合其设计。相关专业之间的配合包括：互提条件；分工协作；防止冲突等。例如对于“防止冲突”，电力专业的电缆桥架的敷设位置，应避免与暖通、热力及动力等专业的管道发生空间位置上的冲突，并应依据国家相关标准、规范的要求，与相关专业的管道在水平、交叉方向保持规定的距离。 
　　新手需多与相关专业工程师进行沟通、向他们学习，增加对相关专业知识的了解，这对本专业的设计有帮助，例如，对于工艺专业表示工作位的符号，明白该符号是示意工作位，就会在设计控制按钮的安装位置时，向工作位靠近，方便工作人员操作。
　　四、设计质量不高，需要优化设计。
　　新手进行工厂供电设计，开始时一般都力求能按时完成设计任务，没有丰富经验的积累，完成的图纸往往只能满足设计和生产的基本要求，质量不是很高。如果设计时间充裕，可考虑对图纸进行优化设计，使图纸更完善、更科学，如将经济、环保、节能及使用方面等多方面因素考虑到设计中去。例如：有些配电场合，布置一个配电箱，配电箱的出线回路会太多，而布置两个动力箱似乎每个箱的出线回路又太少，这时就要从经济和使用方便等方面进行对比，然后再做决定。
　　新手常会觉得在学校里学到的专业知识都已忘记了许多，能应用到设计中的，也用得比较生硬，不灵活。所以刚开始设计工作时，要多学习、研究专业知识，理论联系实际，活学活用。可通过多种渠道不断增加知识，如通过专业杂志了解国内外同行研究和应用现状。这些专业杂志有《建筑电气》、《电气工程应用》、《工厂建设与设计》等。多参加学术交流，如参加国际铜业协会（中国）提供的电气工程技术讨论园地，交流信息，取长补短，增长知识。又如，新手到工地现场去实际感受，会增加知识，有助于以后的设计工作。
　　五、不能熟练使用专业设计软件。
　　新手不能在短期内熟练使用专业设计软件，花了大部分时间用于制图而不是设计，这是导致工作效率不高的原因之一。
　　过去手工绘制是唯一的绘图方式，在科学技术飞速发展，计算机辅助设计普遍应用的今天，也仍有一定的用场。但目前CAD已成为电气工程设计人员的主要设计工具之一。人们在CAD的基础上已开发出许多专业电气设计软件，如Telec、INTER-DQ、ASE、EES等，这些专业软件功能强大，如集电气绘图、计算、信息查询、统计于一体，使设计变得简便、快速等等。新手也许学习过CAD，但对以CAD为基础发展起来的专业绘图软件也许不是很了解，应在设计过程中多加练习、钻研，同时注意收集绘图技巧，如多与同事沟通，研究绘图技巧，常会有一些收获。
　　随着IT技术的进步，新的设计软件层出不穷，三维工厂设计系统也为不少设计机构使用，这些软件如英国AVEVA公司的PDMS、美国INTERGRAPH的PDS（smart plant）、Bently公司的PlantSpace等。这些从国外引进的软件需进行二次开发，使其本地化，符合国内的标准、规范、出图标准等要求才会比较方便使用。新工具、新方法的使用将为设计提供更多的实用功能，帮助提高设计效率和质量，但会在一定程度上影响和改变我们的设计模式，必须在实践中不断摸索才能灵活应用。
　　设计中使用不同的设计软件、设计平台可能会产生不同的问题，需要具体分析。例如专业之间的碰撞检查、剖面图的绘制问题、工程量的统计问题及绿色节能分析等，以二维的CAD为设计平台时，这是个令人头痛的事情。但近年来，随着工程建设行业信息化的发展，建筑信息模型 (BIM-Building Information Modeling)技术的应用，可让这些事情迎刃而解，几乎完全可由软件代替人力去完成这些事情，使设计者有更多的时间花在设计上而不是在制图上，并且BIM的应用绝不仅此而已。
　　欧美国家在上世纪80年代开始对BIM进行研究和应用。随着计算机硬件、软件水平的快速提升以及图形学的飞速发展，人们对BIM的研究和应用得到了快速发展。目前，美国对BIM的应用最为广泛和深入，日本、韩国也在大力推广BIM应用。在香港，BIM技术已经广泛应用于各类型房地产开发项目中，并成立了香港BIM模拟学会。BIM进入国内十余年，已得到越来越多的关注和认可。北京奥运部分场馆、上海世博会部分场馆在设计、施工过程中都能看到BIM应用的身影。
　　国家2011-2015年建筑业信息化发展纲要总体目标明确指出，“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型（BIM）新技术在工程中的应用，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业。BIM作为重要项目，列入我国科技部“十一五”期间国家科技攻关计划。
　　美国国家BIM标准对BIM的定义：BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM的实际应用对于设计方，代表着集成化设计，鼓励创新，优化技术方案，提供更多的反馈，提高团队水平。3
　　BIM技术的应用将打破传统的设计模式，带来新的设计理念，BIM的价值在实践中不断地被证明，它给建筑业带来的影响必将是深远的，而基于BIM的工厂供电设计也在不断地发展、完善。
　　新手进行工厂供电设计时容易遇到的问题除了以上分析的几个方面，还有很多，如：未考虑施工是否方便；对相关电气元器件等的样本不熟悉，造成选型不当；对相关设计参数的选择不易撑握等问题。总之，设计需要细心、耐心，遇到问题时以积极、认真的态度去对待，总结经验，不断提高设计水平，提高效率，设计出高质量的图纸。
　　
参考文献：
[1]中国航空工业规划设计研究院. 工业与民用配电设计手册（第三版）[M]. 中国电力出版社,2005年.
[2]刘介才. 工厂供电（第五版）[M]. 机械工业出版社,  2010年.
[3]何关培. BIM总论[M]. 中国建筑工业出版社,  2011.