引言
随着电力工业自动化程度的提高，变电站中的电缆连接数量大幅增多，施工时存在电缆、光缆、尾缆、数据线等敷设混乱、电缆路径可追溯性差及电缆长度准确性低等问题。电缆敷设施工前的科学排列设计是目前变电站施工亟待解决的质量技术问题之一。通过三维设计软件的应用，最终能完成优化电缆长度、精确电缆路径、缩减电缆沟截面等设计工作，解决电缆敷设混乱等问题，既节约了敷设成本，又提高了施工阶段工作效率。
1三维设计简介
三维设计是在二维设计的基础上，在第 3 个维度进行空间设计、尺寸规划的设计方法，通常会依托一些智能化、数字化的设计工具，如计算机 3D 设计软件，将二维设计图纸转化为可视性更强、更加直观的立体模型，目前已成为工业行业较为常用的一种设计方法。在二维平面设计中，通常采用浮动和相对定位的方法进行平面布局，从而使各个模块处于同一平面内，但通常为了照顾到视野和使用需要，在进行平面布局时，很容易产生结构上的视觉“bug”，干扰技术人员判断，使得设计效率大打折扣。随着计算机技术的不断更新进步，工业对于设计的要求越来越高，二维设计已逐渐难以满足更高的设计要求，最终将转化为成熟的三维设计技术。相较于二维设计技术，三维设计更加直观、具体、形象，且能够规避二维视觉带来的负面影响，实现更加精准的设计。从原理上来看，三维设计以二维设计为基础，由二维空间多层叠加形成，但无论多么复杂的二维空间反馈，在三维设计中均表现为多个层的叠加，通过调整各层的显示逻辑，即可实现三维布局的重构，达到观察实物的效果。目前常用的三维设计软件有:PRO/E、UG、3Dmapx 和 solidworks 等。不同软件所侧重的方向和人群有所不同，工业设计中使用较多的为solidworks 和 PRO/E。
2三维技术在电网工程建设中的关键技术
2.1电网工程设计平台开发
现有的设计平台，如 ProjectWise 平台，大多侧重于设计和施工阶段的模型展示，相互独立不能互通，无法进行协同管理，不能满足项目全生命周期管理的标准，一般情况下还需委托专业公司进行开发或采购相应软件，极大地增加了管理成本。基于此情况对于 BIM 协同的管理平台进行了研究与设计，并结合实际工程在变电站设计施工中的进度管理、质量管理、安全管理、物资管理等场景可行性进行了分析，分析结果表明协同管理平台能够实现施工的全生命周期管理，达到预期目标。
2.2电池 PACK 三维结构设计的应用
在电池设计中，目前较为常见的三维结构设计应用是电池 PACK 结构设计。电池 PACK 结构设计是指电池组合设计，即通过电池的零部件或者单独的子电池，根据能量输出需要、体积控制需要等指标，共同组成 PACK。随着电动汽车的迅速发展，锂离子电池的电池 PACK 技术大大提高。电池PACK 一般由专门的企业来做，主要集中在锂离子电池PACK 工厂，拥有自己的结构设计、电子设计方案和生产车间。PACK 工厂按照车企的要求将电池组装成需要的形状和大小，在自己的 PACK 车间进行规模化的动力电池加工和生产，品质检验合格的产品就会供应给相应的车企，完成装配。其中的组装过程，就使用到电池 PACK 三维结构设计，通过事先对组装后电池的体积、容量、尺寸等主要参数进行限定，用三维结构设计软件，来设计出符合各项参数要求的电池组合。
2.3进行填充率检查，优化电缆路径
在设计阶段，严格按照各专业提供的电缆清册进行电缆埋管设计。动力电缆和控制电缆在同一电缆沟中敷设时，在动力电缆层和控制电缆层之间设置防火隔板，宽度与电缆支架长度相同。光缆单独设置槽盒，敷设在电缆沟的底层。在所有电缆都敷设完成后，检查通道的填充率。通过核对设计前期确定的电缆通道内电缆支架层数，可根据实际情况修改，并根据规划方案优化电缆敷设路径，杜绝填充率超标等情况。
2.4搭建三维数字化设计平台系统
三维数字化设计平台的搭建,应该以变电站的实际需求为导向,并且对所用软件从数字化功能、三维设计以及服务支持等方面进行评价。通过业务专家的专审评估,以此来确定三维数字化设计平台的建设工作。在完成输变电工程数字化设计平台一期搭建工作之后,还应该实施全专线设计、碰撞检测、实时协作以及开放接口和CAD出图。
2.5三维设计评审要点研究
项目评审是工程建设的关键环节之一，目前中国已有较为成熟的基于数字化电网三维设计智能辅助评审体系，主要包括以下方面。首先，要对照三维设计评审深度要求，对三维设计的模型范围、几何精度、属性特性等进行审核核实，总体内容、深度、成果形式是否符合国网公司三维设计标准相关要求。其次，要对工程设计方案的精细化把控进行审核，是否利用三维设计模型精细统计工程量，减少人为因素造成的偏差，提质增量。然后，要对三维平台的整体协同设计功能进行评审，检查数据贯通性、接口互通性、设计平台易用性等。最后，需要审核设计单位的质量管理体系，要求三维设计人员与工程设计人员一体化。通过评审分析不足、提炼亮点、定期总结。
2.6三维设计在国网电化学储能电站中的应用
如果说将三维设计应用于储能锂离子电池中的三维多孔层状集流体设计，属于微观层面的应用，那么目前将三维设计应用于国网电化学储能电站，则属于宏观层面的应用。三维设计在国网电化学储能电站中的应用，主要是指通过三维设计软件，将国网电化学储能电池搭建成一整套符合功率要求、能量输出要求和体积要求的储能电站设备。这种搭建，一方面需要满足参数的要求;另一方面，应考虑后续的维修是否方便，电池更换成本如何，储能站整体的散热性及安全性是否符合要求等问题。同时，三维设计还被应用于后期的国网电化学储能电池站的维护和管理，比如在三维设计软件中对各只电池进行编号，便于后续快速查找故障电池;也可以根据客户需要，进行局部的再设计等;依托三维设计软件，建立对储能电池站的三维监控系统，保障储能电池的正常工作等。
结语
综上所述，三维设计应用于电网工程建设是国网公司贯彻坚持五大发展理念的表现，根本目的还是在于提升电网工程质量，提高电网工程建设效率，从而提升品牌影响力，为公司产品带来价值。虽然目前三维应用尚未在电网工程建设中完全普及，但不断试点成功也证明这是一条正确的道路，三维技术的应用对于电网工程建设来说是大势所趋。加快推广和普及三维设计软件的应用领域，设计人员也应加强对软件的学习，保持全新的设计理念，使设计技术水平跟上世界先进的发展水平。
参考文献
［1］蒋荣安，阎平.三维数字化电网技术辅助特高压工程施工管理［J］.电力勘测设计，2017，5（5）：65-68.
［2］范光甫，朱中耀，蒋荣安.三维数字化电网解决方案［J］.电力勘测设计，2005，1（1）：30-34.
［3］刘帆.BIM 技术在变电站三维协同管理平台建设中的应用研究［D］.北京：华北电力大学，2020.