三维设计在输变电工程中的应用

黎超

摘要：近年来，三维设计被广泛应用在输变电工程中，从而促使输变电工程的效率和质量都得到了大幅度提升。在整个输变电过程中，使用三维设计可以有效提高工程设计的科学性和合理性。基于此，本文将主要阐述三维设计在输变电工程中应用的相关内容。

关键词：三维设计；输变电工程；应用

前言

近年来，我国社会经济的发展速度不断加快，在这个过程中，各行各业在用电方面的需求也在不断提升，这就促使输变电站的建设实现了跨越式的发展，很多电力相关的单位以及研究所在开展输变电工程时都加大了对三维设计的使用力度，并且已经取得了一定的成果，从而有效减少了输变电工程的建设成本。但是从我国目前的实际情况来看，对于三维设计的研究和应用还尚未成熟，依旧处在二维设计向三维设计的过渡阶段。在这种情况下，要想提高电缆敷设设计的能力，相关部门必须要根据目前三维设計在输变电工程中的发展趋势，开展具体应用三维设计的研究工作。

1 三维设计在输变电站工程中的具体设计

1.1 三维设计的目标

在输变电工程中，使用三维设计的主要目的是给用户提供更好的产品，这就要求在开始设计前提出一些目标，以便确定具体流程，从而也就能够呈现出完美的效果。此外，也可以按照客户的需求在进行相应的修改。首先，在对电缆层电缆敷设的3D施工图进行设计时，要在二维施工设计图的基础上进行延续和补充，然后按照1：1的实际场景模拟电缆敷设情况，有利于施工人员能更加直观、准确、全面地理解施工图纸与设计思路。假如根据电缆层敷设3D模型的设计图仍无法理解整体设计思路，可以通过直接观看该模型的电子版获取所需信息，因为3D模型电子版可以全方位反映出该电缆层敷设的每一个细节。

1.2 三维设计的流程

设计人员在学习完三维设计软件使用方法，并且掌握一定的输变电站相关概念之后，就能够使用软件开始设计工作了。首先是模型的建立，因为三维设计软件对建立模型都有一定的要求，先要整理CAD建筑平面图，然后将该图纸导入到设计软件中，并按照实际尺寸开始构建整体建筑物模型，最后再建立细部模型。其次，电缆桥架模型的建立要完全按照电气设计图纸，针对不同类型的电缆确定出具体的模型，整个建模过程必须严格按照标准来进行，从而可以连续使用，也便于复制。第三，在建立电缆安装敷设桥架时，要在已完成的建筑安装模型中，在根据模型准确定位安装之后，按照电缆敷设方案确定电缆安装路径，然后利用“路径跟随工具”完成建模。第四，初步模型完成之后，要检查模型不合理的部位，并要进行优化调整措施，才能最终完善模型。

1.3 三维设计的成果

三维设计的应用为输变电工程带来了极大的便利，能够将整体的结构都完全呈现出来，从而也就可以给人们带来直观的视觉感受，让人们对输变电工程的整体设计理念有更加深刻的认识和了解。在完成三维设计以后，也需要使用三维设计软件对其进行调整，有利于对整体设计从多角度多层面的剖析，得到了不同方位的剖析结果，设计人员再对此进行分析，从而不断完善设计模型。

2 三维设计在输变电工程中应用的必要性

从目前来看，虽然主流的二维设计结合相关的计算机软件能够有效解决输变电工程中遇到的大部分的问题，但是，在我国城市化进程持续加快的过程中，土地资源越来越紧缺，在这种情况下，地下、半地下变电站的数量必将逐渐增加，线路走廊也会越来越紧张，因此对线路路径精细化设计的要求也就随之不断提高。此外，特高压交直流输电技术的广泛应用对于设计技术提出了更高的要求，因此，设计技术必须要进行新的变革和发展。近年来，三维技术被广泛应用在机械、电子、航空、建筑等领域，从而有效解决了多种现实问题，因此，将三位模型作为图形三维设计是工程设计的必然趋势。

3 三维设计在输变电工程中的应用

3.1 三维设计的应用软件Microstation

随着三维设计的发展壮大，许多应用软件也随着产生，Microstation就是其中比较常用设计软件之一。Microstation软件带有三维渲染功能，在对输变电站的三维设计工作完成之后，可以输出整体设计效果和三维动画，从而也就能够更真实地看到输变电站全景。需要设计人员注意的是，选择的模型必须是无任何差错的，并要将其作为蓝本，才能更好地实现效果图。另外，Microstation也能实现数据对接，在传统的输变电工程中，施工的所有信息、数据都体现在图纸上，且一般是通过图纸的方式移交给施工部门。这样导致的问题就是每类信息就失去了原有的关联性，给输变电站后续的检验工作带来了诸多困难。而Microstation以工程设施为基本对象，把每一台设备模型都标有独立的标识码，即日常所说的ID，三维模型可以以此为线索，与数字化计算机平台形成相互关联，从而保证模型与输变电站数据的统一。

3.2 应用三维设计敷设电缆

在输变电工程中，电缆敷设路径以及数量的变化是导致施工现场出现变更的主要方式，可能导致重新施工或需要重新采购施工材料，大量增加了成本支出，也耗费了大量人力物力，直接影响了施工进度。首先，绘制电缆构图时，要把各个三维图纸，如建筑、道路总图作为参考，进行桥架、电缆沟设计，需要在基础配置中增加电力工程需要的电缆沟类型并要设置支架，在这个过程中，必须设置每层支架敷设相应的电缆类型，这样才能符合工程建设准则。其次，再根据一次系统设计、二次原理图自动提取电缆清册，也可以根据Excel软件来进行电缆清册表格，再通过软件识别开始批量导入数据。在导入时，需要根据软件自带的配置导入所需样式，充分保证两者一致才能识别。第三，准确定位设备，根据设计的配电装置布置图和屏柜布置图，准确获取一次设备、智能控制柜等设备的位置，把它们作为电缆的起点和终点，也可以利用三维设计中布置电缆起点和终点所需的设备。

3.3 Bentley Substation三维设计软件的广泛应用

Bentley Substation这一软件是专门用于输变电站集成电气和结构设计的一种软件，具有创建物料使用清单等多种功能，其最突出的功能就是很好地实现了分布式输变电工程。一般来讲，输变电站的设计会涉及到多个不同的专业，如电气专业、土木建设专业，修改方案需要大量的专业间协调工作。Bentley Substation可以为输变电工程内容管理和专业写作提供充足的支持，也有效实现了输变电工程的整体理念。另一方面，Bentley Substation还可以协助设计人员完成许多工作，如完成二维原理图、三维模型布置等系统的设计，并能在设计基础上生成材料报表等一系列报告。这种数字化的三维设计软件，为输变电工程建设提供了技术手段，也形成了输变电站的初始化信息库，为后续的输变电工程开展做好了基础的数据准备。

4 结束语

总之，对于电力工程施工建设来说，三维设计具有很强的实用性。但是，从目前来看，我国的三维设计在输变电工程中的应用还存在很多不足之处，导致三维设计的实际作用和优势难以完全发挥出来，因此，相关的设计人员必须要加大对三维设计技术应用的研究力度，以此来促使我国输变电工程的发展。

参考文献

[1]梅念，陈东，杜晓磊. ±400 kV青藏直流联网工程换流站三维数字化移交[J].电力建设，2012，33（05）：21-24.

（作者单位：国网河北省电力公司石家庄供电分公司）