[分享]国内工业配电设计方式的现状和发展

前些年，由于我国对全社会固定资产的持续投入以及招商引资的大力推动，工程设计咨询服务行业取得了快速发展，行业队伍素质、经营规模、经济效益得到大幅提升。近年来，受国际油价下跌，国家产业结构调整等影响，国内工业工程设计行业进入了寒冬期，外资工程公司纷纷大规模裁员或结束在华业务，一些国内设计院、工程公司也相应裁员或解散。目前工程项目数量锐减，行业恶性竞争严重，业主单位为了早日实现经济效益，对工程服务单位提出了更高要求，而绝大部分企业应对不足，依旧延续原有设计方式，通过加人加班来克服困难，设计人员苦不堪言，公司成本增加，利润减少，恶性循环。严峻的市场形势将推动企业主动寻求变革，改进设计方式已刻不容缓，将成为企业突破发展的重要一环。

1.1 设计流程

工业配电设计主要包括配电系统、照明、防雷接地等。设计基本流程是：根据其他专业负荷条件进行负荷计算，确定系统形式，绘制系统图，进行变电所/配电室布置、桥架布置及电缆敷设，可同时进行照明、防雷接地的设计，最终统计材料表。

配电系统设计是配电设计中最重要的部分，需要进行多种计算和绘制单线图才能完成系统部分的设计，计算包括负荷计算、短路电流计算、电缆截面计算（电压降计算、载流量的校正以及热稳定校验）、保护整定与灵敏度的校验等。多种计算及绘制单线图之间相互关联，某项计算的结果同时是其他计算或单线图的输入，如通过电缆截面计算后所选电缆的阻抗为短路电流计算的输入，短路电流同时是电缆截面计算中热稳定校验的输入。配电系统设计流程如图1所示。

(图1 配电系统设计流程)

1.2 设计工具

目前，工业配电设计主要依托于AutoCAD、PDS/PMDS、Microsoft（Word/Excel）等工具进行设计。AutoCAD用来制作系统图（单线图）、控制原理图、平面布置图等；PDS/PMDS用来规划桥架路径、布置配电柜/箱/操作柱等，检查布置位置是否合理，是否与其他设备管道发生碰撞；Word/Excel用来编写设计说明、计算（负荷计算、短路电流计算、电缆截面计算等）、材料表等。

1.3 存在问题

目前计算和绘制单线图一般采用两种方式：①自制Excel表格和AutoCAD。自制Excel表格用来处理多种计算，AutoCAD用来绘制单线图。②AutoCAD及插件。AutoCAD绘制单线图的同时采用插件来进行计算。上述两种设计方式存在以下缺点：①自制Excel表格需根据不同规范标准以及项目实际情况进行调整。如项目地点在海外，需要遵循当地的规范标准，设计人员须查阅大量当地规范及标准，耗费大量时间。②相互关联的计算反复输入，占用大量时间处理数据。③计算之间、计算与绘制单线图之间无法集成，图形中元件无属性。若输入数据发生变化，造成大量的重复劳动且易出错。④无法判断正确性且无法诊断错误位置。计算及绘制单线图对设计人员的要求较高，经验不足的设计人员无法胜任该工作。

1.4 设计方式进步缓慢原因分析

设计方式进步缓慢，依旧是耗时耗人力的设计方式为主，分析主要有以下因素：①使用习惯：习惯了传统设计方式，不愿轻易改变工作习惯。②投入意愿小：先进的专业设计软件需要购买，企业不愿投入这方面资金。③标杆企业未改进：很多行业标杆企业也是延续传统设计方式，无法产生鲶鱼效应，带动整个行业发展。

2.1 设计方式的发展

随着科技日新月异的进步， 配电设计方式也取得了巨大发展，出现了一些智能化、集成化的软件。可以对电缆截面、短路电流、上下级保护配合等进行自动计算与元件选型，快速建立单线图模型，输出成品文件。

2.2 智能化软件

2.2.1 SIMARIS design

SIMARIS design是西门子公司推出的针对中低压配电系统产品应用和选型优化的软件。适用于规划和设计树干式配电。软件提供多国语言，遵循IEC标准规范，协助工程师快速可靠地完成大量的计算和设备选型工作。主要功能有短路电流计算、电压降计算、选择性评估、负荷计算等。软件内置数据库只支持西门子产品。

2.2.2 eleccalc

eleccalc是法国Trace software公司出品的配电系统设计、计算和设备选型的综合性软件。软件界面与Windows软件界面相同，多种语言可自由切换。设计范围包括高压进线、低压配电直至最终负载（如电机、插座、灯具等）。软件集成多种计算与绘制单线图，不需要使用其他多种工具，能定制配置，建立和维护企业数据库，通过调用数据库的方式快捷的完成高质量的设计。内置海量的制造商产品库，（如ABB、西门子、施耐德等）。同时集成了国际和当地规范标准，自动实时的计算和设备选型，实时发出错误警告和优化建议，一键自动生成计算报告、单线图和材料清单。贯穿项目的整个生命周期，从最初设计、施工、调试、运行、维护直至拆除。

该软件支持将同一项目的电气系统与三维模型设计平台无缝集成，支持Revit、ArchiCAD等IFC4协议的软件数据交换。基于此功能，可根据三维模型中电气设备的布置以及桥架电缆走向精确测量电缆长度，从而更精确的进行电缆截面计算。同时该软件还支持导出数据至电气原理图设计软件elecworks进行二次设计，也可导出数据至至eleclive云端协同共享。各平台相互集成如图2所示。

(图2 各平台相互集成)

2.3 设计方式的未来

随着BIM设计的发展与推广，设计将从设计思想的示意性二维表述转变为模拟实现的过程。全专业、全过程BIM设计应用是设计人员从设计初始立足项目工程全局，借助BIM平台相互协调工程项目各专业，权衡主次，模拟分析，不断优化设计，确保时时完全对应的3D模型和2D图纸成果和信息完整传递，使得设计方、施工方、业主与管理各受益方效益最大化。BIM电气工程设计将集成所有计算和模拟，末端信息自动提取，系统自动生成，模拟照明、防雷接地等系统布置和测试，实现全专业、全过程BIM施工图设计，直接打印出所有图纸。在项目设计中实施BIM将极大地提高项目设计质量和效率，减少后续施工期间的洽商和返工，保障施工周期，节约项目资金。

目前工程行业正处于重新洗牌的关键时期，加强修炼内功、勇于开拓国际业务的企业将会占得先机。改进设计方式、采用先进的配电设计解决方案不仅能提高工作效率，提高工程质量，优化企业人员结构，节约成本，还能增强企业软实力，赢得更多客户青睐。