BIM技術在直掛式SVG項目中的應用

摘 要：【目的】由于變電站建設的專業要求高、協調工作量大、周期短等，將BIM技術應用于變電站建設過程中，可提高變電站等電力工程的建設施工及管理水平。【方法】以某變電站直掛式SVG工程建設為例，對SVG裝置內的電氣設備模型建立、整站BIM模型整合、碰撞檢查、施工模擬等建模過程進行論述，并根據設計要求指導工程現場實施。【結果】將BIM技術應用于SVG項目建設中，不僅可以在設計環節實現動態化調整各專業中存在的設計問題，而且可以在施工前對電氣設備布局和線纜管路的連接、碰撞、干涉等中存在的設計漏洞進行規避，從而使整個項目建設進程中的風險得到有效把控。【結論】將BIM技術應用于電力工程建設中，利用數字信息對工程建設環節所涉及的設計內容和數據進行保存和傳遞，能有效提高建設效率，為后期工程建設和運維提供技術參考。

關鍵詞：BIM技術；模型整合；施工模擬

中圖分類號：TM7" " "文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）09-0013-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.09.003

Application of BIM Technology in Direct-Hung SVG Project

YANG Han LYU Xuesong

（NR Electric Power Electronics Co.， Ltd.， Changzhou 213100， China）

Abstract： [Purposes] In view of the characteristics of high professional requirements， large coordination workload and short construction period， the application of BIM technology in the field of substation construction can improve the construction and management level of substation and other power projects.[Methods] Taking the construction of SVG project of a substation as an example， the modeling process of electrical equipment model， the integration of BIM model of the whole station， collision inspection and construction simulation are discussed， and the site implementation of the project is guided according to the design requirements.[Findings] BIM technology is applied in the construction of SVG project to dynamically adjust the design problems existing in each major in the design link.Meanwhile， the design loopholes such as electrical equipment layout and cable pipeline connection collision interference are avoided before the construction， so that the risk of the whole project construction process can be effectively controlled.[Conclusions] BIM technology is used in the power engineering construction， and the design content and data involved in the engineering construction link are preserved and transmitted through digital information， so as to improve the construction efficiency and provide technical reference for the later engineering construction and operation and maintenance.

Keywords： BIM technology; model integration; construction simulation

0 引言

建筑信息化模型（Building Information" Modeling，BIM）技術是一種在整個工程建造過程中，通過建立、應用及傳遞建筑數字信息來提高施工管理整體水平的技術.將BIM技術應用于項目建設的全生命周期（項目規劃、協同設計、碰撞檢查、施工指導、運營維護等）中，能有效控制設計變更、縮短建設周期、減少施工返工，從而提高施工效率、降低延期風險。目前，該技術已被廣泛應用于變電站、公共建筑、軌道交通等領域中［1-4］。 隨著我國電力行業的快速發展，許多變電站需要進行改造升級或重建，才能滿足電網的發展需求。國家電力工程領域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，從而提高電力工程的數字化水平。

變電站作為電力系統的重要組成部分，雖然其建筑結構簡單，但是卻不同于常規的民用建筑工程。變電站在建設過程涉及的電氣設備種類繁多，內部線路結構較為復雜，場地施工難度較大。并且，建設變電站工程的目的是促進生產運行，保證運營的穩定性和安全性。與常規的二維圖紙設計相比，BIM技術的三維設計可消除思維盲區，提前發現電氣、土建、消防等設計中存在的沖突，提出解決方案。因此，將BIM技術應用于變電站建設項目中，可以提高施工過程中各環節、各專業間的協同能力。本研究使用BIM技術對變電站直掛式SVG項目的施工過程、碰撞檢查等進行模擬，為電氣工程建設的施工管理、安裝和后期運維提供技術支撐。

1 直掛式SVG簡介

靜止無功發生器（Static Var Generator，SVG），又稱靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM），它是將自換相橋式電路利用電抗器并聯在電網上，并適當調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或直接控制其交流側電流，使該電路吸收或發出滿足要求的無功電流，從而實現動態調整控制目標側電壓或無功電流的目的［5-6］。某變電站35 kV直掛式SVG裝置的電氣一次設備包括隔離開關、電抗器、啟動電阻、穿墻套管、戶內SVG功率閥組、水冷卻系統及二次控制保護屏柜等，其原理如圖1所示。

2 數字建模平臺

2.1 電氣一次設備與閥廳建筑的建模

以BIM建模軟件為建模平臺，對SVG成套裝置所包含的電氣一次設備（如隔離開關、電抗器、穿墻套管、SVG功率閥組等）進行三維建模，并賦予各電氣一次設備的電氣化參數屬性如圖2所示。以土建、暖通等專業需求和設計圖紙為基礎，對SVG設備閥廳建筑的主體、電纜溝、照明等附屬設備以及配套管路和一二次線纜路徑的模型進行設計，從而完成SVG裝置電氣設備、變電站場地及附屬設施的模型搭建和設計如圖3所示。

2.2 模型整合和碰撞檢查

根據各電氣設備接線端子和相關電力設計規范的要求，進行導線選型計算、連接銅排及絞線金具BIM設計。根據電氣一次主接線和平斷面設計圖紙來完成電氣設備的建模，并分別載入土建、消防等設計方案，進行模型整合如圖4所示。

在完成模型整合后，為確保各專業模型設計的合理性，需要對項目整合后的模型做碰撞檢查如圖5所示。通過碰撞檢查可以直觀地發現工程前期設計過程中存在的設計錯誤，如金具碰撞、管線干涉等，并對設計錯誤提前進行整改，對設計方案和模型進行動態調整，保證模型的準確性，從而降低項目在安裝階段出現返工的風險，減少工程在施工過程中因設計錯誤或安裝錯誤而引起的經濟損失，保障現場施工安裝進度，節約工程執行成本。

3 施工模擬和現場施工

變電站工程對施工周期要求較為嚴格，要求建設單位在保證施工安裝質量的同時，盡可能地減少施工時間，而BIM技術能有效地解決這個問題。在BIM施工模擬軟件中，將SVG裝置的整體模型鏈接到外部施工進度，在軟件中添加四維進度模擬，對工程施工進行可視化四維規劃。根據項目建設工程經驗，對項目場地平整、安排電氣設備基礎和建筑閥廳建設、電氣一次設備安裝、導線及金具連接、通信設備調試等分別設置集合，制定各項工作施工計劃的時間節點。SVG裝置建設施工模擬如圖6所示。同時，可在各子項任務中對施工成本和施工要求等進行備注說明，最終生成模擬動畫。根據施工模擬來和施工單位進行交底，可直觀地看到各任務節點施工進度在模型上的效果。

工程現場最終執行效果如圖7所示。在工程執行前期，采用BIM技術對有關電氣工程進行設計，可有效地避免施工階段常見的設備安裝問題，如設備基礎錯位、線纜敷設路徑偏離、螺栓安裝錯誤等，從而提高現場施工效率。對計劃施工日期與實際各階段設備安裝、調試日期進行對比，通過對工程建設施工進行模擬，并根據施工計劃安排人員現場施工，保證了工程整體安裝質量和完工進度，保障了工程整體實現效果與最初設計方案沒有較大偏差。該技術不僅在按既定計劃時間內保質保量地完工，而且將設計圖紙輸出和施工階段模型調用串聯起來，并對項目前期設計和安裝階段進行梳理，有助于施工單位總結項目建設經驗，完善對工程施工整體進度的協調和管理。

4 結語

將BIM設計技術應用于變電站的直掛式SVG項目建設中，不僅可以在前期設計階段發現潛在風險，提前進行規避，從而降低在安裝階段返工的概率，節約工程施工時間，而且可以對現場土建、電氣施工及安裝過程進行指導，并為類似的電力工程設計、建設及管理提供技術支撐。

參考文獻：

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［2］楊太華，陳騏.BIM技術及其在220 kV變電站施工中的應用［J］.上海電力學院學報，2016（2）：193-198.

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［4］李張斌.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用分析［J］.科學技術創新，2020（23）：130-131.

［5］莊文柳，張秀娟，劉文華.靜止無功發生器SVG原理及工程應用的若干問題［J］.華東電力，2009（8）：1295-1299.

［6］史汗青，巫付專.基于SVG的無功補償技術的研究與實現［J］.自動化應用，2018（2）：81-83，88.

（欄目編輯：孫焱）