BIM技术在电网工程建设中的应用研究

国网经济技术研究院有限公司 齐立忠 北京道亨软件股份有限公司 韩念遐 隗 刚

由于电网工程建设涉及复杂内容，在建设中需要借助有效的手段来加强管理，以保证项目建设的顺利进行，并提升工程建设质量。传统的电网工程建设中存在较多缺陷，在设计及施工等环节都存在问题，难以保证工程建设的质量及安全。在科学技术不断发展下，BIM技术在项目建设中发挥了有效的作用，因此应对其在电网工程建设中的应用进行分析。

1 BIM技术概述及应用现状

BIM指的是建筑信息模型，借助3D数字化技术将工程中各专业及阶段与工程相关的信息添加到数据模型内容。以传统二维CAD设计为基础来进行建模、演示及分析，可使工程建设全过程管理具有精益化及模拟化特点，对工程的设计、施工及进度、安全等全面管控。采用BIM技术可为参建方提供相应的协作共享平台，可使项目建设管理水平提高。

当前，以建筑行业传统信息管理为基础，利用BIM技术的优势可将其应用在建设领域中，使建设的进行及管理得到支持，使各类问题得到解决[1]。通过对工程项目建设情况的现状分析，传统的项目建设管理中存在着较多的不足，难以满足当前的需求，达不到实际要求。运用BIM技术与电网变电工程建设可视化管理之间结合，可使工程建设的智能化优化，提升了工程的共享水平，也可使建设管理的水平提高，为项目建设的进行提供所需的条件。

2 BIM技术在电网工程建设中的应用优势

在电网工程建设全过程中应用BIM技术可发挥出良好的作用，为电网工程领域的发展提供支持。在分析后可总结出以下几方面优势。

2.1 借助三维动画式来展示设计结果与最终成果

2.2 实现对工程勘测数据和建设数据的准确控制

将BIM技术与GI工程、遥感以及倾斜摄影等技术结合起来，对各类数据进行关联，在将误差控制在合理范围内的情况下辅助统计工作的开展，可使工程建设中涉及的数据更加准确可靠。在电网工程施工对于细节方面的数据准确性提出了要求，应用BIM技术可使建立更加准确可靠，使工程建设管理得到了支持，避免工程建设中出现数据误差问题而影响其质量。因此，应用BIM技术可实现对电网工程建设数据的准确控制，为施工的顺利开展提供完善的条件[2]。

2.3 提高电网工程建设管理的效率及质量

在以往的电网工程建设中，难以使工程建设问题得到明确定位及解决，管理模式存在着不足，需要项目经理、建立工程师及技术人员等全面参与到建设管理中，管理的效率得不到提高，难以发挥出有效的作用。而采用BIM技术可使工程管理获得更完善的技术支持，对工程建设中的质量及安全、成本、进度等实施全面的管控，同时可保证管理的效率及可靠性。运用BIM技术可快速地将电网工程建设中的各项数据内容定位，使工程的建设获得精细化的管理支持，避免资源出现浪费问题，可使电网工程建设的进行更加高效可靠，从而使电网工程建设水平提高。

2.4 为电网工程建设中的风险分析及控制提供支持

运用BIM技术可通过功能动画来进行电网工程模拟，如图1所示，在建设开始前在模拟下使管理人员了解各部分的情况，并且对建设过程中的安全风险进行分析，及时解决施工中的安全隐患问题。通过对工程实际情况与计划的比较，为风险分析及控制提供支持，可使工程建设安全进行，保证了工程施工的进度及安全、质量，为人员的安全带来保障，从而使电网工程建设效益目标实现[3]。

图1 BIM建模图

3 BIM技术在电网工程建设中的实际应用

3.1 建立BIM模型及数据库来为施工提供准备

电网工程建设过程中需要灵活利用BIM技术建立符合工程项目建设要求的模型，增强主流建模软件与BIM技术的结合力度，推进电网工程建模快速合理开展，使得BIM模型可满足电网工程建设和现场规划要求。灵活应用BIM技术推进电网工程参数化建模顺利开展，将电网工程构件的属性信息输入到相关模型当中，避免电网工程建模因为数据信息不够合理而出现问题，以此保障电网工程建模的准确性和可靠性。

在电网工程建模之前，需要技术人员结合施工图纸展开详细分析，参考施工图纸进行电网工程建模，将电网工程基础信息和机电专业等信息结合到一起，保障电网工程建模的全面性和基础信息准确性。对电网工程建模过程中的文件和相关信息进行统一规划，通过BIM技术对电网工程建设实际情况和基础信息展开有效研究，保证电网工程模型中各项数据信息的完善性和准确性，突出系统族库和自定义族库在电网工程建模和数据库规划中的作用，使得电网工程建模可以在BIM技术支持下顺利开展。

根据电网工程建设的建模需求来对系统族库进行完善，并且结合工程设计的内容及相关的设备信息来创建，可为电网工程的建设提供支持，为后续的工程设计及建设建立完善的基础[4]。

3.2 运用BIM技术开展工程设计管理

3.2.1 碰撞检测

在电网工程建设中结合传统二维平面进行设计无法达到实际的要求，在各专业之间沟通不足的情况下，会产生图纸协调不当引起的问题。由于电网工程二维设计存在可视化差和整体规划水平不合理的问题，设计人员通常依靠自身经验开展各项工作，没有按照电网工程安全建设要求对管线和设备之间的距离加以把控，电网工程建设过程中出现管线碰撞问题的可能性骤然提升，电网工程建设质量和电能传输安全性均会受到一定影响。

(2) 采用四跨板带井字梁方案时，桁架撑两个水平方向的最大变形分别为7.9 mm和10.7 mm，结构柱的最大侧向变形约为6 mm，地下连续墙的最大弯矩为521 kN·m；采用三跨板一字梁带结合桁架撑方案时，地下连续墙的水平位移为13.3 mm，桁架撑全部处于受压状态，最大轴力标准值为4 740 kN，地下连续墙的最大弯矩为596 kN·m。由此可见，前者所需截面更小，对后期结构板的施工影响亦较小。

虽然各份图纸使用前经过了图纸会审，但是变更问题仍然存在，这对工程的建设产生了不利，还会使成本增加等。应考虑到电网工程施工设计变更问题带来的影响，对设计进行优化，并且认识到工程变更及返工等引起的消极影响，结合工程建设资源使用需求及要求来改善该环节。可借助BIM技术来弥补传统工程设计中的不足，灵活应用BIM技术和专项软件对电网工程进行三维模型碰撞检查工作，为电网工程建设管线碰撞检查和基础管线规划布置提供合理参考依据。

对电网工程设备基础和排水管道规划布置过程中出现的碰撞问题加以处理，以此做好项目架构，保证碰撞定位的针对性和可靠性，了解电网工程管线碰撞的详细情况，生成完善可靠的电网工程碰撞检测报告，并借助碰撞检测报告和相关信息针对电网工程展开全方位规划设计。

3.2.2 应用BIM技术进行图纸会审

电网工程建设对于图纸内容和整体规划情况也有较高要求，应在果实具体要求情况下合理应用BIM技术，借此为电网工程建设图纸会审提供合理参考依据，帮助电网工程设计人员通过图纸和详细信息了解变电站的整体情况和细节部位，通过全面立体的方式对电网工程二维图纸和三维立体模型进行全面审查，保证图纸会审的全面性，从而形成完善准确的碰撞检查报告，对电网工程图纸中管线碰撞情况进行有效检查，细致描述专业构件类型，解决电网工程图纸会审过程中面临的问题，为电网工程的建设的准备提供保障。

在该环节中要求工程师对各方的意见进行整合，并且对模型恰当的调整，经过对模型的优化来明确是否符合要求。运用BIM技术来改善会审环节可使设计工作更加精确可靠，避免在其中存在漏洞等而带来影响，使问题得到及时解决，也可使材料的使用效率提高，防止材料浪费等带来成本增加的问题，为工程的建设效益提供保障[5]。

3.3 建立BIM技术施工管理模型控制施工过程

电网工程建设中工序比较复杂，比如变电站防火墙安装施工等，在施工中需要加强安全管理，有效控制施工各个环节，以保证施工的效果。电网工程施工过程中涉及诸多细节，但是二维图纸难以将电网工程建设细节详细呈现出来，造成电网工程施工过程和具体工序规划不够合理，加大电网工程建设施工过程中出现质量安全问题的可能性。应合理应用BIM技术对电网工程施工展开全面模拟，增强电网工程建设方案的可视化呈现效果，建立临时的BIM模型，将BIM模型融入电网工程三维软件系统当中，以此将BIM技术在电网工程建设中的模拟性特点有效表现出来。

采用施工模拟的方式可为方案验证提供支持，也可为交底环节带来帮助。管理人员在开展施工前应召集作业班组，根据模拟动画来实施交底工作，并且使管理人员向施工人员详细展示施工工序及其中的细节，并且将要点部分添加文字说明，将危害类型确定，可避免施工风险问题的产生。在施工质量控制方面，可对重要的材料及规格等进行详细说明，以保证施工的质量。在安全方面，可对场地的布置及工具材料管理、使用等提出明确要求，确保施工的安全进行。

以某330kV变电站开关罐体更换施工作业为例，可借助BIM技术的可视化功能来建立3D模型，对数据实时更新，运用检测模型定量分析危险点，包括更换罐体的过程中套管及吊装开关本体过程中吊车支撑位置、吊臂旋转半径及起吊方向等。在开展本体耐压试验过程中对检修场地范围中试验设备设置位置进行优化，保证现场的设备布置条件符合安全要求，可满足工程建设安全管理的需求。

3.4 采用BIM技术优化施工进度管理过程

电网工程建设进度管理可通过甘特图将数字和文字表达等内容动态化呈现出来，但是随着电力行业不断发展，甘特图在电网工程建设进度管理中的作用下降。为改善这一现状，需要将BIM技术的可视化优势表现出来，促使相关人员通过BIM模型有效掌握电网工程建设施工进度情况，针对改善电网工程建设面临的限制阻碍。

管理人员应有效运用BIM技术，借助特定软件针对电网工程建设开展进度管理，增强电网工程建设进度计划与BIM模型的结合力度，借此对电网工程建设进度展开有效模拟和相应管理，应用BIM技术为电网工程建设进度管理构建适当审核计划，通过三维动画的方式对电网工程建设进度和相应计划展开有效管理和相应审核，保证电网工程建设工序前后衔接的合理性，对比分析电网工程实际建设情况和相应计划，以此满足电网工程建设进度管理规范合理开展目标。

利用进度模型可使管理人员更好地掌握施工现场的情况及进度情况，为进度管理工作的开展带来帮助，将各环节的节点确定，对各个工序的进度科学安排，以直观的形式来给施工人员明确其中的要点，为施工的顺利开展提供条件，也可避免由于信息传递错误或者效率低等引起的问题，为工程的进度管理带来了有效的保障。

4 结语

随着我国的电网工程建设的发展，对工程建设技术应用要求提高，BIM技术在较多领域中有着显著的应用优势，为了加强工程建设及管理效果，应对有效应用。可根据电网工程建设特点来明确技术应用要求，通过对电网建设的优化，将BIM技术融入其中，可使工程建设发展得到推动。