三維設計在輸變電工程中的應用

黎超

摘要：近年來，三維設計被廣泛應用在輸變電工程中，從而促使輸變電工程的效率和質量都得到了大幅度提升。在整個輸變電過程中，使用三維設計可以有效提高工程設計的科學性和合理性?；诖?，本文將主要闡述三維設計在輸變電工程中應用的相關內容。

關鍵詞：三維設計；輸變電工程；應用

前言

近年來，我國社會經濟的發展速度不斷加快，在這個過程中，各行各業在用電方面的需求也在不斷提升，這就促使輸變電站的建設實現了跨越式的發展，很多電力相關的單位以及研究所在開展輸變電工程時都加大了對三維設計的使用力度，并且已經取得了一定的成果，從而有效減少了輸變電工程的建設成本。但是從我國目前的實際情況來看，對于三維設計的研究和應用還尚未成熟，依舊處在二維設計向三維設計的過渡階段。在這種情況下，要想提高電纜敷設設計的能力，相關部門必須要根據目前三維設計在輸變電工程中的發展趨勢，開展具體應用三維設計的研究工作。

1 三維設計在輸變電站工程中的具體設計

1.1 三維設計的目標

在輸變電工程中，使用三維設計的主要目的是給用戶提供更好的產品，這就要求在開始設計前提出一些目標，以便確定具體流程，從而也就能夠呈現出完美的效果。此外，也可以按照客戶的需求在進行相應的修改。首先，在對電纜層電纜敷設的3D施工圖進行設計時，要在二維施工設計圖的基礎上進行延續和補充，然后按照1：1的實際場景模擬電纜敷設情況，有利于施工人員能更加直觀、準確、全面地理解施工圖紙與設計思路。假如根據電纜層敷設3D模型的設計圖仍無法理解整體設計思路，可以通過直接觀看該模型的電子版獲取所需信息，因為3D模型電子版可以全方位反映出該電纜層敷設的每一個細節。

1.2 三維設計的流程

設計人員在學習完三維設計軟件使用方法，并且掌握一定的輸變電站相關概念之后，就能夠使用軟件開始設計工作了。首先是模型的建立，因為三維設計軟件對建立模型都有一定的要求，先要整理CAD建筑平面圖，然后將該圖紙導入到設計軟件中，并按照實際尺寸開始構建整體建筑物模型，最后再建立細部模型。其次，電纜橋架模型的建立要完全按照電氣設計圖紙，針對不同類型的電纜確定出具體的模型，整個建模過程必須嚴格按照標準來進行，從而可以連續使用，也便于復制。第三，在建立電纜安裝敷設橋架時，要在已完成的建筑安裝模型中，在根據模型準確定位安裝之后，按照電纜敷設方案確定電纜安裝路徑，然后利用“路徑跟隨工具”完成建模。第四，初步模型完成之后，要檢查模型不合理的部位，并要進行優化調整措施，才能最終完善模型。

1.3 三維設計的成果

三維設計的應用為輸變電工程帶來了極大的便利，能夠將整體的結構都完全呈現出來，從而也就可以給人們帶來直觀的視覺感受，讓人們對輸變電工程的整體設計理念有更加深刻的認識和了解。在完成三維設計以后，也需要使用三維設計軟件對其進行調整，有利于對整體設計從多角度多層面的剖析，得到了不同方位的剖析結果，設計人員再對此進行分析，從而不斷完善設計模型。

2 三維設計在輸變電工程中應用的必要性

從目前來看，雖然主流的二維設計結合相關的計算機軟件能夠有效解決輸變電工程中遇到的大部分的問題，但是，在我國城市化進程持續加快的過程中，土地資源越來越緊缺，在這種情況下，地下、半地下變電站的數量必將逐漸增加，線路走廊也會越來越緊張，因此對線路路徑精細化設計的要求也就隨之不斷提高。此外，特高壓交直流輸電技術的廣泛應用對于設計技術提出了更高的要求，因此，設計技術必須要進行新的變革和發展。近年來，三維技術被廣泛應用在機械、電子、航空、建筑等領域，從而有效解決了多種現實問題，因此，將三位模型作為圖形三維設計是工程設計的必然趨勢。

3 三維設計在輸變電工程中的應用

3.1 三維設計的應用軟件Microstation

隨著三維設計的發展壯大，許多應用軟件也隨著產生，Microstation就是其中比較常用設計軟件之一。Microstation軟件帶有三維渲染功能，在對輸變電站的三維設計工作完成之后，可以輸出整體設計效果和三維動畫，從而也就能夠更真實地看到輸變電站全景。需要設計人員注意的是，選擇的模型必須是無任何差錯的，并要將其作為藍本，才能更好地實現效果圖。另外，Microstation也能實現數據對接，在傳統的輸變電工程中，施工的所有信息、數據都體現在圖紙上，且一般是通過圖紙的方式移交給施工部門。這樣導致的問題就是每類信息就失去了原有的關聯性，給輸變電站后續的檢驗工作帶來了諸多困難。而Microstation以工程設施為基本對象，把每一臺設備模型都標有獨立的標識碼，即日常所說的ID，三維模型可以以此為線索，與數字化計算機平臺形成相互關聯，從而保證模型與輸變電站數據的統一。

3.2 應用三維設計敷設電纜

在輸變電工程中，電纜敷設路徑以及數量的變化是導致施工現場出現變更的主要方式，可能導致重新施工或需要重新采購施工材料，大量增加了成本支出，也耗費了大量人力物力，直接影響了施工進度。首先，繪制電纜構圖時，要把各個三維圖紙，如建筑、道路總圖作為參考，進行橋架、電纜溝設計，需要在基礎配置中增加電力工程需要的電纜溝類型并要設置支架，在這個過程中，必須設置每層支架敷設相應的電纜類型，這樣才能符合工程建設準則。其次，再根據一次系統設計、二次原理圖自動提取電纜清冊，也可以根據Excel軟件來進行電纜清冊表格，再通過軟件識別開始批量導入數據。在導入時，需要根據軟件自帶的配置導入所需樣式，充分保證兩者一致才能識別。第三，準確定位設備，根據設計的配電裝置布置圖和屏柜布置圖，準確獲取一次設備、智能控制柜等設備的位置，把它們作為電纜的起點和終點，也可以利用三維設計中布置電纜起點和終點所需的設備。

3.3 Bentley Substation三維設計軟件的廣泛應用

Bentley Substation這一軟件是專門用于輸變電站集成電氣和結構設計的一種軟件，具有創建物料使用清單等多種功能，其最突出的功能就是很好地實現了分布式輸變電工程。一般來講，輸變電站的設計會涉及到多個不同的專業，如電氣專業、土木建設專業，修改方案需要大量的專業間協調工作。Bentley Substation可以為輸變電工程內容管理和專業寫作提供充足的支持，也有效實現了輸變電工程的整體理念。另一方面，Bentley Substation還可以協助設計人員完成許多工作，如完成二維原理圖、三維模型布置等系統的設計，并能在設計基礎上生成材料報表等一系列報告。這種數字化的三維設計軟件，為輸變電工程建設提供了技術手段，也形成了輸變電站的初始化信息庫，為后續的輸變電工程開展做好了基礎的數據準備。

4 結束語

總之，對于電力工程施工建設來說，三維設計具有很強的實用性。但是，從目前來看，我國的三維設計在輸變電工程中的應用還存在很多不足之處，導致三維設計的實際作用和優勢難以完全發揮出來，因此，相關的設計人員必須要加大對三維設計技術應用的研究力度，以此來促使我國輸變電工程的發展。

參考文獻

[1]梅念，陳東，杜曉磊. ±400 kV青藏直流聯網工程換流站三維數字化移交[J].電力建設，2012，33（05）：21-24.

（作者單位：國網河北省電力公司石家莊供電分公司）