三維設計軟件在變電站設計中的應用

張典波

（廣東南海電力設計院工程有限公司，廣東 佛山528200）

0 引言

近年來，對于變電站的設計工作，各單位或研究所都已開始引進三維設計軟件，并且取得了一定的效果，有效降低了變電站設計的成本。不過由于我國在三維設計軟件的應用上還處于起步階段，即由二維設計軟件向三維設計軟件過渡的時期，所以，現階段，我國對于能夠使用三維設計軟件完成電力系統設計的人才還是有較大缺口的。

為進一步提高電纜層電纜敷設精細化設計能力，以滿足業主對電纜敷設的要求，本次設計根據業主對已投產工程的設計評價，結合廣東電網精細化設計要求，通過對110kV東華變電站、220kV角布變電站等樣板工程的電纜敷設進行實地調研學習，并吸取110kV金融變電站電纜層設計經驗教訓，針對當前三維工程設計技術在電力行業的應用發展趨勢，開展了變電站電纜層三維設計技術應用的研究工作。

1 三維設計軟件

三維設計指的是利用三維軟件來完成實際物體的表達，能夠基本達到一比一的效果，設計出來的模型能十分形象地表達出實際物體的基本情況。

Google SketchUp是一套直接面向設計方案創作過程的設計工具，其創作過程不僅能夠充分表達設計師的思想，而且完全滿足與客戶即時交流的需要，它使得設計師可以直接在電腦上進行十分直觀的構思，是三維建筑設計方案創作的優秀工具。該軟件通用性強，操作簡單，設計人員無需通過專業培訓即可上手使用。

2 設計目標、流程及成果

2.1 設計目標

針對本次設計，為了能給客戶提供更好的產品，幫助客戶直觀地觀察成品的效果，需要在進行設計前提出一些目標，以此來使客戶在動工前對產品有相應的了解，從而根據需要進行相應的修改。

（1）電纜層電纜敷設3D設計施工參考圖（對CAD二維施工圖的延續與補充）：按1∶1實際場景模擬電纜層電纜敷設情況，將三維施工參考圖與二維CAD施工圖結合使用，可使施工人員更為直觀、準確、全面地理解施工設計圖紙與設計人員的設計思路。（2）電纜層電纜敷設3D模型（對電纜層電纜敷設3D設計施工參考圖的延續與補充）：施工人員閱讀二維CAD施工設計圖與三維彩色施工參考圖后，仍存在無法理解或圖紙表達不夠清晰的部分，可通過直接觀看電纜層電纜敷設3D模型電子版獲取所需信息，3D模型電子版可全方位反映整個電纜層的任何細節，無一遺漏。

2.2 設計流程

在學習完軟件及變電站相關概念之后，便可開始使用Google SketchUp軟件進行設計工作。

（1）建筑模型的建立：按Google SketchUp軟件的建模要求，對CAD建筑平面圖進行整理，然后將CAD圖紙“導入”軟件中，按實際尺寸進行整體建筑物建模，之后再建立門、窗、梁、柱、預留洞口等構件的細部模型。（2）電纜橋架模型的建立：按電氣設計圖紙的要求，對不同類型的電纜橋架進行建模，并最終建成標準模型組件，以方便復制與連續使用。（3）電纜橋架安裝模型的建立：將建立好的電纜橋架，按電氣設計圖紙的要求在建筑模型中進行定位安裝。（4）電纜敷設模型的建立：在已完成的建筑與電纜橋架安裝模型中，按照電氣設計的電纜敷設方案確定電纜路徑，然后利用“路徑跟隨工具”完成電纜敷設的建模。（5）在上述模型中檢查電纜碰撞、橋架碰撞、電纜敷設、建筑設計不合理的部位，并對其進行優化調整，最終完成初步模型。（6）在完成的初步模型的基礎上，根據不同的構件進行材質鋪貼，如磚墻采用乳膠漆、梁柱采用清水砼、電纜采用黑色橡膠等，以豐富模型對材質的表現力，最終完成優化后的模型。

2.3 成果展示

三維設計圖能夠給人以更加直觀的感覺，讓人對整體設計有更深刻的理解與認識，更好地表達出結構前后、左右的情況，具有較強的對比度。電纜室的鳥瞰圖如圖1所示。

圖1 電纜室鳥瞰施工參考圖

在完成了三維設計之后，還需利用三維設計軟件完成二維設計工作，對整體設計進行多角度的剖析，得到不同方位的剖面圖，這樣便能夠提供更加方便、直觀的細節展示，如果設計中存在問題，在剖面圖中也能夠很方便地找出來。而且剖面圖能夠向客戶展示細節，使客戶可以根據自己的需要對設計提出相應的修改意見或指出需改進的地方，之后對設計成品進行修改，從而達到最好的設計效果。

在本次設計中，針對電纜室的構造，對設計結果進行了多個方位的剖析，其剖面圖細節如圖2所示。

圖2 剖面透視圖

3 結語

本次科研項目所采用的設計軟件Google SketchUp存在一定的局限性，雖然本軟件可操作性高、易上手、平民化，但智能化、專業化程度不高，且在建模過程中會耗費較高的人力和時間成本，也不具備智能敷設、智能檢查、智能統計等功能。在當前3D設計發展的初級階段，Google SketchUp可滿足設計、施工、展示匯報的使用要求，但隨著3D設計的深層次應用與發展，本軟件并不是最理想的電纜層3D設計工具。

通過深入了解當前電力行業電纜層3D設計的發展情況，當前尚無一款成熟的設計軟件可滿足電纜層3D設計的專業化與智能化要求。隨著各設計軟件的不斷發展與更新，其功能會更加強大，使用起來會更加方便，在電力行業的應用也會隨著研究工作的不斷進展而更加深入、更加容易上手，由此便能更好地促進電力設施的三維設計工作向著更加先進的方向不斷發展。

［1］袁泉，李炳益.三維工廠設計中結構設計流程的探討［J］.武漢大學學報：工學版，2007（10）

［2］于明國，嚴福章.三維數字化設計在寧東—山東±660kV直流輸電示范工程中的應用［J］.電力建設，2011（3）

［3］李穎瑾.三維設計在變電站中的應用探討［J］.城市建設理論研究（電子版），2012（5）

［4］馬澤菊，羅建，黃益華，等.智能變電站數據建模［J］.重慶電力高等專科學校學報，2011（6）