張典波

（廣東南海電力設(shè)計(jì)院工程有限公司，廣東 佛山528200）

0 引言

近年來，對(duì)于變電站的設(shè)計(jì)工作，各單位或研究所都已開始引進(jìn)三維設(shè)計(jì)軟件，并且取得了一定的效果，有效降低了變電站設(shè)計(jì)的成本。不過由于我國(guó)在三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用上還處于起步階段，即由二維設(shè)計(jì)軟件向三維設(shè)計(jì)軟件過渡的時(shí)期，所以，現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)于能夠使用三維設(shè)計(jì)軟件完成電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人才還是有較大缺口的。

為進(jìn)一步提高電纜層電纜敷設(shè)精細(xì)化設(shè)計(jì)能力，以滿足業(yè)主對(duì)電纜敷設(shè)的要求，本次設(shè)計(jì)根據(jù)業(yè)主對(duì)已投產(chǎn)工程的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，結(jié)合廣東電網(wǎng)精細(xì)化設(shè)計(jì)要求，通過對(duì)110kV東華變電站、220kV角布變電站等樣板工程的電纜敷設(shè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研學(xué)習(xí)，并吸取110kV金融變電站電纜層設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對(duì)當(dāng)前三維工程設(shè)計(jì)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，開展了變電站電纜層三維設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的研究工作。

1 三維設(shè)計(jì)軟件

三維設(shè)計(jì)指的是利用三維軟件來完成實(shí)際物體的表達(dá)，能夠基本達(dá)到一比一的效果，設(shè)計(jì)出來的模型能十分形象地表達(dá)出實(shí)際物體的基本情況。

Google SketchUp是一套直接面向設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作過程的設(shè)計(jì)工具，其創(chuàng)作過程不僅能夠充分表達(dá)設(shè)計(jì)師的思想，而且完全滿足與客戶即時(shí)交流的需要，它使得設(shè)計(jì)師可以直接在電腦上進(jìn)行十分直觀的構(gòu)思，是三維建筑設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作的優(yōu)秀工具。該軟件通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)人員無需通過專業(yè)培訓(xùn)即可上手使用。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)、流程及成果

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)本次設(shè)計(jì)，為了能給客戶提供更好的產(chǎn)品，幫助客戶直觀地觀察成品的效果，需要在進(jìn)行設(shè)計(jì)前提出一些目標(biāo)，以此來使客戶在動(dòng)工前對(duì)產(chǎn)品有相應(yīng)的了解，從而根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的修改。

（1）電纜層電纜敷設(shè)3D設(shè)計(jì)施工參考圖（對(duì)CAD二維施工圖的延續(xù)與補(bǔ)充）：按1∶1實(shí)際場(chǎng)景模擬電纜層電纜敷設(shè)情況，將三維施工參考圖與二維CAD施工圖結(jié)合使用，可使施工人員更為直觀、準(zhǔn)確、全面地理解施工設(shè)計(jì)圖紙與設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路。（2）電纜層電纜敷設(shè)3D模型（對(duì)電纜層電纜敷設(shè)3D設(shè)計(jì)施工參考圖的延續(xù)與補(bǔ)充）：施工人員閱讀二維CAD施工設(shè)計(jì)圖與三維彩色施工參考圖后，仍存在無法理解或圖紙表達(dá)不夠清晰的部分，可通過直接觀看電纜層電纜敷設(shè)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(gè)電纜層的任何細(xì)節(jié)，無一遺漏。

2.2 設(shè)計(jì)流程

在學(xué)習(xí)完軟件及變電站相關(guān)概念之后，便可開始使用Google SketchUp軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。

（1）建筑模型的建立：按Google SketchUp軟件的建模要求，對(duì)CAD建筑平面圖進(jìn)行整理，然后將CAD圖紙“導(dǎo)入”軟件中，按實(shí)際尺寸進(jìn)行整體建筑物建模，之后再建立門、窗、梁、柱、預(yù)留洞口等構(gòu)件的細(xì)部模型。（2）電纜橋架模型的建立：按電氣設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)不同類型的電纜橋架進(jìn)行建模，并最終建成標(biāo)準(zhǔn)模型組件，以方便復(fù)制與連續(xù)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(shè)計(jì)圖紙的要求在建筑模型中進(jìn)行定位安裝。（4）電纜敷設(shè)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(shè)計(jì)的電纜敷設(shè)方案確定電纜路徑，然后利用“路徑跟隨工具”完成電纜敷設(shè)的建模。（5）在上述模型中檢查電纜碰撞、橋架碰撞、電纜敷設(shè)、建筑設(shè)計(jì)不合理的部位，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終完成初步模型。（6）在完成的初步模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的構(gòu)件進(jìn)行材質(zhì)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(duì)材質(zhì)的表現(xiàn)力，最終完成優(yōu)化后的模型。

2.3 成果展示

三維設(shè)計(jì)圖能夠給人以更加直觀的感覺，讓人對(duì)整體設(shè)計(jì)有更深刻的理解與認(rèn)識(shí)，更好地表達(dá)出結(jié)構(gòu)前后、左右的情況，具有較強(qiáng)的對(duì)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(shè)計(jì)之后，還需利用三維設(shè)計(jì)軟件完成二維設(shè)計(jì)工作，對(duì)整體設(shè)計(jì)進(jìn)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(xì)節(jié)展示，如果設(shè)計(jì)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(xì)節(jié)，使客戶可以根據(jù)自己的需要對(duì)設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的修改意見或指出需改進(jìn)的地方，之后對(duì)設(shè)計(jì)成品進(jìn)行修改，從而達(dá)到最好的設(shè)計(jì)效果。

在本次設(shè)計(jì)中，針對(duì)電纜室的構(gòu)造，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了多個(gè)方位的剖析，其剖面圖細(xì)節(jié)如圖2所示。

圖2 剖面透視圖

3 結(jié)語

本次科研項(xiàng)目所采用的設(shè)計(jì)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(yè)化程度不高，且在建模過程中會(huì)耗費(fèi)較高的人力和時(shí)間成本，也不具備智能敷設(shè)、智能檢查、智能統(tǒng)計(jì)等功能。在當(dāng)前3D設(shè)計(jì)發(fā)展的初級(jí)階段，Google SketchUp可滿足設(shè)計(jì)、施工、展示匯報(bào)的使用要求，但隨著3D設(shè)計(jì)的深層次應(yīng)用與發(fā)展，本軟件并不是最理想的電纜層3D設(shè)計(jì)工具。

通過深入了解當(dāng)前電力行業(yè)電纜層3D設(shè)計(jì)的發(fā)展情況，當(dāng)前尚無一款成熟的設(shè)計(jì)軟件可滿足電纜層3D設(shè)計(jì)的專業(yè)化與智能化要求。隨著各設(shè)計(jì)軟件的不斷發(fā)展與更新，其功能會(huì)更加強(qiáng)大，使用起來會(huì)更加方便，在電力行業(yè)的應(yīng)用也會(huì)隨著研究工作的不斷進(jìn)展而更加深入、更加容易上手，由此便能更好地促進(jìn)電力設(shè)施的三維設(shè)計(jì)工作向著更加先進(jìn)的方向不斷發(fā)展。

［1］袁泉，李炳益.三維工廠設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程的探討［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2007（10）

［2］于明國(guó)，嚴(yán)福章.三維數(shù)字化設(shè)計(jì)在寧東—山東±660kV直流輸電示范工程中的應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2011（3）

［3］李穎瑾.三維設(shè)計(jì)在變電站中的應(yīng)用探討［J］.城市建設(shè)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(shù)據(jù)建模［J］.重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2011（6）