固定式直流融冰工程BIM設計應用

徐文成，黃元媛 ，王 寶，楊海華

(1.常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州 213100； 2.國家電網公司特高壓建設分公司，江蘇 常州 213100； 3.南京南瑞繼保工程技術有限公司，南京 210000)

建筑信息模型(BIM)的應用主要集中在建筑行業，具有三維仿真、模擬測試、信息集成及數據共享等功能，可有效應用于建設項目全生命周期的項目規劃、協同設計、碰撞檢查、施工指導、運營維護等方面，能夠極大地節省項目不同參與方之間的施工成本，有效控制設計變更，減少施工返工，縮短建設周期[1]。工程數字化的源頭在于數字化設計，數字化設計成果將成為工程全生命周期數字化體系的主數據，為工程后期運營及維護提供數據支撐。在電力工程領域，國家電網公司在電力工程中全面推廣以BIM技術為核心的三維可視化設計，以提高電力工程的數字化水平[2]。

變電站建設階段，BIM建模是BIM技術應用的核心[3]。通常情況下，對于變電站工程，其建設不同于常規的民用建筑工程，會應用到很多電力設備，電力導線、電力金具等，具有一定的復雜性，電氣線路結構復雜。變電站工程建設目標是促進生產運行，保證運營的穩定性和安全性。以固定式直流融冰裝置工程建設為研究對象，運用BIM建模技術，為實際工程安裝、運營維護做技術支撐，對工程建設施工管理有一定的指導意義。

1 直流融冰裝置

以常規固定式12脈動直流融冰裝置為研究對象，電源進線為35 kV，主拓撲電路原理圖如圖1所示，包含的主設備為整流變壓器、交流避雷器、接地開關、整流閥組、飽和電抗器、正負極電子式電流互感器及電壓互感器、中性點電子式電流互感器、平波電抗器、直流選相開關及二次控制保護屏柜等。

圖1 12脈動直流融冰裝置原理圖Fig.1 Schematic diagram of 12 pulsating direct current ice-melting device

2 數字建模平臺

2.1 電力設備模型及房屋建模

使用BIM建模軟件為建模平臺根據對融冰裝置中各電力設備進行建模，并賦予各電力設備電氣化參數屬性，完成整流變壓器、隔離開關、融冰閥組、飽和電抗器、電力電子電壓電流互感器、避雷器、平波電抗器等設備建模及屬性添加。完成融冰裝置閥廳房屋及變電站場地建模設計，按照設計的房屋二維圖紙設計閥廳、水冷室、二次屏柜室設計，完成房屋防火門、穿墻套管安裝孔及水管穿墻孔的設計。

圖2 整流變壓器、平波電抗器BIM模型Fig.2 BIM model of rectifier transformer and flat-wave reactor

圖3 平波電抗器參數屬性Fig.3 Parameter properties of flat wave reactor

圖4 融冰閥廳房屋模型Fig.4 House model of ice-melting valve hall

2.2 設備間導線連接及電力金具等設計

使用BIM二次開發軟件，根據各設備接線端子及電力設計規范要求，進行導線選型設計、銅排及金具BIM建模設計。

圖5 整流變壓器側導線接線設計Fig.5 Wiring design of rectifier transformer side conductor

圖6 平波電抗器側導線設計Fig.6 Flat wave reactor side conductor design

圖7 融冰閥廳內導體連接設計Fig.7 Conductor connection design in ice-melting valve hall

3 施工管理模擬及碰撞檢查

3.1 施工模擬

在BIM施工模擬軟件中使用Timeliner將融冰裝置的整體模型鏈接到外部施工進度，以進行可視四維規劃，在軟件中添加四維進度模擬，根據項目建設工程經驗建設備基礎、房屋建設、電氣安裝、導線連接及場地平整等進行分別設置集合，分別設計各項任務的施工計劃開始及結束時間，并在各任務中添加施工的成本、施工說明等，生產施工模擬動畫，可以使用戶能夠直觀地看到進度在模型上的效果，并將計劃日期與實際日期進行比較，有助于用戶及施工方對項目施工進度調整及施工管理。

3.2 碰撞檢查

項目模型整體做碰撞檢查，有助于減少項目施工的返工風險及設計錯誤，可以有效減少項目施工過程中經濟及施工進度損失。

圖8 融冰裝置建設施工模擬Fig.8 Construction simulation of ice-melting device

圖9 設備間的碰撞檢查Fig.9 Collision check among devices

4 結語

將BIM設計技術應用于變電站中固定式直流融冰裝置項目建設中，成功指導了現場土建、電氣施工及安裝過程，使整個項目建設進程管理得到了有效控制及風險把控。數字化設計思路帶來了項目經濟的優化，減少了不必要的工程費用，可以在項目執行前宏觀地看出項目建成后的效果，有助于變電站項目數字化建設的推動。