西南電力設計院開啟全新設計模式

西南電力設計院使用BIM軟件建立了一個完整的三維數字化變電站模型，通過對三維模型的瀏覽，檢查設計范圍的完整性，并充分利用三維模型的可視化、實時共享等優勢實現變電站內各專業的碰撞檢查。

＞＞沙州站建設規模

沙州750kV變電站位于甘肅省敦煌市七里鎮，距敦煌市區約22km，屬敦煌盆地的沖洪積平原，地貌單元屬戈壁平原，海拔高程在1272～1276.50m之間，總體地形平坦、開闊。變電站總用地面積18.683hm2，靜態投資107168萬元、動態投資112057萬元。

沙州750kV變電站的建設具有重要意義。它位于新疆與西北主網第二條聯網通道上，工程的建設可增強新疆與西北主網功率交換的能力，并且可以提高新疆能源資源在西北電網中優化配置的能力以及為“疆電外送”系列直流工程提供網架支撐，保證直流外送工程安全穩定運行。

作為甘肅省內的變電站工程，該項目具有很多特點和難點，如：其站區氣候條件惡劣，經常出現沙塵、極端低溫等天氣；站區布置緊湊，需要嚴格校核帶電距離及進行地下設施碰撞檢查；工期緊，不容許由于“錯、缺、漏、碰”等設計原因引起的返工；業主需要進行精細化設計成品（包括精細化圖紙、精細化電纜敷設等）；整個工程按業主要求進行數字化移交等。

基于這些項目特點和難點，項目設計方認為只有BIM技術有以下幾方面優勢，首先，針對電氣和結構設計，從建模到出圖使用一套工具，這樣就不會出現如平面圖和斷面圖之間出現不符情況。其次，BIM技術可以方便溝通協作，如不同專業設計師之間的溝通，建筑設計人員跟效果圖等公司之間的溝通等。此外，建筑中各種設備信息的添加對于后期業主的運維也有很大幫助。

數字化變電站——變革傳統

我國經濟的持續高速發展，對電網的建設速度和技術水平提出了越來越高的要求，而傳統的二維設計方式已經越來越難以滿足業主對設計效率、設計成品質量以及對變電站生命周期管理的需求，因此“數字化電網”建設理念應運而生。

數字化變電站建設的基本目標是將變電站所有信號數字化，所有管理的內容數字化，然后利用先進的控制技術和信息技術，實現對變電站可靠而準確的控制和管理。

西南電力院從全生命周期角度提出的變電站BIM實施方案主要是在變電站設計中采用數字化設計技術，為變電站的建設提供高品質的設計成品，再采用變電數字化設計平臺，對變電站設計過程實現全面的數字化管理，并充分利用國網公司的數字化采購平臺，結合西南電力院的數字化設計成果，實現變電站建設階段的數字化采購，推動施工單位利用變電站三維模型，采用虛擬建造技術，實現變電站的數字化施工，建立變電站建設階段管理信息系統，實現變電站建設階段的信息化管理，使用項目管理軟件，實現建設和施工的工程進度管理，結合變電站三維模型，實現工程進度的可視化管理。

數字化設計——開啟全新設計模式

傳統變電設計有著很多局限性，包括其缺乏直觀的視覺效果和可定量的模型基礎，各專業的軟件之間都是相互獨立的，缺乏數據庫的支持，集成性能較差，而且帶電距離的校驗只能基于平面，可能造成帶電距離不足或過大；過程中錯、漏、碰、缺等通病屢屢發生，造成施工的停滯和反復，給工程建設帶來損失，而且傳統設計不能滿足業主精細化設計的要求等，而變電數字化設計是多專業參與的設計。西南電力院經過積極探索，認為BIM技術的數字化設計能夠極好的解決上述問題，其解決方案具備的特點包括制定專門的作業手冊，使得專業軟件與相關的計算軟件之間進行信息共享，實現了項目數據流在專業內部的流轉，完成了專業內的流程化設計。通過工程數據庫中具有所有設備完整的工程信息、參數信息與編碼信息，可指定的移交對象的系統要求，定制數據通道，由此實現數字化移交等。

具體到BIM設計過程應用點，西南電力院主要體現在全站智能電氣主接線及布置模型、三維防雷保護驗算、精細化電纜敷設、土方計算方面。

＞＞數字化施工支持

＞＞進度管理系統

＞＞沙州750kV變電站新建工程鳥瞰圖

在創建智能電氣主接線時，使用Revit MEP軟件將所有的電氣一次設備元件符號均從設備元件庫中調用。電氣主接線中的設備元件符號均采用電氣線和前后設備進行連接，在電氣主接線中，就建立了電氣設備間的邏輯關系，通過一個設備可以檢索查詢到相同信息，因為項目數據中建立了設備元件符號和三維模型之間的關聯關系，可以實現電氣主接線和設備三維布置模型之間的關聯，通過電氣主接線檢查設備布置，設備間連線的正確性，在增加或刪除電氣一次設備時，實現設備三維布置相鄰設備的信息關聯修改。此外，在完成設備間邏輯連線的連接后，對設備進行了參數標注，直觀地反應出電氣設備的關鍵參數。經過對主接線中設備的統計，得到電氣一次主回路設備清單，對設備材料清冊中的設備數量進行核實。

在三維防雷保護驗算方面則是在防雷保護范圍圖中，可以很直觀查看到電氣設備和導線是否處于避雷裝置的保護范圍內。

通過精細化電纜敷設，可以方便快捷的查看任意截面，任意高度的電纜信息，杜絕以往工程中常出現的施工單位的二次設計及施工困難的問題，并通過拓撲關系圖可準確查看纜流狀況，提前發現和解決電纜敷設中可能遇到的問題。

在土方計算方面采用AutoCAD Civil 3D完成數字化地形及土方工程的精確統計，避免施工單位與設計單位的沖突。此外，在建筑物設計、結構設計等方面BIM技術也帶了諸多益處。

BIM協同方面，西南電力院主要在地下設施、設備支架、專業協同等幾方面進行了嘗試。其中地下設施方面，西南電力院運用BIM手段建立了一個完整的三維數字化變電站模型，通過在Navisworks中對三維模型的瀏覽，檢查設計范圍的完整性，并充分利用三維模型可視化、實時共享的優勢，實現變電站內各專業的碰撞檢查。

總的來講，BIM設計優勢主要體現在可提高精細化設計水平，并提供了精確的材料統計等，以及可以保證模型與圖紙的一致，從而做到圖紙關聯修改，最終提升設計效率。

數字化移交——項目各方共享信息

數字化移交的內容主要包括項目參與各方為保證項目設計、采購、建造、安裝、調試等階段順利實施，創建和維護的典型階段版本及最終版本的工程文件和模型。其中設計文件包括技術報告、技術規范書、說明書、計算書、圖紙等；供應商文件包括計算書、數據表、材料表、規范書、圖紙和操作手冊及維修手冊、備品備件清單、質量保證書等；智能P&ID圖及主接線圖是指用專業軟件繪制的智能P&ID圖的符號或圖形與相應的數據有關聯關系。主接線圖是電氣表述的核心文件，工程位號信息是與控制系統、信息系統等其他系統銜接的關鍵數據；三維模型是使用專門的三維數字化設計軟件建立的工程三維模型，三維模型提供了高效直觀的工程資料查看方式，通過模型可以快速檢索和查詢與其相關的設計文件或數據。

移交方式主要通過設計方使用已約定好的信息系統，使其承載整個項目的信息，并按照約定的要求將整個系統連同全部信息移交給業主運行；設計方使用自己的系統積累信息，并遷移到業主或運維方準備的系統上，在工程項目結束時移交這個系統；設計方使用自己的系統積累信息，并按照要求的信息格式將信息移交給業主或運維方，加載到運維方系統上。移交信息的方式可以通過網絡傳輸或用某種介質（如光盤等）三個方式完成。

最后，數字化移交可以使業主能從多種維度、多個側面、多種數據綜合程度查看數據，從中得到的效益，主要包括隨時自動提取任意規定范圍內的設備、材料詳表和匯總表，為設備材料分批訂貨、施工備料管理提供依據和手段；通過進行施工進度模擬，實現工程進度和計劃的可視化管理；而且可以模擬重要施工工序，優化施工方案；提前進行備品備件管理，并可進行檢修過程模擬，從而實現對工程造價的適時動態跟蹤控制，實現實際意義的工程造價跟蹤控制以及實現多工程的數據庫管理，利用遠程瀏覽軟件和國際互聯網向不同用戶發布需要的信息等。

利用新工具將變電設計推向新高

對于變電站這種設備復雜、后期運維要求高的建筑體，BIM技術所能提供三維可視化技術以及能夠方便記錄和傳遞數據信息的功能，相對傳統二維方法有著革命性的變化，而隨著以后建筑復雜程度的增加，業主對后期運維要求的增多，BIM技術將成為無法取代的技術手段出現在建筑行業的方方面面。項目的各參與方均在形象的三維模型上進行溝通，而三維模型也將作為載體出現在建筑生命周期的各個方面。

西南電力院堅信并期待，利用BIM這把利器，通過不斷的摸索與創新，將變電設計推向標準化、智能化、數字化、自動化的全新高度，并為智能電網的建設提供堅實有效的基礎數據支持。

關于中國電力工程顧問集團西南電力設計院

中國電力工程顧問集團西南電力設計院（簡稱“西南電力院”）成立于1961年6月，是中國電力工程顧問集團公司的全資子企業，是全國勘察設計百強單位。建院50年來，西南電力院共完成740余項發送變電工程項目的勘察設計，其中，發電工程約占全國投運總容量的8%；送電工程投運總里程約占全國投運總里程的10%；變電工程投運約占全國投運總容量的8%。工程項目遍及國內20多個省、區、市和伊朗、印度、印尼、孟加拉等10多個國家。處于全國電力勘察設計行業前列，是全國第一個承擔±800千伏/6400兆瓦換流站勘測設計、第二個承擔750千伏特高壓交流輸電工程設計的電力設計院。