基于空間點投影矩陣繪制變壓器升高座筒壁三視圖及展開圖

諶洪江，張言熙，藍紅星

（國網江西省電力有限公司新余供電分公司，江西新余338000）

0 引言

升高座結構復雜，主要由法蘭、壁及一些組件等零部件組成，其中以升高座壁和油箱箱壁的相貫計算及其展開圖設計繪制，是變壓器箱體設計中比較麻煩的工作[1-4]。常規變壓器的220 kV升高座結構如圖1所示。升高座壁基本是一個圓柱面，但油箱壁則是由多段平面和圓柱面組成。升高座壁和油箱箱壁之間的相貫和展開是圓柱面與其它不同方位平面、圓柱面之間的相貫和展開，兩者相交是一條復雜的相貫線[5-6]。而且當工作電壓較高時，為保證絕緣距離，兩側的升高座還要向外傾斜，并做旋轉。如圖2、圖3分別為用AutoCAD軟件畫的升高座倒一個角度和兩個角度的三維圖形。然而現在設計和繪制此類相貫線及展開圖通常按照投影幾何原理繪圖求解。采用作圖法求解，不但費工費時，而且求解的誤差也較大。文中所提供的AutoCAD 二次開發繪圖軟件可以自動生成符合要求的展開圖，對變壓器總裝設計具有一定的實際意義。

圖1 220 kV正立的升高座

圖2 升高座倒一個角度的三維圖

圖3 升高座倒二個角度的三維圖

1 軟件特點及功能

軟件適用于生產實際的多種情況和需求，有以下特點：

1）能夠根據工作人員的需求，生成升高座三視圖中的任何一個，而對于三視圖中的任何一個用戶可以選擇是否需要畫出法蘭及法蘭的小孔。

2）整個界面的設計簡潔，用戶可以自己設計各種參數，例如升高座的半徑、法蘭半徑、法蘭的厚度、法蘭小孔的個數等。對于用戶而言，非常方便。

3）升高座壁的展開圖，箱蓋的展開圖有一整套的算法，可以自動生成，而不需要工程人員單獨設計計算，提高了效率。

圖4 是繪制套管升高座三視圖之前的畫面，包括升高座中心線，左視圖箱頂線，油箱定位線，運行程序最后的三視圖會在這上面生成。整個軟件是基于Microsoft.NET 架構的一種新的AutoCAD 二次開發技術設計的，程序用C語言編制。

圖4 三視圖的中心線、定位線等

2 軟件的輸入與輸出

1）軟件啟動并輸入數據：進入AutoCAD 軟件，在命令行輸入NETLOAD則進入宏加載界面，然后輸入BUSHING 命令則可直接啟動軟件，進入界面如圖5 所示。輸入如下數據：為了避免軟件界面一開始要輸入很多參數，在程序代碼中已經設置默認了所有參數，包括升高座中心高、升高座半徑、圖形比例、法蘭圓孔半徑、法蘭半徑、法蘭厚度、法蘭圓孔的個數、圓周等分數等參數。

圖5 套管升高座繪制界面

然后根據界面左上角提示來操作圖5，操作完成結果如圖6所示。

圖6 經選擇操作后的升高座界面

2）輸出的升高座三視圖圖形：升高座三視圖是根據機械制圖投影幾何的原理，根據“長對正，高平齊，寬相等”的投影定律編寫相關的程序，經上述工作完成之后，可以選擇是否需要輸出升高座三視圖的法蘭及其小孔，點擊“繪制”按鈕，即可按要求生成所需的升高座三視圖。輸出不帶法蘭小孔的三視圖如圖7所示。

圖7 不帶法蘭小孔的升高座三視圖

實際的升高座中法蘭肯定是有小孔的，因此軟件必須具有這個功能。輸出的帶法蘭小孔的三視圖如圖8所示。法蘭個數用戶可以自己設置。

圖8 帶法蘭小孔的升高座三視圖

3）經上述步驟后點擊“繪制升高座展開圖”和“繪制箱蓋展開圖”按鈕，最終生成的升高座展開圖和箱蓋展開圖如圖9 所示。升高座展開圖和箱蓋展開圖都是由多個點（綠色的）連接而成，它的生成是由一整套算法在編程中實現的。

圖9 升高座展開圖和油箱蓋展開圖

3 結語

文中在基于.NET 平臺上利用AutoCAD 二次開發技術借助C 語言編程實現了變壓器升高座圖的自動生成。用戶只需運行程序，在操作界面輸入相關參數就能畫出升高座的某一相的三個視圖和升高座壁的展開圖、箱頂展開圖。經過大量的數據測試實驗驗證了程序的正確性。但是由于沒有真正的用于實際的升高座的裝配，而且筒壁的厚度沒有考慮進去，該軟件設計代碼中也有很多不足之處，無論從理論還是實踐都需要進一步完善。它為升高座的圖紙設計和裝配設計提供了參考依據。