基于空间点投影矩阵绘制变压器升高座筒壁三视图及展开图

谌洪江，张言熙，蓝红星

（国网江西省电力有限公司新余供电分公司，江西新余338000）

0 引言

升高座结构复杂，主要由法兰、壁及一些组件等零部件组成，其中以升高座壁和油箱箱壁的相贯计算及其展开图设计绘制，是变压器箱体设计中比较麻烦的工作[1-4]。常规变压器的220 kV升高座结构如图1所示。升高座壁基本是一个圆柱面，但油箱壁则是由多段平面和圆柱面组成。升高座壁和油箱箱壁之间的相贯和展开是圆柱面与其它不同方位平面、圆柱面之间的相贯和展开，两者相交是一条复杂的相贯线[5-6]。而且当工作电压较高时，为保证绝缘距离，两侧的升高座还要向外倾斜，并做旋转。如图2、图3分别为用AutoCAD软件画的升高座倒一个角度和两个角度的三维图形。然而现在设计和绘制此类相贯线及展开图通常按照投影几何原理绘图求解。采用作图法求解，不但费工费时，而且求解的误差也较大。文中所提供的AutoCAD 二次开发绘图软件可以自动生成符合要求的展开图，对变压器总装设计具有一定的实际意义。

图1 220 kV正立的升高座

图2 升高座倒一个角度的三维图

图3 升高座倒二个角度的三维图

1 软件特点及功能

软件适用于生产实际的多种情况和需求，有以下特点：

1）能够根据工作人员的需求，生成升高座三视图中的任何一个，而对于三视图中的任何一个用户可以选择是否需要画出法兰及法兰的小孔。

2）整个界面的设计简洁，用户可以自己设计各种参数，例如升高座的半径、法兰半径、法兰的厚度、法兰小孔的个数等。对于用户而言，非常方便。

3）升高座壁的展开图，箱盖的展开图有一整套的算法，可以自动生成，而不需要工程人员单独设计计算，提高了效率。

图4 是绘制套管升高座三视图之前的画面，包括升高座中心线，左视图箱顶线，油箱定位线，运行程序最后的三视图会在这上面生成。整个软件是基于Microsoft.NET 架构的一种新的AutoCAD 二次开发技术设计的，程序用C语言编制。

图4 三视图的中心线、定位线等

2 软件的输入与输出

1）软件启动并输入数据：进入AutoCAD 软件，在命令行输入NETLOAD则进入宏加载界面，然后输入BUSHING 命令则可直接启动软件，进入界面如图5 所示。输入如下数据：为了避免软件界面一开始要输入很多参数，在程序代码中已经设置默认了所有参数，包括升高座中心高、升高座半径、图形比例、法兰圆孔半径、法兰半径、法兰厚度、法兰圆孔的个数、圆周等分数等参数。

图5 套管升高座绘制界面

然后根据界面左上角提示来操作图5，操作完成结果如图6所示。

图6 经选择操作后的升高座界面

2）输出的升高座三视图图形：升高座三视图是根据机械制图投影几何的原理，根据“长对正，高平齐，宽相等”的投影定律编写相关的程序，经上述工作完成之后，可以选择是否需要输出升高座三视图的法兰及其小孔，点击“绘制”按钮，即可按要求生成所需的升高座三视图。输出不带法兰小孔的三视图如图7所示。

图7 不带法兰小孔的升高座三视图

实际的升高座中法兰肯定是有小孔的，因此软件必须具有这个功能。输出的带法兰小孔的三视图如图8所示。法兰个数用户可以自己设置。

图8 带法兰小孔的升高座三视图

3）经上述步骤后点击“绘制升高座展开图”和“绘制箱盖展开图”按钮，最终生成的升高座展开图和箱盖展开图如图9 所示。升高座展开图和箱盖展开图都是由多个点（绿色的）连接而成，它的生成是由一整套算法在编程中实现的。

图9 升高座展开图和油箱盖展开图

3 结语

文中在基于.NET 平台上利用AutoCAD 二次开发技术借助C 语言编程实现了变压器升高座图的自动生成。用户只需运行程序，在操作界面输入相关参数就能画出升高座的某一相的三个视图和升高座壁的展开图、箱顶展开图。经过大量的数据测试实验验证了程序的正确性。但是由于没有真正的用于实际的升高座的装配，而且筒壁的厚度没有考虑进去，该软件设计代码中也有很多不足之处，无论从理论还是实践都需要进一步完善。它为升高座的图纸设计和装配设计提供了参考依据。