三維設(shè)計在輸變電工程中的應(yīng)用

黎超

摘要：近年來，三維設(shè)計被廣泛應(yīng)用在輸變電工程中，從而促使輸變電工程的效率和質(zhì)量都得到了大幅度提升。在整個輸變電過程中，使用三維設(shè)計可以有效提高工程設(shè)計的科學(xué)性和合理性。基于此，本文將主要闡述三維設(shè)計在輸變電工程中應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計；輸變電工程；應(yīng)用

前言

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度不斷加快，在這個過程中，各行各業(yè)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(shè)實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，很多電力相關(guān)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(shè)計的使用力度，并且已經(jīng)取得了一定的成果，從而有效減少了輸變電工程的建設(shè)成本。但是從我國目前的實際情況來看，對于三維設(shè)計的研究和應(yīng)用還尚未成熟，依舊處在二維設(shè)計向三維設(shè)計的過渡階段。在這種情況下，要想提高電纜敷設(shè)設(shè)計的能力，相關(guān)部門必須要根據(jù)目前三維設(shè)計在輸變電工程中的發(fā)展趨勢，開展具體應(yīng)用三維設(shè)計的研究工作。

1 三維設(shè)計在輸變電站工程中的具體設(shè)計

1.1 三維設(shè)計的目標(biāo)

在輸變電工程中，使用三維設(shè)計的主要目的是給用戶提供更好的產(chǎn)品，這就要求在開始設(shè)計前提出一些目標(biāo)，以便確定具體流程，從而也就能夠呈現(xiàn)出完美的效果。此外，也可以按照客戶的需求在進(jìn)行相應(yīng)的修改。首先，在對電纜層電纜敷設(shè)的3D施工圖進(jìn)行設(shè)計時，要在二維施工設(shè)計圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行延續(xù)和補(bǔ)充，然后按照1：1的實際場景模擬電纜敷設(shè)情況，有利于施工人員能更加直觀、準(zhǔn)確、全面地理解施工圖紙與設(shè)計思路。假如根據(jù)電纜層敷設(shè)3D模型的設(shè)計圖仍無法理解整體設(shè)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(shè)的每一個細(xì)節(jié)。

1.2 三維設(shè)計的流程

設(shè)計人員在學(xué)習(xí)完三維設(shè)計軟件使用方法，并且掌握一定的輸變電站相關(guān)概念之后，就能夠使用軟件開始設(shè)計工作了。首先是模型的建立，因為三維設(shè)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(dǎo)入到設(shè)計軟件中，并按照實際尺寸開始構(gòu)建整體建筑物模型，最后再建立細(xì)部模型。其次，電纜橋架模型的建立要完全按照電氣設(shè)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(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，從而可以連續(xù)使用，也便于復(fù)制。第三，在建立電纜安裝敷設(shè)橋架時，要在已完成的建筑安裝模型中，在根據(jù)模型準(zhǔn)確定位安裝之后，按照電纜敷設(shè)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(jìn)行優(yōu)化調(diào)整措施，才能最終完善模型。

1.3 三維設(shè)計的成果

三維設(shè)計的應(yīng)用為輸變電工程帶來了極大的便利，能夠?qū)⒄w的結(jié)構(gòu)都完全呈現(xiàn)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(shè)計理念有更加深刻的認(rèn)識和了解。在完成三維設(shè)計以后，也需要使用三維設(shè)計軟件對其進(jìn)行調(diào)整，有利于對整體設(shè)計從多角度多層面的剖析，得到了不同方位的剖析結(jié)果，設(shè)計人員再對此進(jìn)行分析，從而不斷完善設(shè)計模型。

2 三維設(shè)計在輸變電工程中應(yīng)用的必要性

從目前來看，雖然主流的二維設(shè)計結(jié)合相關(guān)的計算機(jī)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(jìn)程持續(xù)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(shù)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(xì)化設(shè)計的要求也就隨之不斷提高。此外，特高壓交直流輸電技術(shù)的廣泛應(yīng)用對于設(shè)計技術(shù)提出了更高的要求，因此，設(shè)計技術(shù)必須要進(jìn)行新的變革和發(fā)展。近年來，三維技術(shù)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子、航空、建筑等領(lǐng)域，從而有效解決了多種現(xiàn)實問題，因此，將三位模型作為圖形三維設(shè)計是工程設(shè)計的必然趨勢。

3 三維設(shè)計在輸變電工程中的應(yīng)用

3.1 三維設(shè)計的應(yīng)用軟件Microstation

隨著三維設(shè)計的發(fā)展壯大，許多應(yīng)用軟件也隨著產(chǎn)生，Microstation就是其中比較常用設(shè)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(shè)計工作完成之后，可以輸出整體設(shè)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(shè)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(lán)本，才能更好地實現(xiàn)效果圖。另外，Microstation也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，在傳統(tǒng)的輸變電工程中，施工的所有信息、數(shù)據(jù)都體現(xiàn)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(dǎo)致的問題就是每類信息就失去了原有的關(guān)聯(lián)性，給輸變電站后續(xù)的檢驗工作帶來了諸多困難。而Microstation以工程設(shè)施為基本對象，把每一臺設(shè)備模型都標(biāo)有獨立的標(biāo)識碼，即日常所說的ID，三維模型可以以此為線索，與數(shù)字化計算機(jī)平臺形成相互關(guān)聯(lián)，從而保證模型與輸變電站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

3.2 應(yīng)用三維設(shè)計敷設(shè)電纜

在輸變電工程中，電纜敷設(shè)路徑以及數(shù)量的變化是導(dǎo)致施工現(xiàn)場出現(xiàn)變更的主要方式，可能導(dǎo)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(jìn)度。首先，繪制電纜構(gòu)圖時，要把各個三維圖紙，如建筑、道路總圖作為參考，進(jìn)行橋架、電纜溝設(shè)計，需要在基礎(chǔ)配置中增加電力工程需要的電纜溝類型并要設(shè)置支架，在這個過程中，必須設(shè)置每層支架敷設(shè)相應(yīng)的電纜類型，這樣才能符合工程建設(shè)準(zhǔn)則。其次，再根據(jù)一次系統(tǒng)設(shè)計、二次原理圖自動提取電纜清冊，也可以根據(jù)Excel軟件來進(jìn)行電纜清冊表格，再通過軟件識別開始批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)。在導(dǎo)入時，需要根據(jù)軟件自帶的配置導(dǎo)入所需樣式，充分保證兩者一致才能識別。第三，準(zhǔn)確定位設(shè)備，根據(jù)設(shè)計的配電裝置布置圖和屏柜布置圖，準(zhǔn)確獲取一次設(shè)備、智能控制柜等設(shè)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(shè)計中布置電纜起點和終點所需的設(shè)備。

3.3 Bentley Substation三維設(shè)計軟件的廣泛應(yīng)用

Bentley Substation這一軟件是專門用于輸變電站集成電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計的一種軟件，具有創(chuàng)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(xiàn)了分布式輸變電工程。一般來講，輸變電站的設(shè)計會涉及到多個不同的專業(yè)，如電氣專業(yè)、土木建設(shè)專業(yè)，修改方案需要大量的專業(yè)間協(xié)調(diào)工作。Bentley Substation可以為輸變電工程內(nèi)容管理和專業(yè)寫作提供充足的支持，也有效實現(xiàn)了輸變電工程的整體理念。另一方面，Bentley Substation還可以協(xié)助設(shè)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(tǒng)的設(shè)計，并能在設(shè)計基礎(chǔ)上生成材料報表等一系列報告。這種數(shù)字化的三維設(shè)計軟件，為輸變電工程建設(shè)提供了技術(shù)手段，也形成了輸變電站的初始化信息庫，為后續(xù)的輸變電工程開展做好了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

4 結(jié)束語

總之，對于電力工程施工建設(shè)來說，三維設(shè)計具有很強(qiáng)的實用性。但是，從目前來看，我國的三維設(shè)計在輸變電工程中的應(yīng)用還存在很多不足之處，導(dǎo)致三維設(shè)計的實際作用和優(yōu)勢難以完全發(fā)揮出來，因此，相關(guān)的設(shè)計人員必須要加大對三維設(shè)計技術(shù)應(yīng)用的研究力度，以此來促使我國輸變電工程的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

（作者單位：國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司）