BIM在110kV變電站設計中的應用

馮浩 康志豪 任萬榮 咸秀超

摘要：當今社會，我國電力行業發展如日中天，同時，人們對電能需求量與日俱增。110kV變電站建設過程中各類設備在逐步完善，城市化進程逐步加快，促使變電站建設范圍開始覆蓋到城市人口較為密集的城市區域，在110kV變電站建設中，由于諸多設計要素未能全面分析，將導致諸多問題發生，此類問題將會導致變電站建設運行后期出現較多問題，對我國電力事業全面發展造成較大限制作用。

關鍵詞：BIM;110kV變電站設計;應用

引言

隨著計算機技術快速穩定的發展，促進了越來越多的新興技術在變電站設計中的應用。目前，二維設計仍然成為國內變電站設計的主要應用技術，當前這種二維設計技術難以避免交叉干擾等問題。不但需要花費大量的時間進行方案審核，而且出現了專業協調的紕漏等問題。BIM技術作為當前最為先進的設計技術，在工廠設計中發揮著較為明顯的優勢，但是該技術在變電站設計中的應用，解決了傳統二維設計存在的缺陷，提高了變電站設計的質量。但是仍然存在諸多不足，限制了三維技術優勢的發揮。因此，我國要不斷深入對BIM技術的研究，使其徹底取代二維設計技術，為電力設計的發展發揮其作用。

1 BIM設計概述

隨著Revit在民用建筑中成功的運用，技術被逐步推廣到變電站建設中，協同、設計、集成、校審、出圖等的Revit、Naviswroks、AutoCAD為數字化BIM設計方案軟件。從項目生命周期的視角，圍繞著項目管理、族庫建立，三維模型設計、各專業模型集成協同、模型優化設計、BIM模型校審、仿真、出工程圖、工程圖校審、移交等流程環節，確保設計階段在變電站建立之前，仿真建立變電站全景和內部結構，提前發現布局問題，消除現場安裝時的碰撞。以項目管理為中心，一套模型為核心，以多專業協同為工作模式，以模型集成相關所有數據為原則，驅動整個設計流程的進行。

2 110kV變電站設計相關問題

2.1地址選取問題

變電站選址至關重要，當前大多數變電站都在地勢相對平坦的區域進行建設，與居民區域要保持最佳距離，這樣才能保障供電傳輸過程中降低對廣大民眾產生的噪聲污染。變電站選址可以在城市住宅區域季風與下風向垂直方向。不能選取地勢低洼區域，避免受到洪澇災害影響。在110kV變電站選址過程中，要對地質基本情況進行分析，避免外部自然災害對變電站運行產生較大負面影響。相關設計部門要全面遵循土地節約基本原則，整合城市規劃建設各項要求，在選址活動開展過程中組織技術人員開展全面的調查活動，保障后續各項建設活動有序開展。

2.2結構檢測方案擬定

當前要想全面提升110kV變電站設計結構安全性與穩定性，需要在設計階段擬定結構檢測方案。保障結構檢測與施工建設活動有效結合，對已有的結構檢測方案進行全面優化。在設計階段，結構設計方案內容需要包括以下方面，首先在結構設計過程中，結構設計要對各項數據信息以及技術要素進行分析，對建筑結構多項參數合理分析。在項目結構模塊檢測過程中，要對施工基本現狀進行分析，在施工竣工階段對結構進行檢測，需要保障設計階段結構監測方案能全面落實。在變電站結構安全性等性能檢測中，要定期檢查，檢查結果能與國家各項建設要求保持一致。

2.3站內設計方面

在變電站內部建筑設計過程中，建設環境與基本工作范圍能有效結合，促使結構類型選取更加合理，對防護線要進行優化設計，極力控制各項安全事故。在110kV變電站主體結構設計過程中，要確保結構預留門窗設計能與防火指標等有效契合，當發生火災事故之后能及時控制事故。對于主控室與配電室的通道，需要加設疏散門，要求配電室以及穿墻套管都能適應安全施工要求，避免施工中產生違規問題。在設計過程中在門窗中要加設對應的防護網，提升運行設備安全性。

3 BIM在110kV變電站設計中的應用

3.1BIM項目運用情況

近年來人們生活水平有了大幅度提升，各行業在電力上的需求也有了很大提升，要想滿足人們在變電站的需求，通常會將全戶內變電站設置在城區，并達到城市景觀上的要求。在某項目中，室內變電站項目模型如圖1所示，建立了建筑BIM模型、結構BIM模型、水工BIM模型、通風BIM模型、電氣設備BIM模型、變壓器BIM模型等，GIS設備BIM模型如圖2所示。成功實現了預先設定的項目管理、協同、設計、校審、出圖等流程。由于全戶內變電站不僅占地面積小，也實現了設備的緊湊布置，同時電纜數量較多，敷設難度較大，這要求將三維BIM設計技術應用到變電站中，發揮出其應有的優勢，順利消除全戶內變電站設計中遇到的各種問題，讓今后生命周期管理與數字化移交有良好的條件。

3.2 BIM集成優化設計和三維校審

按BIM方案流程，設計師在協同平臺中完成BIM模型后，有集成權限的工程師按3天為一個周期，集成各專業模型，分別進行專業內部和專業間的碰撞分析，形成專門的碰撞報告，根據分析報告，優化設計模型，不斷重復更新模型，完成碰撞檢查后，有校審模型權限的工程師校審模型，根據校審人員的檢驗在3D環境下直觀地看到各種潛在的問題，使用批注工具批注出相關問題，便于設計師優化設計，最終得到精確的可指導施工的BIM模型。

3.3 BIM出工程圖

集合2D設計積累的經驗、集合精確的BIM模型，定制了適用于本設計院的的出圖規則，開發了實現建筑、結構、水暖、電氣布置圖等一鍵出圖的插件，對優化設計和模型校審完成后，實現一鍵自動化完成根據模型出圖，對出圖的結果進行人工添加部分模型無法表達的細節備注，審核完成后出圖，移交。

3.4基于BIM模型的維修仿真

在完整的BIM模型基礎上，充分考慮工程全生命周期管理應用，對大件的維修、更換等方式進行了仿真，進行了GIS設備調出維修，確保設計階段充分考慮投產后使用維修等問題。

3.5經濟效益

在本項目中，使用了BIM項目，在設計階段充分地進行了碰撞檢查和3D模型審閱，做到了實施過程中沒有改動增補項。關鍵部分都做了維修仿真，優化了原有的布置設計和空間規劃，得到了用戶的肯定。整個項目比原有計劃提前了15天竣工，建設成本比預算節省了8%。

結語

BIM技術在工程建設行業的廣泛應用是行業的共識，BIM技術是技術革新的產物，影響力等同于手繪圖到CAD二維設計，三維設計只是BIM中的一部分，設計本身是系統工程，不再是單一的圖紙對象，BIM思想符合這一邏輯，是一種設計的理念，BIM技術在電力工程設計中，應用在碰撞檢查、管線綜合、模型共享、專業間協同、數字化移交、仿真等。采用BIM技術不僅提高了設計效率，同時把所有的變電站信息通過模型串聯起來，涉及整個工程項目全生命期中的策劃、設計、施工、運維等各階段，實現對變電站項目建設的有效管理。

參考文獻

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