淺談BIM技術在變電站設計中的應用

胡迪

摘 要 文章分析探討了BIM在110kV變電站工程中的應用，總結了工程實踐經驗和取得的成效，最后對持續提升BIM應用進行了展望，從而更好地提高變電站的設計質量。

關鍵詞 BIM技術；變電站；設計

1 概述

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。BIM是應用于工程策劃、設計、建造、管理、運維的數字化方法，在歐美、日韓、新加坡等發達國家早已得到廣泛重視和普及，然而在我國起步較晚。自2013年，國內建筑業對BIM的關注熱度迅速飆升，企業希望應用先進數字信息技術，提高企業素質和加強企業設計、施工、管理水平。BIM應用已成為國內建筑業發展趨勢[1]。

2 BIM技術在變電站設計中的具體應用

2.1 協同工作

變電站工程通過BIM整合項目全方位信息，在項目策劃、設計、建造、管理的全生命周期中進行信息共享和傳遞，使工程參與者對建筑信息做出正確理解和高效應對，實現工程各參建方協同工作，提高工作效率、節約成本和縮短工期。BIM為設計者提供協同設計平臺，實現工程所有專業數據共享和傳遞。設計者在協同平臺進行協同設計，對建筑信息做出正確理解，在設計過程中進行直觀高效專業溝通，實現專業間有效協調和避讓，高效解決專業間碰撞和不合理設計，從而優化設計，提高設計效率和質量。

2.2 設計優化

BIM為變電站工程設計者提供協同設計平臺和可視化設計環境，相對傳統設計方法有著明顯優勢和意義。

2.3 三維建模

BIM具有強大的信息表達能力和可視化功能，設計者通過BIM對變電站所有專業進行3D建模，使建筑空間信息表達直觀、清晰，實現可視化設計，充分體現變電站真實面貌。

3D建模是對建筑模擬建造，所有專業所有元素均按1：1構建，設計者在建模過程中對設計圖進行校核和深化，對各專業設備和管線進行三維綜合布置，對電纜層中錯綜復雜的電纜、線槽、橋架、管道、箱體進行綜合布置深化優化，保證合理精準的管線布置定位。

通過3D模型，設計者對所有暗裝箱體和管線進行精準三維定位，指導施工預留孔洞，避免后期對墻體返工開鑿，有效節省施工作業和縮短施工周期。

2.4 碰撞檢查

BIM軟件具有強大的碰撞檢查功能。變電站模型建成后，設計者對所有專業進行全面碰撞檢查，共發現26個問題，其中生成建筑問題報告11個，結構問題報告2個，機電問題報告13個。根據詳細問題報告，設計者快速精確定位碰撞位置，直觀高效解決專業內和專業間的碰撞問題，優化設計方案，有效減少設計變更和施工返工。

2.5 創建電氣設備模型

設計者根據電氣設備廠家資料，利用BIM軟件創建設備模型，錄入詳細設備信息以及相關規程規范，在土建模型中放置電氣設備時，實現電氣間距校驗，有效提高設計效率和質量。某變電站工程共創建29個設備元器件模型（包括主變壓器、110kV GIS、電容器、站用變壓器、二次保護屏、安健環標志等），這些模型錄入了詳細設備信息（如設備廠家、設備電氣參數、安裝單位、運維單位、投運時間、設備維護周期等），為設備信息共享，設備管理維護提供入口[2]。

3 工程實例

3.1 工程概況

本文以某市110k V變電站工程項目為例，該站為地上一層，地下二層，建筑基底面積為2700平方米，總建筑面積為7803平方米，建筑高度為10.5米；該站的總規模為主變為6×63MVA，110kV出線12回，10kV出線96回。工程規模大，各專業管線交叉復雜。

3.2 BIM技術在變電站設計中的應用

在變電站選址選線完成后，電氣專業開始做變電站方案的可行性研究和初步設計，可研包括配電裝置樓的整體布局、配電裝置房間的劃分等。得到電氣的方案模型后，建筑、結構、暖通等專業提出設計方案，完成各自的方案設計和初步設計工作。在建立好配電裝置樓的主體的B I M模型，包括電氣設備、建筑軸網、墻柱、門窗等。在完成可研和初步設計后，經各專業確認，即開始進入各專業的配電裝置樓主體的詳細設計，包括電氣、建筑、結構、暖通、消防等專業。在項目設計中，各專業都在同一個軟件平臺上完成設計，并實現數據共享、協同設計。根據電氣、建筑、結構、暖通等專業提交的BIM模型，使用管線綜合碰撞檢查在空間里顯示所選專業的設備、構建、風管等實體，檢查各個構件之間的關系，找出碰撞位置，進行專業間協調。

在詳細設計階段，需要對電氣設備的信息含量做了精確設定，電氣設備的信息包括電壓等級、參數、型號、廠家、設備編號。建筑專業需對變電站的墻體類型、建筑材質、門窗信息作了定義。結構專業需要對柱構件的截面類型、結構類型、樓板構件的厚度、相對樓層標高、材料做定義。其他專業對自身專業所涉及的設備做相關定義。

3.3 方案總結

本工程實例使用BIM軟件，通過BIM模型中的各專業設計信息，使模型信息在設計階段逐步豐富，并實現在各專業設計軟件之間的數據互轉，協同設計，提高了項目設計和建造的整體效率，通過數據共享、沖突檢測、精確統計減少返工和浪費，提高了項目的設計質量，優化設計方案。變電站設計工作需要各專業的協同合作，基于BIM技術的變電站設計與傳統CAD設計的工作流程有所不同，這就勢必需要一個規范合理的工作流程來進行整合。在今后類似的項目中，可以結合項目自身的特點，規范設計流程，整理出適合于BIM設計的設計管理規范[3]。

4 結束語

BIM技術在工程建設行業的廣泛應用是大勢所趨。本文結合實際案例開展的工程設計實踐來看，采用BIM技術后，信息創建、處理和傳遞等方面比傳統C A D更具有優勢，不僅提高了設計效率，同時可以將所有的變電站信息通過模型聯系起來，在包括策劃、設計、施工、運維各階段在內的整個工程項目全生命期中，實現對變電站信息的有效管理。

參考文獻

[1] 陸鳳怡，胡彬.基于BIM技術的變電站設計研究[J].黑龍江科技信息，2016，（36）：199.

[2] 郝超.BIM在天津永定河220kV變電站設計中的應用[J].黑龍江科技信息，2012，（25）：5.

[3] 柴喜林.BIM技術在建筑設計管理模式中的應用淺析[J].中國科技縱橫，2016，（1）：91.