BIM在110kV变电站设计中的应用

冯浩 康志豪 任万荣 咸秀超

摘要：当今社会，我国电力行业发展如日中天，同时，人们对电能需求量与日俱增。110kV变电站建设过程中各类设备在逐步完善，城市化进程逐步加快，促使变电站建设范围开始覆盖到城市人口较为密集的城市区域，在110kV变电站建设中，由于诸多设计要素未能全面分析，将导致诸多问题发生，此类问题将会导致变电站建设运行后期出现较多问题，对我国电力事业全面发展造成较大限制作用。

关键词：BIM;110kV变电站设计;应用

引言

随着计算机技术快速稳定的发展，促进了越来越多的新兴技术在变电站设计中的应用。目前，二维设计仍然成为国内变电站设计的主要应用技术，当前这种二维设计技术难以避免交叉干扰等问题。不但需要花费大量的时间进行方案审核，而且出现了专业协调的纰漏等问题。BIM技术作为当前最为先进的设计技术，在工厂设计中发挥着较为明显的优势，但是该技术在变电站设计中的应用，解决了传统二维设计存在的缺陷，提高了变电站设计的质量。但是仍然存在诸多不足，限制了三维技术优势的发挥。因此，我国要不断深入对BIM技术的研究，使其彻底取代二维设计技术，为电力设计的发展发挥其作用。

1 BIM设计概述

随着Revit在民用建筑中成功的运用，技术被逐步推广到变电站建设中，协同、设计、集成、校审、出图等的Revit、Naviswroks、AutoCAD为数字化BIM设计方案软件。从项目生命周期的视角，围绕着项目管理、族库建立，三维模型设计、各专业模型集成协同、模型优化设计、BIM模型校审、仿真、出工程图、工程图校审、移交等流程环节，确保设计阶段在变电站建立之前，仿真建立变电站全景和内部结构，提前发现布局问题，消除现场安装时的碰撞。以项目管理为中心，一套模型为核心，以多专业协同为工作模式，以模型集成相关所有数据为原则，驱动整个设计流程的进行。

2 110kV变电站设计相关问题

2.1地址选取问题

变电站选址至关重要，当前大多数变电站都在地势相对平坦的区域进行建设，与居民区域要保持最佳距离，这样才能保障供电传输过程中降低对广大民众产生的噪声污染。变电站选址可以在城市住宅区域季风与下风向垂直方向。不能选取地势低洼区域，避免受到洪涝灾害影响。在110kV变电站选址过程中，要对地质基本情况进行分析，避免外部自然灾害对变电站运行产生较大负面影响。相关设计部门要全面遵循土地节约基本原则，整合城市规划建设各项要求，在选址活动开展过程中组织技术人员开展全面的调查活动，保障后续各项建设活动有序开展。

2.2结构检测方案拟定

当前要想全面提升110kV變电站设计结构安全性与稳定性，需要在设计阶段拟定结构检测方案。保障结构检测与施工建设活动有效结合，对已有的结构检测方案进行全面优化。在设计阶段，结构设计方案内容需要包括以下方面，首先在结构设计过程中，结构设计要对各项数据信息以及技术要素进行分析，对建筑结构多项参数合理分析。在项目结构模块检测过程中，要对施工基本现状进行分析，在施工竣工阶段对结构进行检测，需要保障设计阶段结构监测方案能全面落实。在变电站结构安全性等性能检测中，要定期检查，检查结果能与国家各项建设要求保持一致。

2.3站内设计方面

在变电站内部建筑设计过程中，建设环境与基本工作范围能有效结合，促使结构类型选取更加合理，对防护线要进行优化设计，极力控制各项安全事故。在110kV变电站主体结构设计过程中，要确保结构预留门窗设计能与防火指标等有效契合，当发生火灾事故之后能及时控制事故。对于主控室与配电室的通道，需要加设疏散门，要求配电室以及穿墙套管都能适应安全施工要求，避免施工中产生违规问题。在设计过程中在门窗中要加设对应的防护网，提升运行设备安全性。

3 BIM在110kV变电站设计中的应用

3.1BIM项目运用情况

近年来人们生活水平有了大幅度提升，各行业在电力上的需求也有了很大提升，要想满足人们在变电站的需求，通常会将全户内变电站设置在城区，并达到城市景观上的要求。在某项目中，室内变电站项目模型如图1所示，建立了建筑BIM模型、结构BIM模型、水工BIM模型、通风BIM模型、电气设备BIM模型、变压器BIM模型等，GIS设备BIM模型如图2所示。成功实现了预先设定的项目管理、协同、设计、校审、出图等流程。由于全户内变电站不仅占地面积小，也实现了设备的紧凑布置，同时电缆数量较多，敷设难度较大，这要求将三维BIM设计技术应用到变电站中，发挥出其应有的优势，顺利消除全户内变电站设计中遇到的各种问题，让今后生命周期管理与数字化移交有良好的条件。

3.2 BIM集成优化设计和三维校审

按BIM方案流程，设计师在协同平台中完成BIM模型后，有集成权限的工程师按3天为一个周期，集成各专业模型，分别进行专业内部和专业间的碰撞分析，形成专门的碰撞报告，根据分析报告，优化设计模型，不断重复更新模型，完成碰撞检查后，有校审模型权限的工程师校审模型，根据校审人员的检验在3D环境下直观地看到各种潜在的问题，使用批注工具批注出相关问题，便于设计师优化设计，最终得到精确的可指导施工的BIM模型。

3.3 BIM出工程图

集合2D设计积累的经验、集合精确的BIM模型，定制了适用于本设计院的的出图规则，开发了实现建筑、结构、水暖、电气布置图等一键出图的插件，对优化设计和模型校审完成后，实现一键自动化完成根据模型出图，对出图的结果进行人工添加部分模型无法表达的细节备注，审核完成后出图，移交。

3.4基于BIM模型的维修仿真

在完整的BIM模型基础上，充分考虑工程全生命周期管理应用，对大件的维修、更换等方式进行了仿真，进行了GIS设备调出维修，确保设计阶段充分考虑投产后使用维修等问题。

3.5经济效益

在本项目中，使用了BIM项目，在设计阶段充分地进行了碰撞检查和3D模型审阅，做到了实施过程中没有改动增补项。关键部分都做了维修仿真，优化了原有的布置设计和空间规划，得到了用户的肯定。整个项目比原有计划提前了15天竣工，建设成本比预算节省了8%。

结语

BIM技术在工程建设行业的广泛应用是行业的共识，BIM技术是技术革新的产物，影响力等同于手绘图到CAD二维设计，三维设计只是BIM中的一部分，设计本身是系统工程，不再是单一的图纸对象，BIM思想符合这一逻辑，是一种设计的理念，BIM技术在电力工程设计中，应用在碰撞检查、管线综合、模型共享、专业间协同、数字化移交、仿真等。采用BIM技术不仅提高了设计效率，同时把所有的变电站信息通过模型串联起来，涉及整个工程项目全生命期中的策划、设计、施工、运维等各阶段，实现对变电站项目建设的有效管理。

参考文献

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[3]曹权林，白彪，罗庆兵等.变电站三维设计与信息化模型的应用[J].电工技术：理论与实践，2015，31（10）：152-153.