三维设计技术在变电站设计中的运用分析

三维设计技术在变电站设计中的运用分析

作者：刘伟江

广东京能电力建设有限公司  广东广州 510620 

摘要：近年来，由于计算机技术的开发和提高，三维技术在建筑设计领域中的运用也日益广泛，有效提升了建筑设计效果和工程设计的效率，克服了传统二维技术设计方式出现的相互交叉影响的缺陷，对变电站的建设发展产生了良好的促进作用。本篇文章重点阐述了变电站三维设计的基本特征与主要软件应用，并就三维技术设计方法在变电站建设中的实际应用展开了研究和探讨。

关键词：三维设计技术；变电站；设计应用；

当前，随着我国的建筑设计水平不断发展，在变电站方案设计中，三维设计的技术水平也有了显著的提高。不过当前变电站的建设，二维设计技术依然是变电站工程设计的主要应用技术，其存在难以避免的交叉干扰等一系列问题，并且在对设计方案的审查方面也需要相当长的时间。因此三维设计技术的应用迫在眉睫，一旦在建筑设计的整个流程中使用了三维设计科技，上述问题就将能够迎刃而解，因而进一步的发展和完善三维设计技术成为当前变电站设计的重中之重。

一、三维设计技术的特点

三维设计系统具备了可视性好、操作性强的优势，在工程设计中使用三维软件系统设计可以显著地提高工程设计的效率、增强工程设计的质量。在实际的工程设计使用中，三维设计技术具备了如下优势：

①实现了对空间位置的直观计算，在变电站的空间设计内，不需来回转换平面图和断面图就能够确定地图中点的带电物体安全位置，不管是不是在一个平面内的所有带电位置均能直观计算得出，节省了常规工程设计中的大量人工运算环节，从而减少了人为误差；

②避免了可能出现的设计错误，在二维单一职责原则下常常不易发现的工程设备与墙、柱子、墙体、地板、窗户、水工暖通管线间的硬性冲突现象，可在这些问题在三维模型下迎刃而解，经过对三维模型经过正确的剖切，可自动形成车站内任何位置的三维视图，并实时显示设备与线路、工程间的相对位置信息；

③增强了工程设计方案可靠性，由于使用规范的模型库的手段，可以确定工程设备的主要数据与特征，随着每一个数据的增加或调整，当模具更换时，平面图也将相应改变，这不但便于工程设备交付后的台账处理，还有利于提供与工程数据共享有关的建筑设计、施工、设计管理、运维、质量检测等各领域的科研人员。

在传统的设计模式下，变电站建筑物、设施都仅仅表现在平面图中，而在三维设计方式下，建筑物和设施都可以从经过电脑设计的三维中建立起来。这就把变电所涉及的不同学科整合在一起。在同样的功能模块上，不同专业的工程师都能够对所完成的工程设计部分加以仿真。而在协同的工作方式下，不同专业人员在完成工程设计的同时也可以看见其他专业工程人员的工程设计结果，在共同互动下调整、优化设计方案，还能节约二维设计下造成的资源和空间浪费问题。

二、变电站三维设计主要平台介绍

2.1 3Dmax软件

3Dmax程序一般是三维空间模型、渲染与动画制作应用软件，由于其动作页面简单便捷、视图功能强劲、渲染功能强劲、可靠性高、易于上手设计效率高，所以，在具体的产品设计流程中，人们不需耗费太多的精力与时间掌握3Dmax的一些知识点，3Dmax程序的操作过程也较为简单，通俗易懂、方便使用。但在使用3Dmax软件进行工程设计变电站时，也有着显而易见的弊端和不足之处。因为3Dmax软件虽然比较适合在工程设计效果图方面，但在施工图方面却又缺乏突出的优点，使得它在施工图设计方面存在着一定的局限性。

在使用3Dmax技术对变电站设备进行设计生产的过程中，第一步就是需要首先创建一个元器件的基本造型，然后再使用设备自带的编辑样条甚至是金属切削工具对其进行相应的调节与修饰，然后再使用下面的一些指令进行加工操作生产出一个更加生动真实的模型。为进一步地提高其所使用的材料品质与视觉效果，可对其进行贴图处理甚至是附加上其所采用的材料，再把元件放置在图库当中，在使用的过程中可按照自己的需求选取相应的场景。

2.2 PDMS 软件

PDMS管理是一种建筑工业三维综合管理系统，该管理软件在实际使用的流程中能够创建一个个具体的工程设计模块，在这一流程中能够多协同工程设计，并且还能够实现工程平面图自动标识的手动变更，在建筑工程造价管理系统当中的使用上具有比较明显的优点。

首先是文件的内容涵盖了大量造价资料，并且采用了与施工项目的质量控制资料的对比，能够为项目前期的经济评价工作提供了直接的可靠的参照依据；其次，实体构建成功后，各种装置、部件、工程资料等的计算信息，可成为确定项目、工程量清单等的直观依据；最后，由于其开放式工程设计，为实施项目之间有机的紧密联系创造了必要条件，有效发挥互联网所带来的数据共享、信息传递、沟通与交互等的优点，可以有效解决“概算超估计、计划超概算、结果超计划”的实际成本问题。

2.3 Substation 软件

 Substation是一种专业进行变压器综合电气与结构的三维应用软件。该软件可以为现场实际的产品设计工作中进行主要的各种功能板块，还可以进行三维结构模型、单线平面图、接地图、供电板布置、维护和管理简图、材料清单和其他报表等功能模块，在进行变压器工程设计时可进行接地网、防雷保护或者线缆弧垂等设计工具。在使用Substation软件设计变压器，还能够为该工程设计环节中进行主要的接地网络，或者线缆弧垂设计等主要工具。将Substation软件应用于电气设计中，其导线工具的整体特性较强，还可以实现手动进行编号，可根据类型在各个层次上进行使用。除此之外，Substation应用软件还可以对短路、短路电流或者设备等进行错误检测。

三、变电站设计中三维设计技术的应用

首先是对三维模型的深入要求。对建模问题深入，是做好三维设计的重要前提条件。模具深度不仅关系着工程设计质量与效益，还对产品设计操作量和工期都有很大影响。设备是规划变电站的核心内容，需对设备模型的建模深入、准确性等方面做出详尽说明，以便于工程设计和校核的技术人员进行实际工作。其次是，要建立三维模型。三维模型库的建立一般是根据两个截然不同的模式，它们是机械设备模式和土建支撑模式。在开展三维方案设计过程中，由于元件建模是初始过程，方案设计的质量和元件模型质量相互之间也有着直接关联，在保证三维布置校验效果的基本上，还需要注重对元素数据加以精简。元件建模的合理性还有其附带属性，不但保证了三维方案设计得流畅，同时也有利于后期方案设计工作的开展。

其中，在两种模型建模中，难度最大的是设备建模。一般来说，要使设备模型实现最理想化，应当是设备厂家根据工程设计方的需求提供指定文件格式和要求的三维模型， 模型严格按照 1：1 绘制，且设备厂家对其模型的准确性负责。其次，必须明确设备模型名称。在制作模型的工程中，应该根据有关标准为设备模型加以定名。除此之外，在模型库建立的过程中应该遵守如下准则：模块的精简要有利于辨识和绘图，不会产生错误或无法产生理解的多义性。模块的精简不会干扰其性能描述和基本的形状结构，但关键尺寸不可精简，专业间接口部分也不可精简。

结语：电力系统的安全关系到广大人民群众切身利益，也影响到国家经济社会的安全发展。随着现代科技发展，变电站建设也朝着高度自动化的发展趋势，因此三维系统技术的应用发展前景非常广阔。目前，由于三维工程技术在电力工程设计方面的实践与运用上还具有一定的不足，在实际使用过程中还无法全面地发挥出三维设计技术所应有的优越性，在一定程度上影响了三维设计科学技术的进展和广泛应用。有关的设计技术研究人员也必须加大对三维技术的应用研究，以逐步推动中国电力工程的发展和提高。

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