胡 剑

国网四川省电力公司达州市新桥供电分公司 四川 达州 635711

3D建模与3D打印技术在输配电运维中的应用分析

胡 剑

国网四川省电力公司达州市新桥供电分公司 四川 达州 635711

经济和科技的发展使得电能的需求量越来越大，因此输配电线路的通道也不断的增加，在输配电线路的运维以及验收等过程中，经常会出现一些钢管杆方面的问题，比如扶手形式或者尺寸等不合适，爬梯设计不合理等，这些问题都会影响输配电运维的效率和质量。本文主要对3D建模与3D打印技术在输配电运维中的应用进行分析，进而有效的解决这些问题。

3D建模；3D打印；输配电运维；应用

输配电线路通道越来越紧张，在电力新建以及改造中对钢管杆的应用也越来越多，这是因为这些钢管杆具有占地面积小费用价格低等优势。在线路验收以及运维过程中运维单位逐渐发现输配电线路钢管杆附件的问题，比如钢管杆横担的扶手设置的型式以及尺寸不规范或者相差比较多，或者横担上的抓手间距小，不利于抓握，因此作业人员在前进的过程中只能采取爬着的方式，不仅影响线路运维的效率，同时还会造成运维人员的人身安全问题。所以还需要有效的规范输配电线路钢管杆附件的设置，制定标准的钢管杆附件。而标准的制定存在很大的难度，需要较长的周期，为了提升钢管杆附件设置的合理性以及效率，可以采用3D建模技术以及3D打印技术，使钢管杆附件能够具有真实模型，并生成实体的模型，进而保证钢管杆附件的合理性。

1 3D建模与3D打印技术的概述

（1）3D建模

3D建模简单来说利用三维制作软件通过对三维空间的虚拟构建，形成具有三维数据的模型。3D建模主要分为NURBS以及多边形网格。其中NURBS技术主要应用在精细的、复杂的以及弹性的模型建立中，应用在量化的生产过程中；而多边形网格建模则是通过拉面的方式制作出适合一些复杂场景的动画以及效果图的模型。两种模型都有其各自的优势，在实际的应用过程中需要根据具体的需求来选择合理的3D建模方式[1]。

（2）3D打印技术

3D打印技术是一种快速成型的技术，是基于数字模型文件为基础的，利用塑料、金属等粉末状的可粘合性的材料利用逐层打印的方式形成的一种立体型的构造物体的技术。3D技术是在20世纪90年代中期被研发出来，在诞生后主要用在一些模具制造以及工业设计等制造领域中，随着技术的发展，当前3D打印技术已经逐渐应用到产品的直接生产中，特别是一些具有高价值的零部件。3D打印技术主要是利用数字技术材料的打印机进行打印的，当前这种打印机的产量在不断的提升，同时价格在急速的降低，被应用的范围也更广，包括工业设计、工程施工以及医疗产业等方面[2]。

2 3D建模与3D打印技术在输配电运维中的创新及作用

利用3D建模技术对输配电杆塔建立3D模型，进而使运维人员能够直观的观察到线路杆塔的真实情况，更有利于研究钢管杆附件的设置，保证钢管杆附件设计的合理性，同时在输配电线路的路标识安装以及涂刷的过程中也更有利于对安装和涂刷效果的展示，使设计更加合理；同时在输配电线路教学的过程中，可以通过3D打印的模型进行直接教学，有利于输配线路运维学员直观的了解输配电线路的知识，同时也有利于教师的讲授，使教学效果明显提升；此外在线路的检修工作中，通过3D照杆塔模型的打印可以使输配电线路运维人员能够更加明确工作中存在的危险点，以及注意事项的交代；最后对于杆塔的局部改造以及附属装置的加装来说，可以进行3D模型的设计，同时通过模型来对改造以及加装后的安全距离等进行改造和加装，进而使其能够满足安全距离的要求。此外，对于日常的工作设计中，安装标识牌等工器具的选择也可以通过3D模型进行模拟验证。同时对于已经完成设计的夹具以及工器具来说，通过3D模型的建立后，还可以利用3D打印机进行实体模型打印，从而更好的对工器具以及夹具等进行实体验证，保证这些附件的合理性[3]。

3 3D建模以及3D打印技术的实施方案

首先，先准备好杆塔，并选择比较简单的杆塔作为模型的原型进行建模，到档案室查找杆塔的相关加工图纸和资料，通过对这些图纸和资料的熟读，为3D建模奠定基础；其次对3D建模软件的安装，主要应用的3D建模软件为AutoCAD以及其他的软件，保证软件版本的先进性。再次根据杆塔的图纸进行3D模型的建立，通过对杆塔附件的详细构图的分析和研究，利用AutoCAD或者其他的软件建立杆塔附件的3D模型，通过模型空间来进行杆塔部件的组装，进而形成一个完善的3D杆塔模型；最后，采用3D打印技术将模型打印出来。在3D模型建立完成后，还需要根据杆塔的局部或者部分部件利用AutoCAD软件或者其他软件的输出功能，生成“.stl”形式的文件。同时将这个文件提交给3D打印相关企业或者部门，然后打印成3D实体模型[4]。

4 3D建模以及3D打印技术在输配电运维中的发展前景

当前桌面级的3D打印机价格一般在四千元到八千元之间，价格相对来说比较低廉，很多企业和个人都可以接受。同时3D打印的要求不高，一般的软件都可以生成3D打印的格式，比如AutoCAD软件就可以通过模型的建立实现对模型的输入，进而供3D打印机进行打印。在输配电线路的运维过程以及QC小组的活动中，可以通过3D建模技术进行杆塔工器具的数字模型设计，进而更方便对3D实体模型的打印，有利于对杆塔附件试验验证[5]。3D建模以及3D打印技术不仅可以用于输配电线路的运维方面，同时还可以应用在变电、配电等电力相关专业的教学过程中，通过3D建模以及3D打印技术的教学，使学生更加直观的了解到关于变电、配电等方面的知识，并以此为基础进行教学培训、工器具设计以及检修改造方案的制定等，从而使教学更加直观立体。通过3D建模以及3D打印技术在教学中的应用，不仅改善了传统课堂的枯燥性，同时也能够激发学生的学习兴趣，有利于学生更深入的了解相关的知识内容，这对电力相关人才的培养具有非常重要的意义。

5 结语

3D建模以及3D打印技术是现代计算机技术以及打印技术发展和创新的产物，应用的范围也越来越广泛。电力企业随着科技的发展，电网铺设规模越来越大，同时凸显出来的问题也越来越多，其中比较受到关注的为杆塔附件的设计问题，由于塔杆附件的设计不合理会导致输配电线路的运维工作效率降低，同时也会对运维人员的人身安全造成威胁。通过3D建模以及3D打印技术的应用使得塔杆附件的设计以及应用中能够先进行3D建模处理，通过建模的分析和研究，保证附件的合理性。同时还可以应用在教学过程中，保证教学的直观性和形象性，进而为电力运维管理人才的培养奠定基础。

[1]郑涛,张西童.关于加强输配电线路运维管理的分析[J].大科技，2014(28).

[2]郑永胜.浅析基层供电企业输配电线路运维管理[J].工程技术:全文版:00091-00091.

[2]宋学军.电力输配电线路的运维故障排除探讨[J].工程技术:引文版，2016(27):00283-00283.

[4]陈海凉.0.4kV输配电线路的运维与故障排除技术分析[J].企业技术开发旬刊，2016,35(2):88-88.

[5]赵明江,安光辉,罗刚,等.配电自动化系统运维管理现状及改进措施[J].城市建设理论研究:电子版，2016(11).

[6]柴清,何辉,龚成莹.基于Web3D的IT运维三维仿真监测系统[J].自动化与仪器仪表，2013(5):143-144.

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