B I M技术及其在2 2 0 k V变电站施工中的应用研究

泰安泰山高压开关有限公司 吴克彦

0 引言

随着不断发展的社会经济，人民对电力的需求在不断升高，电力作为国民经济发展的支柱产业，需要不断扩大电力工程的建设。另外要加大电力投资，而变电站是电力传输中的重要环节，对变电站的投资占了整个电网投资的40%。变电站工程具有建设周期长、多节点、投资大及专业性强等特点，所以变电站工程成为重点控制造价的电力工程。

1 BIM技术的应用概述

1.1 对BIM技术的优势

通过设计师的空间想象和平面制图技能来完成传统的二维平面220kV变电站设计，具有容易出现设计死角、各专业间协同效率低等局限性。所以，参照二维图纸建设220kV变电站的过程中就会存在效率不高、容易误解等问题，电力公司对变电站全生命周期的管理需求通过传统的建设方式已经无法满足。此时，引进了BIM技术，BIM技术通过参数模型整理各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，能够让工程技术人员对各种建筑信息有更准确的理解，能够方便设计团队、建筑运营单位等建设主体进行协作，同时，BIM技术的应用，节约了建设成本、提高了生产效率、缩短了工期。BIM技术对信息的收集、储存、管理、交换支持着变电站的筹备、设计、施工、运维等全生命周期。BIM技术平台的建设，使得参与220kV变电站建设的各个主体之间可以更加透明、高效的进行交流，进而提高行业生产力水平及产品质量。未来的BIM技术在220kV变电站施工建设上的的应用还会有更合理更长远的发展。

1.2 BIM技术在220kV变电站中的应用现状

随着我国加大对电网基建项目投资，还有日益、成熟完善的基建管理制度，于是传统的项目管控方法已经满足不了电网基建工程对技术、进度、质量、安全等方面的高要求了，如经常会出现设计漏洞、设计不合理、专业间不协调等问题。另外，施工过程中对施工工艺的管控不足和作业管理不严谨，造成信息错误，降低了施工质量水平和效率；没有合理的工期，不能精确把握进度，对危险点没有全面的辨识等等。BIM技术在我国220kV变电站设计施工实践上，虽然在某些电力设计院中已经有了成功的案例，但那只是少数，总的来说我国的BIM技术依旧处在探索阶段，还需要不断研究发展。

2 BIM技术及其在220kV变电站施工中的实际应用

2.1 场地分析及施工进度、组织模拟

220kV变电站定位之前先要进行场地分析，场地分析要做的就是确定变电站的空间方位和外观、把变电站与周围景观联系起来。传统的场地分析存在很大局限，如有过重的主观因素、不能进行科学的定量分析、数据信息数量过多难以处理等。所以如果是使用BIM技术的话，在220kV变电站施工过程中,通过BIM技术结合地理信息系统，对拟建的变电站空间和场地数据进行建模,便能迅速得出分析结果，此项应用在规划阶段给工作人员评估场地的使用条件和特点时提供了很大帮助，能在最大程度上作出最理想的施工布局和场地规划。施工进度及施工组织模，通过BIM技术结合施工进度计划，在一个可视化的4D模型中将时间信息与空间信息整合,就能精确、直观的把整个变电站施工过程展示在眼前。4D施工模拟技术可以统一管理和控制整个工程的施工进度、资源和质量，在项目建造过程中制定科学合理的施工计划，掌握精确的施工进度，充分利用施工资源、进行科学合理的场地布置，降低施工成本、缩短工程工期、提高工程质量。

2.2 BIM技术在220kV变电站施工设计中应用

随着对变电站工程周期的缩短要求，继续使用二维设计平台的话，难以解决繁重的设计任务，传统的二维设计，在绘制平面、立面图表达三维实体的过程需要花费大量时间，然后各专业之间再以这种平面的表达为基础对三维实体进行想象，进而进行本专业的设计，整个流程下来费时又费力而且还抽象化，如果后期出现某些细小的改动，就要求各专业还需要额外花更多的时间去配合修改。而BIM技术的三维设计，可以将整个变电站实体可视化，可视化后的变电站设计使得各个专业之间的配合变得透明、直观，各专业之间可以进行更为简便轻松的的沟通。变电站的三维可视化设计和较传统二维设计相比，减少了思维盲区，避免了各专业在以二维图纸为基础构建三维实体的思维过程中可能产生的疏漏。后期还会进行碰撞检查，而碰撞检查出来的碰撞问题就直观反映出设计中存在的碰撞问题。通过不同专业设计人员互相链接模型，可以相互参照进行本专业的设计，比如，电缆沟与设备支架的碰撞可以先由土建专业进行修改，然后再返回电气专业确认电缆走向；基础与排水设施的碰撞可以返回供水专业修改雨水管布置。如果这是在传统的二维设计模式中，做碰撞检测会花费很大的精力和大量时间，所以，BIM技术还使整个设计过程的设计效率大大提高了。

对于施工方来说，三维模型相比传统二维模型更直观且更易施工，而且BIM技术更方便于施工过程。在220kV变电站施工准备阶段，利用BIM信息集成平台等工具对变电站进行管线碰撞检查，提前策划对整个现场的排水系统、塔吊、施工升降机、道路标高系统等其他临建设施进行提前策划布置，对可能存在安全隐患的管线碰撞问题进行一一排除。对于以BIM信息模型为基础模拟变电站施工过程，优化了施工方案，提高了对施工场地的使用效率，可以对模拟施工过程中可能出现的安全隐患进行排除等，在对施工风险的管控以及施工效率的提高上具有极大作用。 项目施工的过程中，BIM技术通过对施工过程的实时监测，进而能有效的控制好施工结果与预期效果的一致性，提高了在施工过程中的协同能力。可以将整个施工过程中的设备清单，以及在施工期间产生的各类施工质量检查记录、文档、照片等各种信息与BIM模型进行有机融合，这是为了以后要开展的运维工作可以更简便（图1为变电站施工工程的多维度BIM施工模型结构）。

图1 变电站施工工程的多维度BIM施工模型结构

2.3 BIM在项目管理和运维当中的应用研究

运用BIM技术进行项目管理的目的是为了精细更加高效的进行管理，使项目成本降低的同时产品质量却能得到提升。范围、时间、成本、质量、风险、人力资源、沟通、采购及系统管理这些都是在项目管理的范畴内，BIM技术也会渗透进这些领域中。比如以模型为基础的4D进度模拟可以有效的进行时间管理；而成本管理则是由模型直接导出工程量；以模型为基础能使碰撞检查等工作更加简便，达到质量管理的目的；在采购与安装方面，由于BIM中已经储存了各个构件的详细信息，所以为其提供了更好的参考。

BIM技术在220kV变电站运维阶段的应用。传统的变电站设计，项目竣工就意味着项目结束，但是BIM项目设计与之不同，220kV变电站建成后，就会进入变电站的运维阶段，这意味着一个新的周期即将开始。 另外许多经验标明，在运维阶段是最能展示BIM技术优势的阶段，例如，以BIM模型为基础模拟紧急突发情况，可以对风险和损失进行评估，进而在实际过程中能在一定程度上管理控制其风险与损失；BIM三维模型能对各种设备、装饰、材料等进行空间定位，这就方便了工作人员对实际工程的调试、预防和故障检修，通过统计设备关联元件的故障计算出故障概率进而对设备故障的概率进行判断估计，还可以在需要某元件的时候迅速定位到元件位置；由于BIM具有储存信息的功能，所有设备的信息都被记录在BIM中，所以可以跟踪记录设备的使用状况和使用年限，还可以设置定期检查提醒，这就使后期的设备维护更加简便了。但是相对而言， 目前BIM技术在设计和施工阶段的应用要比在运维方面的应用更加深广，而且在运维上的应用技术也远远不如设计和施工阶段应用的成熟，很多功能还有待探索研究。

3 结语

通过上面的分析可以知道，通过BIM技术实现了变电站全寿命周期管理，提高了工程在设计、施工、运营上的科学技术水平，全面电网信息化和现代化的时代来临,应用价值可观、应用前景广阔。同时我们要充分利用BIM技术这个设计平台，加大对智能变电站技术的研究，尽快解决在智能变电站技术上的难题，给未来的变电站施工提供先进技术支撑。

[1]徐德光.BIM技术在变电站建设中的应用研究[D].华北水利水电大学,2017.

[2]高来先,张永炘,张建宁,黄伟文,张帆,李佳祺.关于BIM技术在电力工程应用落地的思考[A].中国图学学会BIM专业委员会.第二届全国BIM学术会议论文集[C].中国图学学会BIM专业委员会,2016:5.

[3]方敬韬,刘效真,陈进伟,曹玉涛,张艳.BIM技术在变电站施工管理中的应用研究[J].通信电源技术,2016,33(05):164-166.