Одно из основных направлений деятельности ОАО «ВНИПИгаздобыча» — проектные работы (в том числе связанные с электроснабжением) по обустройству газовых месторождений ОАО «Газпром», расположенных на Крайнем Севере, то есть в районах с отрицательными среднегодовыми температурами и чрезвычайно морозными зимами (температурный минимум, зафиксированный в этих краях, -65° С).

При проектировании электроснабжения одними из наиболее трудоемких являются работы по проектированию линий электропередач среднего напряжения: приходится решать целый комплекс задач, связанных прежде всего с обработкой большого объема информации о плане трассы, полученной от изыскателей, и механическим расчетом проводов проектируемой линии.

Выбор программного комплекса. Почему именно EnergyCS Line?

Для выполнения расчетов, предусмотренных ПУЭ, рассматривалось программное обеспечение нескольких компаний, в том числе комплекс EnergyCS Line (разработчик — CSoft Development). Изучение возможностей EnergyCS Line при проектировании электроснабжения позволило говорить о следующих достоинствах комплекса:

• EnergyCS Line позволяет пользователю настраивать программу под требования конкретной организации. В частности, возможно вести базу данных собственного применяемого оборудования, формировать различные выходные документы. Исходные данные могут вводиться как из внешних электронных таблиц, так и в графическом представлении непосредственно из AutoCAD. Результаты оформляются не только как табличные и графические печатные документы, но и в электронном виде, пригодном для дальнейшей обработки.
• Решение всего комплекса задач осуществляется в одной программе — без лишних переходов от приложения к приложению. Непосредственно в EnergyCS Line реализована визуализация результатов.
• Программа позволяет выполнить расстановку промежуточных опор без обращения к шаблонам. При этом расстановка выполняется с использованием данных о профиле трассы, опорах, пересечениях, допустимом габарите провисания провода, а также с учетом информации о возможности установки опор по показаниям грунта. Расстановку можно выполнять многократно — до получения оптимального результата, причем программа не препятствует проектировщику корректировать результаты этой операции.
• В EnergyCS Line реализованы подходы, которые позволяют использовать один и тот же программный комплекс для проектирования линий низкого и среднего напряжения, а также высоковольтных воздушных линий электропередач. Метод механического расчета проводов позволяет выполнять расчеты для любых пролетов, в том числе и для больших переходов.
• Формирование табличных документов осуществляется в виде документов MS Word по шаблонам, заранее настроенным в соответствии со стандартами предприятия.
• Формирование графических документов осуществляется в AutoCAD на листах документов, полученных в качестве исходных данных.
• При возникновении проблем система технической поддержки и разработчики в кратчайшие сроки помогают устранить все коллизии.
• Цена лицензии на программный продукт также оказалась приемлемой.

На выбор программы повлияло и использование в ней алгоритмов для механического расчета проводов, основанных на разработках известного специалиста в этой области профессора А.Д. Бошняковича. Приобретению EnergyCS Line предшествовали проверочные расчеты по уже завершенным проектам, а результаты сопоставлялись с теми, что были получены по старым методикам. Проверка показала совпадение результатов — при том что в EnergyCS Line применяются другие методы расчета провисания провода и расстановки опор.

Специалисты ОАО «ВНИПИгаздобыча» параллельно проектируют несколько объектов — соответственно потребовалось приобрести и достаточное количество лицензий EnergyCS Line. Сегодня программа установлена на компьютерах электротехнического отдела, а также на ноутбуке, который используется при выездах — для решения вопросов на месте.

Первое применение

Первым объектом, на котором был применен программный комплекс, стала небольшая линия электропередач на одном из газовых месторождений в Ямало-Ненецком АО.

В качестве исходных данных использовался чертеж района прохождения ВЛ, на котором были нанесены высотные отметки местности и инженерные коммуникации, выполненные другими отделами института, — в частности, автомобильная дорога, вдоль которой пройдет ВЛ. Кроме того, на чертеже были отмечены положения начала и конца трассы.

Начало работы с EnergyCS Line потребовало выполнения ряда подготовительных работ, обеспечивающих ввод исходных данных в программу:

• в AutoCAD Civil 3D по отметкам местности была сформирована 3D-поверхность местности, где предстоит пройти ВЛ (рис. 1);
  Рис. 1
• с помощью макроса собственной разработки по сформированной триангуляции поверхности и нанесенной на чертеже линии трассы была построена таблица профиля проектируемой ВЛ (формат таблицы — CSV);
• исходя из принятой конфигурации ВЛ, на чертеже были расставлены анкерные опоры (рис. 2), представляющие собой блоки с соответствующими атрибутами. Средствами AutoCAD координаты размещения опор и их позиционные обозначения переданы в таблицу формата CSV.

Рис. 2

Далее работа строится следующим образом.

После загрузки программы и сохранения файла вводятся общие данные для проекта, представленные на рис. 3.

Рис. 3

В общих данных определяются значимые для расчетов параметры климатического района, предпочтительные типы анкерных и промежуточных опор, линейной арматуры, арматуры подвески проводов и т.д.

Описание профиля трассы и анкерных опор (рис. 4, 5) вводится в соответствующие таблицы программы с помощью команды Загрузить из файла.

Рис. 4

Рис. 5

Дополнительная информация о трассе, связанная с описанием пересечений, может вводиться непосредственно в таблицу пересечений (рис. 6) или в специальные поля описания профиля. На сегодня данные о пересечениях вводятся вручную, но в дальнейшем планируется вводить их из таблицы формата CSV, которая будет формироваться аналогично таблице анкерных опор.

Рис. 6

Следующая задача состоит в том, чтобы описать топологические участки линии, определяющие ее конфигурацию. Линия может состоять из множества топологических участков, которыми являются основная линия ВЛ и ответвления от нее либо от других ответвлений (сложность конфигурации линии программа не ограничивает). В свою очередь каждый топологический участок может быть образован множеством анкерных участков, то есть независимых по механическому расчету участков между двумя анкерными или угловыми опорами. В качестве угловых опор при небольших углах поворота могут использоваться промежуточные опоры — в этом случае анкерные участки, разделенные промежуточными угловыми опорами, рассматриваются в расчете совместно. Результат описания топологии ВЛ в виде совокупности анкерных участков приведен на рис. 7.

Рис. 7

Далее следует расставить промежуточные опоры — в каждом анкерном участке по отдельности. При наличии EnergyCS Line эта работа не покажется трудоемкой: программа выполняет начальную расстановку, учитывая профиль трассы, высоту опор, наличие пересечений, а также условия грунта. При расстановке опор автоматически обеспечиваются горизонтальные габариты пересечений. Вертикальные габариты проектировщик контролирует самостоятельно, но в помощь ему EnergyCS Line предоставляет специальное средство — окно отображения схемы расстановки опор (рис. 8).

Рис. 8

В окне показаны и профиль трассы, и места установки опор, и кривые провисания провода, и обозначение пересечений в масштабе. Любая опора может быть вручную передвинута вправо или влево по трассе, установлена на искусственном возвышении или заглублена. В рассматриваемом проекте эта возможность использовалась для обеспечения величин пролетов, смежных с анкерными опорами, равными 0.6* Lгаб в соответствии с требованиями производителя опор. Начиная с любой точки можно изменить тип устанавливаемой опоры. Перед автоматической расстановкой программа определяет исходный (наиболее тяжелый) и расчетный (с наибольшей стрелой провисания) режимы для выбранного провода и указанного типа промежуточной опоры. Осуществляется визуальный контроль над процессом. При расстановке постоянно контролируется длина приведенного пролета, а результат не требует последующей проверки, связанной с тем, что приведенный пролет может существенно отличаться от принятого расчетного. Кроме того, расстановку опор можно оптимизировать по длине последнего пролета. Такая расстановка существенно отличается от расстановки опор с использованием шаблонов и выполняется намного быстрее.

Когда опоры расставлены, можно предусмотреть установку на них дополнительного оборудования: разъединителей, муфт перехода с ВЛ на кабель, разрядников или ограничителей перенапряжений. Места расположения этого оборудования уже определены проектировщиком, требуется только ввести необходимую информацию: для анкерных опор — в таблицу «Анкерные опоры», а для промежуточных — в таблицу «Опоры участка». При этом оборудование будет учтено в спецификации проекта.

Нумерация всех опор проекта выполняется одной командой. Предварительно для каждого топологического участка должны быть определены начальные номера — например, литерные префиксы и постфиксы. При выполнении команды нумеруются только те опоры, которые не имеют обозначений, введенных проектировщиком, — то есть для перенумерации всех опор, возможно, понадобится очистка их обозначений. Программа позволяет сочетать ручную нумерацию с автоматической.

Для проектирования фундаментов или выбора способа крепления опоры в грунте необходима проверка нагрузок на опору. В EnergyCS Line для получения нагрузок на любую выбранную опору линии достаточно одной команды Нагрузки на опоры. Результат может быть передан для дальнейшего использования — например, в строительный отдел. Программа также выполняет расчет серии режимов, определенных ПУЭ (для среднегодовой и низшей температуры, режимов гололеда без ветра, гололеда с ветром, максимального ветрового напора). Совокупность режимов отображается в таблице и на рисунке-схеме опоры (рис. 9). Кроме того, результаты (в формате MS Word) могут быть включены в итоговую документацию.

Рис. 9

Следующий шаг — получение проектной документации. По результатам расстановки программа позволяет получить следующие итоговые документы:

• монтажные стрелы и монтажные тяжения или напряжения проводов (рис. 10) и, если необходимо, тросов;
  
  Рис. 10
• ведомость опор, ведомость опор с оборудованием (рис. 11). В программе предусмотрена возможность генерации двух вариантов ведомости опор: в одном случае одинаковые опоры группируются под список применимости, во втором — опоры с оборудованием выделяются в отдельные позиции. Средствами программы также формируются ведомость проводов и тросов, поопорная ведомость гирлянд изоляторов, ведомость арматуры и изоляторов по всему проекту (из которой возможно формирование спецификации проекта) и ведомость пересечений (рис. 12) с описанием параметров пересечений и результатами проверки габаритов.

Рис. 11

Рис. 12

Помимо получения табличных результатов возможен вывод опор ВЛ непосредственно на чертеж, использованный в качестве исходных данных. К примеру, опоры могут быть нанесены на план (рис. 13) и профиль трассы (рис. 14) с указанием всех необходимых габаритов пересечений.

Рис. 13

Рис. 14

Таким образом, проект, на который уходило до нескольких рабочих дней (с учетом выполнения трудоемких вычислений комплекса механического расчета проводов — проверки допустимых габаритов в любом из пролетов и на пересечениях, монтажных стрел провеса проводов и др.), после предварительной настройки программы оказалось возможным выполнить менее чем за день. Как минимум, при этом гарантируется отсутствие арифметических ошибок, а все инженерные решения остались под контролем проектировщика.

Заключение

При выполнении проекта комплекс EnergyCS Line доказал свою эффективность. Ряд решений, касающихся представления результатов, был неприменим в условиях нашей проектной организации, но в результате взаимодействия с разработчиками программы удалось отладить технологию и получить приемлемое решение. Применение программы реально уменьшило затраты на наиболее трудоемкую часть проектирования ВЛ, механический расчет проводов, и тем самым существенно сократило сроки выполнения проекта, свело на нет риск появления арифметических ошибок, автоматизировало получение практически всех табличных проектных документов.

Несмотря на кажущуюся сложность интерфейса программы и обилие входных данных, освоение программного комплекса специалистами, ранее не работавшими с EnergyCS Line, не требует много времени.