BIM技术在直挂式SVG项目中的应用

摘 要：【目的】由于变电站建设的专业要求高、协调工作量大、周期短等，将BIM技术应用于变电站建设过程中，可提高变电站等电力工程的建设施工及管理水平。【方法】以某变电站直挂式SVG工程建设为例，对SVG装置内的电气设备模型建立、整站BIM模型整合、碰撞检查、施工模拟等建模过程进行论述，并根据设计要求指导工程现场实施。【结果】将BIM技术应用于SVG项目建设中，不仅可以在设计环节实现动态化调整各专业中存在的设计问题，而且可以在施工前对电气设备布局和线缆管路的连接、碰撞、干涉等中存在的设计漏洞进行规避，从而使整个项目建设进程中的风险得到有效把控。【结论】将BIM技术应用于电力工程建设中，利用数字信息对工程建设环节所涉及的设计内容和数据进行保存和传递，能有效提高建设效率，为后期工程建设和运维提供技术参考。

关键词：BIM技术；模型整合；施工模拟

中图分类号：TM7" " "文献标志码：A" " "文章编号：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）技术是一种在整个工程建造过程中，通过建立、应用及传递建筑数字信息来提高施工管理整体水平的技术.将BIM技术应用于项目建设的全生命周期（项目规划、协同设计、碰撞检查、施工指导、运营维护等）中，能有效控制设计变更、缩短建设周期、减少施工返工，从而提高施工效率、降低延期风险。目前，该技术已被广泛应用于变电站、公共建筑、轨道交通等领域中［1-4］。 随着我国电力行业的快速发展，许多变电站需要进行改造升级或重建，才能满足电网的发展需求。国家电力工程领域在电力工程中全面推广以BIM技术为核心的三维可视化设计，从而提高电力工程的数字化水平。

变电站作为电力系统的重要组成部分，虽然其建筑结构简单，但是却不同于常规的民用建筑工程。变电站在建设过程涉及的电气设备种类繁多，内部线路结构较为复杂，场地施工难度较大。并且，建设变电站工程的目的是促进生产运行，保证运营的稳定性和安全性。与常规的二维图纸设计相比，BIM技术的三维设计可消除思维盲区，提前发现电气、土建、消防等设计中存在的冲突，提出解决方案。因此，将BIM技术应用于变电站建设项目中，可以提高施工过程中各环节、各专业间的协同能力。本研究使用BIM技术对变电站直挂式SVG项目的施工过程、碰撞检查等进行模拟，为电气工程建设的施工管理、安装和后期运维提供技术支撑。

1 直挂式SVG简介

静止无功发生器（Static Var Generator，SVG），又称静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM），它是将自换相桥式电路利用电抗器并联在电网上，并适当调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或发出满足要求的无功电流，从而实现动态调整控制目标侧电压或无功电流的目的［5-6］。某变电站35 kV直挂式SVG装置的电气一次设备包括隔离开关、电抗器、启动电阻、穿墙套管、户内SVG功率阀组、水冷却系统及二次控制保护屏柜等，其原理如图1所示。

2 数字建模平台

2.1 电气一次设备与阀厅建筑的建模

以BIM建模软件为建模平台，对SVG成套装置所包含的电气一次设备（如隔离开关、电抗器、穿墙套管、SVG功率阀组等）进行三维建模，并赋予各电气一次设备的电气化参数属性如图2所示。以土建、暖通等专业需求和设计图纸为基础，对SVG设备阀厅建筑的主体、电缆沟、照明等附属设备以及配套管路和一二次线缆路径的模型进行设计，从而完成SVG装置电气设备、变电站场地及附属设施的模型搭建和设计如图3所示。

2.2 模型整合和碰撞检查

根据各电气设备接线端子和相关电力设计规范的要求，进行导线选型计算、连接铜排及绞线金具BIM设计。根据电气一次主接线和平断面设计图纸来完成电气设备的建模，并分别载入土建、消防等设计方案，进行模型整合如图4所示。

在完成模型整合后，为确保各专业模型设计的合理性，需要对项目整合后的模型做碰撞检查如图5所示。通过碰撞检查可以直观地发现工程前期设计过程中存在的设计错误，如金具碰撞、管线干涉等，并对设计错误提前进行整改，对设计方案和模型进行动态调整，保证模型的准确性，从而降低项目在安装阶段出现返工的风险，减少工程在施工过程中因设计错误或安装错误而引起的经济损失，保障现场施工安装进度，节约工程执行成本。

3 施工模拟和现场施工

变电站工程对施工周期要求较为严格，要求建设单位在保证施工安装质量的同时，尽可能地减少施工时间，而BIM技术能有效地解决这个问题。在BIM施工模拟软件中，将SVG装置的整体模型链接到外部施工进度，在软件中添加四维进度模拟，对工程施工进行可视化四维规划。根据项目建设工程经验，对项目场地平整、安排电气设备基础和建筑阀厅建设、电气一次设备安装、导线及金具连接、通信设备调试等分别设置集合，制定各项工作施工计划的时间节点。SVG装置建设施工模拟如图6所示。同时，可在各子项任务中对施工成本和施工要求等进行备注说明，最终生成模拟动画。根据施工模拟来和施工单位进行交底，可直观地看到各任务节点施工进度在模型上的效果。

工程现场最终执行效果如图7所示。在工程执行前期，采用BIM技术对有关电气工程进行设计，可有效地避免施工阶段常见的设备安装问题，如设备基础错位、线缆敷设路径偏离、螺栓安装错误等，从而提高现场施工效率。对计划施工日期与实际各阶段设备安装、调试日期进行对比，通过对工程建设施工进行模拟，并根据施工计划安排人员现场施工，保证了工程整体安装质量和完工进度，保障了工程整体实现效果与最初设计方案没有较大偏差。该技术不仅在按既定计划时间内保质保量地完工，而且将设计图纸输出和施工阶段模型调用串联起来，并对项目前期设计和安装阶段进行梳理，有助于施工单位总结项目建设经验，完善对工程施工整体进度的协调和管理。

4 结语

将BIM设计技术应用于变电站的直挂式SVG项目建设中，不仅可以在前期设计阶段发现潜在风险，提前进行规避，从而降低在安装阶段返工的概率，节约工程施工时间，而且可以对现场土建、电气施工及安装过程进行指导，并为类似的电力工程设计、建设及管理提供技术支撑。

参考文献：

［1］刘睿，陈凯凯.基于BIM的电力工程施工管理及其应用［J］.施工技术，2018（16）：165.

［2］杨太华，陈骐.BIM技术及其在220 kV变电站施工中的应用［J］.上海电力学院学报，2016（2）：193-198.

［3］廖卫超，任忠山.基于BIM技术在公共建筑变电所电缆敷设的应用［J］.机电工程技术，2022（8）：176-179.

［4］李张斌.BIM技术在轨道交通工程设计中的应用分析［J］.科学技术创新，2020（23）：130-131.

［5］庄文柳，张秀娟，刘文华.静止无功发生器SVG原理及工程应用的若干问题［J］.华东电力，2009（8）：1295-1299.

［6］史汗青，巫付专.基于SVG的无功补偿技术的研究与实现［J］.自动化应用，2018（2）：81-83，88.

（栏目编辑：孙焱）