三维设计技术在变电站设计中的运用

三维设计技术在变电站设计中的运用

摘要：近年来，随着计算机技术的发展与进步，其应用越来越广泛，其中，三

维技术在设计行业内的应用十分的普遍，有效提高了设计效率与设计质量。在进

行变电站施工设计的过程中，应用三维设计技术来进行变电站的设计能够有效的

提高设计方案的科学性与有效性，避免出现交叉设计的现象。

关键词：三维设计技术；变电站设计；应用研究

1三维软件设计的特点

三维软件具有可视性强、可操作性强的特点，在设计中应用三维软件能够有效的提升设

计的质量、提高设计的效率。在具体的设计应用中，三维软件设计具有以下特点：

①实现了空间距离的直接测量，在三维变电站模型空间中，不需要来回切换平面图和

断面图就可以验证图中点的带电安全距离，无论是否在同一平面内的带电距离都可直接测量

得到，节约了传统设计方法的人工计算步骤，避免人为差错；

②避免了可能存在设计误差，二维设计模式下常常难以察觉的电气设备与梁、柱、墙、楼板、门窗、水工暖通管道之间的硬性碰撞问题，可在三维模式下迎刃而解，通过对三维模型进行合理的剖切，可自动生成站内任意角度的二维视图，真实展现设备与导线、建筑之间

的相对关系；

③提高了设计方案实用性，通过使用标准设备型号库等方式，明确设备的信息和属性，每一条信息的新增或修改，模型更新后，平面图纸也随之更新，这样既有利于设备移交后的

台账管理，也便于将工程信息共享给设计、施工、建设管理、运维、检修等各方面技术人员。

在传统设计模式下，变电站建筑物、设备只能体现在平面图纸上，但是在三维设计技术下，建筑物和设备等能够在计算机提供的三维空间中建造取来。它将变电站涉及到的各个专

业结合到一起。在相同的功能模块中，各个专业设计人员可以对其负责的部分进行模拟。在

协同设计工作下，各个专业工作人员在进行设计的同时也能够看见其他专业设计人员的设计

成果，在相互沟通下修改、完善设计方案。

2变电站三维设计的主要平台分析

2.13Dmax 软件

3Dmax 软件作为当前作为知名的三维造型，该软件具备较高的应用价值，该软件具有显

著性的应用优势。不但能够保证操作面简单快捷，而且还具备较强的视图功能。与其他设计软件相比较而言，3Dmax 软件在渲染效果方面占据较为明显的优势，3Dmax 软件具备较强的

兼容性。因此，在实际的设计过程当中，不需要花费过多的精力和时间学习 3Dmax 软件相关

知识，3Dmax 软件整个操作流程相对较为简单，通俗易懂、便于操作。但是在通过 3Dmax 软件进行设计变电站，则存在明显的缺陷与不足。3Dmax 软件更适用于效果图方面，而在工程

图方面却没有明显的优势，致使其在工程图设计中具有一定的限制。

2.2PDMS 软件

PDMS 软件是一款工厂三维设计管理系统，通常主要被应用于化工领域、石油领域、以

及电力领域等。而 PDMS 软件在实际的应用当中，可以通过多方协同的设计模式，创建出实

体模型。与此同时， PDMS 软件还能够对平面图进行自动更新及标注。尤其在变电站的设计

当中，PDMS 软件发挥的作用是作为强大的，也是应用最为广泛的。应用 PDMS 软件设计变

电站，需要创建丰富的数据库。但是 PDMS 软件在该领域的应用，消耗了大量的时间，这是

由其本身的应用性质所决定。而将 PDMS 软件应用到工厂设计领域中，不但可以节约大量的

时间，而且还能够体现出其应用价值，同时将会取得显著性的应用效果。

2.3Substation 软件

Substation 软件主要是由美国 Bentley 公司所开发研制，Substation 软件是一项专门用于

变电站集成电气和结构设计的三维软件。Substation 软件能够为实际的设计工作提供重要的

功能板块。例如三维结构模型、控制简图、配电板布局、以及其他报告等模块。通过Substation 软件设计变电站，可以为该设计环节提供重要的接地网、以及电缆弧垂等工具。

将Substation 软件应用到电气设计当中，其导线工具整体性能较强，能够实现自动进行编号，并按照类型在不同层进行应用。Substation 软件还能够对短路、短路以及设备等进行错误检查。

3

变电站设计中三维设计技术的应用

3.1三维建模的深度要求

建模深度研究是进行三维设计的前提。建模深度不但关系到设计质量和效果，还对设计工作量及工期有重要影响。电气设备是变电站的核心，需对电气设备模型的建模深度、精度

等做详细规定，以方便设计及校核人员开展工作。

3.2三维模型库创建

三维模型库的创建主要是针对两种不同的模型，分别是设备模型与土建支架模型，这两

种模型统称为元件模型。在进行三维设计过程中，元件建模是最初步骤，方案设计的质量与元件建模水平有着直接关系，在保证三维布置校验有效性的基础上，应当注意对元件信息进

行简化。元件模型的合理化以及其附加属性，不仅确保了三维设计的流畅，同时也便于后续

设计工作的开展。

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，应当规范设备模型命名。在创建模型

的过程中，必须按照相关规范对设备模型进行命名。三维数字模型命名的特点在于合理、准

确和唯一，这种命名方式便于识别、管理、存储、发布和更改，同时应具有可扩充性，便于

追溯和版本的有效控制，可使用字母、数字和下划线表示。

在进行模型库创建的过程中，为了节省存储空间，提高模型的调用速度，模型的几何细节可适当简化，应遵循以下原则：模型的简化应便于识别和绘图，不致引起误解或不会产生

理解的多义性。模型的简化不能影响自身功能表达和基本外形结构，也不能影响模型装配或

干涉检查。关键尺寸不能简化，专业间接口部分不能简化。

4变电站三维设计案例分析

以富平 330kV 变电站工程为例，通过应用三维协同设计工作模式，借助数字化信息模型、协同工作平台、工作进度管理工具等手段，首次采用智能一次设备和层次化保护控制系统；

首次全站两级电压均采用支持型管型母线和多个新型技术；在确保工程设计质量的同时实现了变电站三维设计目标，提高设计效率与自动化程度。