B I M技術及其在2 2 0 k V變電站施工中的應用研究

泰安泰山高壓開關有限公司 吳克彥

0 引言

隨著不斷發展的社會經濟，人民對電力的需求在不斷升高，電力作為國民經濟發展的支柱產業，需要不斷擴大電力工程的建設。另外要加大電力投資，而變電站是電力傳輸中的重要環節，對變電站的投資占了整個電網投資的40%。變電站工程具有建設周期長、多節點、投資大及專業性強等特點，所以變電站工程成為重點控制造價的電力工程。

1 BIM技術的應用概述

1.1 對BIM技術的優勢

通過設計師的空間想象和平面制圖技能來完成傳統的二維平面220kV變電站設計，具有容易出現設計死角、各專業間協同效率低等局限性。所以，參照二維圖紙建設220kV變電站的過程中就會存在效率不高、容易誤解等問題，電力公司對變電站全生命周期的管理需求通過傳統的建設方式已經無法滿足。此時，引進了BIM技術，BIM技術通過參數模型整理各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，能夠讓工程技術人員對各種建筑信息有更準確的理解，能夠方便設計團隊、建筑運營單位等建設主體進行協作，同時，BIM技術的應用，節約了建設成本、提高了生產效率、縮短了工期。BIM技術對信息的收集、儲存、管理、交換支持著變電站的籌備、設計、施工、運維等全生命周期。BIM技術平臺的建設，使得參與220kV變電站建設的各個主體之間可以更加透明、高效的進行交流，進而提高行業生產力水平及產品質量。未來的BIM技術在220kV變電站施工建設上的的應用還會有更合理更長遠的發展。

1.2 BIM技術在220kV變電站中的應用現狀

隨著我國加大對電網基建項目投資，還有日益、成熟完善的基建管理制度，于是傳統的項目管控方法已經滿足不了電網基建工程對技術、進度、質量、安全等方面的高要求了，如經常會出現設計漏洞、設計不合理、專業間不協調等問題。另外，施工過程中對施工工藝的管控不足和作業管理不嚴謹，造成信息錯誤，降低了施工質量水平和效率；沒有合理的工期，不能精確把握進度，對危險點沒有全面的辨識等等。BIM技術在我國220kV變電站設計施工實踐上，雖然在某些電力設計院中已經有了成功的案例，但那只是少數，總的來說我國的BIM技術依舊處在探索階段，還需要不斷研究發展。

2 BIM技術及其在220kV變電站施工中的實際應用

2.1 場地分析及施工進度、組織模擬

220kV變電站定位之前先要進行場地分析，場地分析要做的就是確定變電站的空間方位和外觀、把變電站與周圍景觀聯系起來。傳統的場地分析存在很大局限，如有過重的主觀因素、不能進行科學的定量分析、數據信息數量過多難以處理等。所以如果是使用BIM技術的話，在220kV變電站施工過程中,通過BIM技術結合地理信息系統，對擬建的變電站空間和場地數據進行建模,便能迅速得出分析結果，此項應用在規劃階段給工作人員評估場地的使用條件和特點時提供了很大幫助，能在最大程度上作出最理想的施工布局和場地規劃。施工進度及施工組織模，通過BIM技術結合施工進度計劃，在一個可視化的4D模型中將時間信息與空間信息整合,就能精確、直觀的把整個變電站施工過程展示在眼前。4D施工模擬技術可以統一管理和控制整個工程的施工進度、資源和質量，在項目建造過程中制定科學合理的施工計劃，掌握精確的施工進度，充分利用施工資源、進行科學合理的場地布置，降低施工成本、縮短工程工期、提高工程質量。

2.2 BIM技術在220kV變電站施工設計中應用

隨著對變電站工程周期的縮短要求，繼續使用二維設計平臺的話，難以解決繁重的設計任務，傳統的二維設計，在繪制平面、立面圖表達三維實體的過程需要花費大量時間，然后各專業之間再以這種平面的表達為基礎對三維實體進行想象，進而進行本專業的設計，整個流程下來費時又費力而且還抽象化，如果后期出現某些細小的改動，就要求各專業還需要額外花更多的時間去配合修改。而BIM技術的三維設計，可以將整個變電站實體可視化，可視化后的變電站設計使得各個專業之間的配合變得透明、直觀，各專業之間可以進行更為簡便輕松的的溝通。變電站的三維可視化設計和較傳統二維設計相比，減少了思維盲區，避免了各專業在以二維圖紙為基礎構建三維實體的思維過程中可能產生的疏漏。后期還會進行碰撞檢查，而碰撞檢查出來的碰撞問題就直觀反映出設計中存在的碰撞問題。通過不同專業設計人員互相鏈接模型，可以相互參照進行本專業的設計，比如，電纜溝與設備支架的碰撞可以先由土建專業進行修改，然后再返回電氣專業確認電纜走向；基礎與排水設施的碰撞可以返回供水專業修改雨水管布置。如果這是在傳統的二維設計模式中，做碰撞檢測會花費很大的精力和大量時間，所以，BIM技術還使整個設計過程的設計效率大大提高了。

對于施工方來說，三維模型相比傳統二維模型更直觀且更易施工，而且BIM技術更方便于施工過程。在220kV變電站施工準備階段，利用BIM信息集成平臺等工具對變電站進行管線碰撞檢查，提前策劃對整個現場的排水系統、塔吊、施工升降機、道路標高系統等其他臨建設施進行提前策劃布置，對可能存在安全隱患的管線碰撞問題進行一一排除。對于以BIM信息模型為基礎模擬變電站施工過程，優化了施工方案，提高了對施工場地的使用效率，可以對模擬施工過程中可能出現的安全隱患進行排除等，在對施工風險的管控以及施工效率的提高上具有極大作用。 項目施工的過程中，BIM技術通過對施工過程的實時監測，進而能有效的控制好施工結果與預期效果的一致性，提高了在施工過程中的協同能力。可以將整個施工過程中的設備清單，以及在施工期間產生的各類施工質量檢查記錄、文檔、照片等各種信息與BIM模型進行有機融合，這是為了以后要開展的運維工作可以更簡便（圖1為變電站施工工程的多維度BIM施工模型結構）。

圖1 變電站施工工程的多維度BIM施工模型結構

2.3 BIM在項目管理和運維當中的應用研究

運用BIM技術進行項目管理的目的是為了精細更加高效的進行管理，使項目成本降低的同時產品質量卻能得到提升。范圍、時間、成本、質量、風險、人力資源、溝通、采購及系統管理這些都是在項目管理的范疇內，BIM技術也會滲透進這些領域中。比如以模型為基礎的4D進度模擬可以有效的進行時間管理；而成本管理則是由模型直接導出工程量；以模型為基礎能使碰撞檢查等工作更加簡便，達到質量管理的目的；在采購與安裝方面，由于BIM中已經儲存了各個構件的詳細信息，所以為其提供了更好的參考。

BIM技術在220kV變電站運維階段的應用。傳統的變電站設計，項目竣工就意味著項目結束，但是BIM項目設計與之不同，220kV變電站建成后，就會進入變電站的運維階段，這意味著一個新的周期即將開始。 另外許多經驗標明，在運維階段是最能展示BIM技術優勢的階段，例如，以BIM模型為基礎模擬緊急突發情況，可以對風險和損失進行評估，進而在實際過程中能在一定程度上管理控制其風險與損失；BIM三維模型能對各種設備、裝飾、材料等進行空間定位，這就方便了工作人員對實際工程的調試、預防和故障檢修，通過統計設備關聯元件的故障計算出故障概率進而對設備故障的概率進行判斷估計，還可以在需要某元件的時候迅速定位到元件位置；由于BIM具有儲存信息的功能，所有設備的信息都被記錄在BIM中，所以可以跟蹤記錄設備的使用狀況和使用年限，還可以設置定期檢查提醒，這就使后期的設備維護更加簡便了。但是相對而言， 目前BIM技術在設計和施工階段的應用要比在運維方面的應用更加深廣，而且在運維上的應用技術也遠遠不如設計和施工階段應用的成熟，很多功能還有待探索研究。

3 結語

通過上面的分析可以知道，通過BIM技術實現了變電站全壽命周期管理，提高了工程在設計、施工、運營上的科學技術水平，全面電網信息化和現代化的時代來臨,應用價值可觀、應用前景廣闊。同時我們要充分利用BIM技術這個設計平臺，加大對智能變電站技術的研究，盡快解決在智能變電站技術上的難題，給未來的變電站施工提供先進技術支撐。

[1]徐德光.BIM技術在變電站建設中的應用研究[D].華北水利水電大學,2017.

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[3]方敬韜,劉效真,陳進偉,曹玉濤,張艷.BIM技術在變電站施工管理中的應用研究[J].通信電源技術,2016,33(05):164-166.