基于BIM模型装配式预装变电站研究

周刘俊 崔世辉 王琨

【摘 要】随着国家产业布局，电力系统统筹规划，对发电及变电站的设计、建设、运行提出了新的管理要求。因此近些年BIM在变电站设计中的协调运用、装配式在变电站中的设计和施工、预装变电站的建设，对电力行业的发展带来了新的机遇与挑战。

【关键词】电力系统；BIM；装配式；预装变电站

中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）32-0017-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.006

【Abstract】With the National industrial layout， power system planning， power generation and substation design， construction， operation of new management requirements. Therefore， the coordination and application of BIM in substation design in recent years， the design and construction of assembly type in substation， and the construction of pre-installed substation have brought new opportunities and challenges to the development of the power industry.

【Key words】Power systems； BIM； Assembly； Preinstalled substation

0 引言

根据我国经济体量的增大，用电负荷的增加，工业、生活对电力的需求，西电东送等国家宏观规划的需要，建设“资源节约型、环境友好型、工业化”[8]变电站工程成为了新时代追求。

抓住设计龙头是变电站建设“两型一化”[8]的关键。采用BIM新型科技技术优化电气综合布线、优化总平面布置在变电站电力设计中必不可少。目前，BIM技术在建筑行业具有较为先进的设计施工运用，在电力行业上尚处于初级检测阶段，但基于建筑行业的设计运用，相信BIM技术理念融入到变电站设计中，将推动变电站进一步发展。

基于“两型一化”的设计理念，国家变电站的建设也提出了新的理念，在满足节约、环保、安全的前提下，装配式预装变电站的设计与施工得到了运用。因此，运用BIM模型在设计中的协调运用、装配式设计加工、预装变电站的建设等新技术、新思路成为了电力发展的一种新机遇。

1 BIM在预装变电站中的应用

1.1 概述

BIM是一种基于三维模型（可视化、空间分析、数值模拟）使项目参建各方能够更加直观认识项目。它使项目从前期可研规划、设计、施工更加可视化，是一种应用于工程项目综合设计、施工、运行于一体的信息化管理工具，是电力行业新技术的发展方向。

1.2 BIM在预装变电站设计中作用

变电站工程往往在设计时涉及总图、土建、电气、暖通、水工、消防、通信等多个不同专业，尤其在电气综合布线、土建预留预埋等密集关键部位，易出现设计冲突等不可施工现象。因此，BIM的发展与应用在设计中有如下优点：

设计可视化：传统设计施工图需要各专业技术人员进行图纸会审，但往往变电站工程专业多，施工时间紧，在实际施工过程中才能发现，而BIM可视化能够形成一种三维的立体实物图，能够使设计人员有效形成互动，并进行反馈。使项目在BIM设计中从可研规划到设计都在可视化下进行。

设计协调性：沟通协调是工程建设的重点工作，一个项目的建设难易程度很大程度由此所决定，设计更是贯穿始末。BIM的应用就是根据信息模型对设计各专业进行协调，根据数据分析，进行设计优化，解决电气布线空间不足、土建预留、预埋不合理、地下水管、消防、接地等不合理问题，在很大程度上解决了这类施工难题。

设计经济性：运用BIM强大的可视化及大数据进行方案优化，能够使项目参建各方减少大量人力、物力等资源的浪费，提高施工效率、缩短建设工期、节省工程成本。

1.3 BIM在预装变电站施工中作用

根据BIM模型数据进行施工组织设计优化，根据项目工程特点为施工企业制定精确人、材、机资源计划，从而减少各种资源存储、调配的占用浪费做到精确计划、合理调配。可以运用模拟技术，提前发现问题做到风险防控，降低施工安全，提高施工质量。

BIM的运用给施工带来了全新的管理理念，根据数据分析在施工管理方面发挥着巨大的作用。这将提高项目精细化管理水平。

2 装配式预装变电站

2.1 概述

装配式预装变电站是基于BIM模型，采用标准化设计、工厂加工以及装配的建设方式，将建构筑物及辅助建筑楼梯、围墙、电缆沟等在工厂内进行预制，加工的成品运输到现场进行快速拼装，将电气设备气体绝缘组合电器设备（GIS）、变压器、无功补偿装置、高低压开关柜和二次设备等模块进行标准化设计、组合，工业化生产，将模块化产品运输至现场进行安装、调试，使其在建设、安装、调试效率明显高于传统变电站施工。

2.2 装配式预装变电站的应用

由于传统现浇混凝土浇筑变电站施工周期长、环境污染重。近年来“两型一化”的建设理念，使装配式预装变电站在模块化、工业化生产、集约化施工成为了发展趋势。装配式预装变电站运用主要优点如下：

缩短施工周期：装配式预装变电站主要组成部分均在工厂预制、组装调试完成，现场基础与厂内设备集成同步进行，主体基础完成进行现场整体组装，施工周期大大缩短。如预制围墙、預制式电缆沟省去现场浇筑及凝固时间，电气设备预制舱集成在工厂内完成安装测试，只需现场完成模块之间联调，节省安装周期。

减小施工工作量、作业面积：装配式预装变电站由于采用预制成品、设备集成，减少了施工现场人、材、机需求量，使作业工作面在有效面积内展开，尤其减少了临时用地的占用面积。如采用装配式围墙、预制式电缆沟与传统浇筑对比，减少了现场钢筋、模板等原材。

降低安全风险、保障施工质量：装配式预装变电站建构筑物采用工厂内预制，避免了传统施工质量通病问题，解决了施工队伍技术薄弱、责任心差难题，电气设备完成工厂模块化安装、测试，减少了现场作业的作业量，有效避免电力施工安全风险。

节能环保：装配式预装变电站与传统施工对比大大减小现场浇筑、钢筋加工等作业，从源头上减少灰尘污染、噪声污染、水资源的消耗，真正做到了“两型一化”的技术理念。

如今面对国家电网高要求、紧工期等工程建设特点，运用BIM三维模型根据施工组织设计进行施工模拟，将工程重点施工进行对比最优设计，选择经济可行施工方案，使装配式预装式变电站改变了传统理念，在施工周期、工程量、作业面积、施工安全质量、工程成本造价、节能环保等方面均体现出明显优势，在建设、设计取得了一定发展。基于BIM模型装配式预装变电站以其独特的优越性，建设资源节约型、环境友好型、工业化的变电站达到了新的水平。

3 结语

随着国家级电网的引导与支持，装配式新材料的运用和技术不断创新，BIM技术在综合管廊建设中的应用，建筑基于BIM可研规划、设计的理念，装配式预装变电站将会是未来变电站重点发展方向，由于具有模块化组合、标准化设计、工业化生产、集约化施工的先进理念，它改变了传统变电站的电气布局、土建施工模式，有效控制成本造价，积极响应国家资源节约型建设号召，建设低碳经济，达到先进可持续发展。同时，先进理念技术的运用也必将成为推动我国电网建设发挥重大作用。

装配式预装变电站的运用虽然有利于工程建设、经济效益的实现，但是在后期运行维护存在着较大的风险争议，如预制围墙所使用的加气混凝土板的防火等级，预制模块的连接可靠性、密封性，二次设备预制舱的使用维护等一系列问题还需要进一步完善与验证。这也是预装变电站进一步取得长足发展需要突破的重点。相信在国家政策的支持下，科技技术的发展、新材料的研发使用，装配式预装变电站会得到大力的发展与应用。

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