BIM技术在变电站建设中的应用分析

杨帆

（上海电力建设有限责任公司送变电工程公司）

1 引言

变电站是我国智能电网体系的关键模块，同时也是输电体系与配电体系的重要枢纽，直接影响了电网运作的最终质量。在电力需求日益增加的情况下，变电站项目的速度、质量等要求也会更加显著。因此如何促进变电站项目的提质保量就变得越来越重要。而BIM 技术可以推进变电站项目的三维设计，实现变电站项目的动态建设与管理，切实提高项目的建设效率与最终质量。这里也结合变电站项目的具体特点，谈一谈BIM技术的实践应用方式。

2 BIM 技术在变电站建设中的应用优势

1）可视化优势

相较于传统模式来说，应用了BIM 技术以后可以构建三维建筑模型，实现了变电站项目的三维可视化，使得每一个建筑构件都可以全面展示出来，同时建筑构件的参数也能够融入到三维模型中，使得变电站项目的可视化水平非常高[1]。

2）协调性优势

在传统变电站建设过程中，经常会出现建筑物分布不均匀、管道与构件冲突等问题，给后续项目建设带来阻碍。在引入BIM 技术以后，可以进行深入的碰撞试验，明确工程项目可能存在的冲突，并通过BIM软件进行自动处理，使得整个项目更加协调。

3）动态管理优势

基于BIM技术的变电站建设项目可以在三维建模中生成变电站的整体模型，并进行不同施工阶段的划分，以及各个施工环节的预演，提前感知施工过程中可能遇到的问题，进行前瞻性管理。在施工进行过程中，基于BIM 的三维建模也可以结合当前施工情况动态更新信息，实现对不同施工环节的动态管控，切实提高变电站项目的综合成效。

3 BIM 技术在变电站建设中的实践应用

3.1 项目简介

某地区拟建立一座750kV 变电站，工程建设内容包括所有建筑物、变压器、主变构架等，其中构架部分分为750kV区、330kV区等，进出线条件相对较好。本工程的建设规模比较大，区域地质环境比较复杂，工程量非常大。在后续施工作业中需要考虑不同施工活动的交叉干涉情况，因此工程项目选择使用BIM技术进行优化设计。使用BIM技术以后，工程项目可以构建精细化建模，使用三维方式展示工程信息，形成信息高度集中的全站三维布置图。在此基础上，就可以进行各个分项专业的施工安排。

3.2 联合构架设计

在变电站设计阶段，设计团队可以使用Revit进行三维建筑模型的设计，把生成的三维模型导入到SAP2000 中进行计算，最终生成的模型如图1 所示。在图1中，所有进出线柱底都使用了刚性连接，而横杆与主材则全部铰接。其中立杆材料选择为Q355钢材，横杆材料选择为Q235钢材。再使用SAP2000进行应力计算和承载力分析，保证各处应力与承载力满足最低标准。

图1 联合架构计算模型

3.3 建筑效果的渲染

本项目中，通过Revit 制作了三维建筑模型，并将其导出为.dae文件，接着使用Lumion工具进行建筑效果渲染。在具体构图的时候，需要提取变电站项目周围环境信息，并通过近大远小的表现手法进行构图，得到变电站的最终渲染效果，如图2所示。

图2 渲染效果展示图

3.4 施工进度安排

在传统施工模式中，施工团队主要使用二维图纸配合施工进度计划管理表进行指导施工，但这种方式存在信息流通不畅、复杂施工场景表现不清晰、施工质量动态管理不足等多种问题，导致最终施工进度管理效果非常一般[2]。在引入BIM 信息模型以后，不仅在尺寸材质等参数表现上更加清晰，同时也可以结合现场施工环境进行针对性布置，甄别现场施工过程中可能存在的风险，保证施工进度的顺利进行。比如在碰撞检查中，BIM 技术可以直接依托于三维模型进行深入检查，明确施工方案是否存在冲突，解决管道之间的碰撞问题，提前修改碰撞管线的设计方案，避免出现施工进度延误。除此之外，基于BIM技术的三维施工图纸可以直观展示各项施工进度的细节内容，并明确建筑、结构、电气等不同专业的具体需求。在最终形成施工进度表的时候，施工团队使用BIM 软件将变电站模型保存为.che 格式，并导入到Fuzor 中，构建施工进度计划表。接着施工团队将进度表中的各项施工内容与施工构件完成绑定，在信息平台中动态显示不同构件的施工进度，以及项目总进度的完成情况，实现施工进度的全过程动态管理。

3.5 可视化漫游和移动设备使用

使用Fuzor 工具以后，可以将项目文件导出为.exe 格式，可以在其他电脑中打开，分发给项目部的各个成员，完成对变电站项目的提前漫游。结合实时漫游、动画演示等方式，全方位展现变电站项目的设计意图与细节内容，增强各个专业之间的相互理解。除此之外，Fuzor 工具也可以将项目文件导出为.fmz格式，通过移动手机、平板电脑等移动终端也可以运行。这也使得项目人员可以不受地点限制进行远程操控，保证项目的准确顺利施工。

4 BIM 技术在变电站建设中的应用措施

4.1 积极转变技术管理理念

1）明确BIM技术的推进原则

变电站建设团队在使用BIM 技术的时候，应该优化设计BIM 技术的推进方式。一方面，变电站项目涉及的内容非常多，在使用BIM 技术的时候应该先从分项专业入手进行设计，接着再从整体层面展开分析。比如先进行土建、结构、电气一次等专业模块，接着进行电气二次、系统、消防等模块[3]。除此之外，地方层面如果想要推进BIM技术，可以先进行试点，通过局部到整体的方式进行区域推广。另一方面，变电站建设团队应该秉承价值优先和技术优先的原则，围绕BIM技术在电力行业的核心领域，并结合自身的业务优势，选择最有经济价值的技术模块，并将其他技术内容分包出去，提高项目的综合效益。

2）树立需求为主的设计理念

在应用BIM 技术时候，不同工程参与者的需求不一样，很有可能会出现冲突。因此在设计阶段，工程团队需要结合不同主体的具体需求，优化BIM 技术的应用模式。特别是在设计阶段，一定要整合各个主体的需求情况，通过三维建模、碰撞检测、模拟分析等模块，提前进行设计方案的预演，减少不必要的设计变更，避免资源浪费。

4.2 做好BIM技术的动态管理

变电站项目建设过程中，还要做好BIM 技术的动态管理。这也要求项目团队可以发挥BIM技术的灵活性和系统性，在设计与施工阶段可以进行动态管控，使其贯穿到各个环节中。变电站项目在引入BIM技术的时候，需要做好BIM技术指导工作，并深入到BIM 技术应用的各个阶段中，结合实际施工情况进行反馈。在分阶段施工开始之前，团队可以使用BIM 软件进行阶段施工的建模与预测分析，明确后续的施工流程以及能够预见的施工结果。在此基础上，结合BIM技术的预测反馈，进行施工管理的优化调整，保证后续施工成效[4]。在这个过程中，技术人员应该使用BIM平台和关联数据库完成有效协同设计，并在此基础上构建不同施工类别的BIM中心，完成数据建模和信息交换等工作，使得基于BIM 技术的动态管理可以取得更好效果。除此之外，基于BIM技术的全过程动态管理体系也不能仅仅停留在项目内部的协同层面，还要将各个参建方纳入其中，保持高效地交流与协同，使得基于BIM 技术的变电站项目可以取得更好成效。

4.3 构建科学合理的评价体系

想要保证BIM 技术在变电站建设中的应用效果，首先应该构建完善的评价体系。通过精细化评价模块，可以展现BIM 技术在变电站项目中取得的具体作用，并在后续时间里进行BIM 技术的优化与调整。在具体搭建评价体系的时候，可以结合《建筑工程信息模型存储标准》《输变电工程三维设计应用规定》等文件，立足于设计质量、实施流程、实际效益等方面，搭建完善的评价体系。其中设计质量评价应该兼顾三维建模质量、设计变更数量、设计出错数量等，实施流程应该考量模型精细水平、执行流程、应用点实施效果等，设计效益则需要评价成本效益、工期效益、质量效益、管理效益、环境效益等内容。通过这些要素，可以形成科学合理的BIM 技术评价体系，全方位分析BIM 技术在变电站项目中的应用效果，在后续时间里进行针对性地优化控制，充分发挥BIM技术的应用价值。

4.4 提高技术人员的素质能力

BIM 技术是比较专业的，对于技术人员的素质能力要求比较高。因此变电站建设团队应该全面贯彻人才战略理念，以各类可行的方式，切实提高技术人员的素质能力。一方面，建设团队在组建人才队伍的时候，应该立足于BIM技术进行深入分析，并适当提高信息化素养的权重占比，保证人才队伍可以适配BIM技术下变电站项目设计的新要求。另一方面，建设团队在变电站建设过程中也要做好培训教育工作，保证各个技术人员对于BIM 技术在变电站项目中的应用细节都有较好的把握，使得后续施工作业可以顺利进行。

5 结语

综合来看，BIM 技术在变电站项目中可以实现项目工程量的精细化控制，直观展示各个建设环节，并做好工程建设的前瞻性管理和动态性管控。对于变电站建设团队来说，需要加强自身对BIM 技术的探索与分析，立足于电力行业挖掘BIM 技术的实践应用方式，形成基于BIM 技术变电站设计与建设体系。在具体应用BIM 技术的时候，技术人员也要保证三维建模的质量，并结合项目施工进行全过程动态管理，提高变电站项目的设计与建设质量。