西南电力设计院开启全新设计模式

西南电力设计院使用BIM软件建立了一个完整的三维数字化变电站模型，通过对三维模型的浏览，检查设计范围的完整性，并充分利用三维模型的可视化、实时共享等优势实现变电站内各专业的碰撞检查。

＞＞沙州站建设规模

沙州750kV变电站位于甘肃省敦煌市七里镇，距敦煌市区约22km，属敦煌盆地的冲洪积平原，地貌单元属戈壁平原，海拔高程在1272～1276.50m之间，总体地形平坦、开阔。变电站总用地面积18.683hm2，静态投资107168万元、动态投资112057万元。

沙州750kV变电站的建设具有重要意义。它位于新疆与西北主网第二条联网通道上，工程的建设可增强新疆与西北主网功率交换的能力，并且可以提高新疆能源资源在西北电网中优化配置的能力以及为“疆电外送”系列直流工程提供网架支撑，保证直流外送工程安全稳定运行。

作为甘肃省内的变电站工程，该项目具有很多特点和难点，如：其站区气候条件恶劣，经常出现沙尘、极端低温等天气；站区布置紧凑，需要严格校核带电距离及进行地下设施碰撞检查；工期紧，不容许由于“错、缺、漏、碰”等设计原因引起的返工；业主需要进行精细化设计成品（包括精细化图纸、精细化电缆敷设等）；整个工程按业主要求进行数字化移交等。

基于这些项目特点和难点，项目设计方认为只有BIM技术有以下几方面优势，首先，针对电气和结构设计，从建模到出图使用一套工具，这样就不会出现如平面图和断面图之间出现不符情况。其次，BIM技术可以方便沟通协作，如不同专业设计师之间的沟通，建筑设计人员跟效果图等公司之间的沟通等。此外，建筑中各种设备信息的添加对于后期业主的运维也有很大帮助。

数字化变电站——变革传统

我国经济的持续高速发展，对电网的建设速度和技术水平提出了越来越高的要求，而传统的二维设计方式已经越来越难以满足业主对设计效率、设计成品质量以及对变电站生命周期管理的需求，因此“数字化电网”建设理念应运而生。

数字化变电站建设的基本目标是将变电站所有信号数字化，所有管理的内容数字化，然后利用先进的控制技术和信息技术，实现对变电站可靠而准确的控制和管理。

西南电力院从全生命周期角度提出的变电站BIM实施方案主要是在变电站设计中采用数字化设计技术，为变电站的建设提供高品质的设计成品，再采用变电数字化设计平台，对变电站设计过程实现全面的数字化管理，并充分利用国网公司的数字化采购平台，结合西南电力院的数字化设计成果，实现变电站建设阶段的数字化采购，推动施工单位利用变电站三维模型，采用虚拟建造技术，实现变电站的数字化施工，建立变电站建设阶段管理信息系统，实现变电站建设阶段的信息化管理，使用项目管理软件，实现建设和施工的工程进度管理，结合变电站三维模型，实现工程进度的可视化管理。

数字化设计——开启全新设计模式

传统变电设计有着很多局限性，包括其缺乏直观的视觉效果和可定量的模型基础，各专业的软件之间都是相互独立的，缺乏数据库的支持，集成性能较差，而且带电距离的校验只能基于平面，可能造成带电距离不足或过大；过程中错、漏、碰、缺等通病屡屡发生，造成施工的停滞和反复，给工程建设带来损失，而且传统设计不能满足业主精细化设计的要求等，而变电数字化设计是多专业参与的设计。西南电力院经过积极探索，认为BIM技术的数字化设计能够极好的解决上述问题，其解决方案具备的特点包括制定专门的作业手册，使得专业软件与相关的计算软件之间进行信息共享，实现了项目数据流在专业内部的流转，完成了专业内的流程化设计。通过工程数据库中具有所有设备完整的工程信息、参数信息与编码信息，可指定的移交对象的系统要求，定制数据通道，由此实现数字化移交等。

具体到BIM设计过程应用点，西南电力院主要体现在全站智能电气主接线及布置模型、三维防雷保护验算、精细化电缆敷设、土方计算方面。

＞＞数字化施工支持

＞＞进度管理系统

＞＞沙州750kV变电站新建工程鸟瞰图

在创建智能电气主接线时，使用Revit MEP软件将所有的电气一次设备元件符号均从设备元件库中调用。电气主接线中的设备元件符号均采用电气线和前后设备进行连接，在电气主接线中，就建立了电气设备间的逻辑关系，通过一个设备可以检索查询到相同信息，因为项目数据中建立了设备元件符号和三维模型之间的关联关系，可以实现电气主接线和设备三维布置模型之间的关联，通过电气主接线检查设备布置，设备间连线的正确性，在增加或删除电气一次设备时，实现设备三维布置相邻设备的信息关联修改。此外，在完成设备间逻辑连线的连接后，对设备进行了参数标注，直观地反应出电气设备的关键参数。经过对主接线中设备的统计，得到电气一次主回路设备清单，对设备材料清册中的设备数量进行核实。

在三维防雷保护验算方面则是在防雷保护范围图中，可以很直观查看到电气设备和导线是否处于避雷装置的保护范围内。

通过精细化电缆敷设，可以方便快捷的查看任意截面，任意高度的电缆信息，杜绝以往工程中常出现的施工单位的二次设计及施工困难的问题，并通过拓扑关系图可准确查看缆流状况，提前发现和解决电缆敷设中可能遇到的问题。

在土方计算方面采用AutoCAD Civil 3D完成数字化地形及土方工程的精确统计，避免施工单位与设计单位的冲突。此外，在建筑物设计、结构设计等方面BIM技术也带了诸多益处。

BIM协同方面，西南电力院主要在地下设施、设备支架、专业协同等几方面进行了尝试。其中地下设施方面，西南电力院运用BIM手段建立了一个完整的三维数字化变电站模型，通过在Navisworks中对三维模型的浏览，检查设计范围的完整性，并充分利用三维模型可视化、实时共享的优势，实现变电站内各专业的碰撞检查。

总的来讲，BIM设计优势主要体现在可提高精细化设计水平，并提供了精确的材料统计等，以及可以保证模型与图纸的一致，从而做到图纸关联修改，最终提升设计效率。

数字化移交——项目各方共享信息

数字化移交的内容主要包括项目参与各方为保证项目设计、采购、建造、安装、调试等阶段顺利实施，创建和维护的典型阶段版本及最终版本的工程文件和模型。其中设计文件包括技术报告、技术规范书、说明书、计算书、图纸等；供应商文件包括计算书、数据表、材料表、规范书、图纸和操作手册及维修手册、备品备件清单、质量保证书等；智能P&ID图及主接线图是指用专业软件绘制的智能P&ID图的符号或图形与相应的数据有关联关系。主接线图是电气表述的核心文件，工程位号信息是与控制系统、信息系统等其他系统衔接的关键数据；三维模型是使用专门的三维数字化设计软件建立的工程三维模型，三维模型提供了高效直观的工程资料查看方式，通过模型可以快速检索和查询与其相关的设计文件或数据。

移交方式主要通过设计方使用已约定好的信息系统，使其承载整个项目的信息，并按照约定的要求将整个系统连同全部信息移交给业主运行；设计方使用自己的系统积累信息，并迁移到业主或运维方准备的系统上，在工程项目结束时移交这个系统；设计方使用自己的系统积累信息，并按照要求的信息格式将信息移交给业主或运维方，加载到运维方系统上。移交信息的方式可以通过网络传输或用某种介质（如光盘等）三个方式完成。

最后，数字化移交可以使业主能从多种维度、多个侧面、多种数据综合程度查看数据，从中得到的效益，主要包括随时自动提取任意规定范围内的设备、材料详表和汇总表，为设备材料分批订货、施工备料管理提供依据和手段；通过进行施工进度模拟，实现工程进度和计划的可视化管理；而且可以模拟重要施工工序，优化施工方案；提前进行备品备件管理，并可进行检修过程模拟，从而实现对工程造价的适时动态跟踪控制，实现实际意义的工程造价跟踪控制以及实现多工程的数据库管理，利用远程浏览软件和国际互联网向不同用户发布需要的信息等。

利用新工具将变电设计推向新高

对于变电站这种设备复杂、后期运维要求高的建筑体，BIM技术所能提供三维可视化技术以及能够方便记录和传递数据信息的功能，相对传统二维方法有着革命性的变化，而随着以后建筑复杂程度的增加，业主对后期运维要求的增多，BIM技术将成为无法取代的技术手段出现在建筑行业的方方面面。项目的各参与方均在形象的三维模型上进行沟通，而三维模型也将作为载体出现在建筑生命周期的各个方面。

西南电力院坚信并期待，利用BIM这把利器，通过不断的摸索与创新，将变电设计推向标准化、智能化、数字化、自动化的全新高度，并为智能电网的建设提供坚实有效的基础数据支持。

关于中国电力工程顾问集团西南电力设计院

中国电力工程顾问集团西南电力设计院（简称“西南电力院”）成立于1961年6月，是中国电力工程顾问集团公司的全资子企业，是全国勘察设计百强单位。建院50年来，西南电力院共完成740余项发送变电工程项目的勘察设计，其中，发电工程约占全国投运总容量的8%；送电工程投运总里程约占全国投运总里程的10%；变电工程投运约占全国投运总容量的8%。工程项目遍及国内20多个省、区、市和伊朗、印度、印尼、孟加拉等10多个国家。处于全国电力勘察设计行业前列，是全国第一个承担±800千伏/6400兆瓦换流站勘测设计、第二个承担750千伏特高压交流输电工程设计的电力设计院。