输变电工程建设BIM 技术应用推广分析研究

郭祥奎

（福建省电力建设工程咨询有限公司， 福建 漳州 53000）

0 引言

输变电工程于国家与社会、人民而言具有重要意义。随着社会经济的不断发展，我国能源正处于转型阶段，输变电工程作为电网不可或缺的组成部分， 有助于能源成功转型。我国为了满足电力需求，每年在输变电工程建设中会投入巨大数额。输变电工程对于其他工程来说，所需的建设成本与建设要求都更高， 若是出现问题便会导致巨大的损失出现。 输变电工程建设相关人员面临的共同挑战是如何提高工程建设质量、降低其成本。 BIM 技术的出现解决了工程建设过程中的大量问题， 并且已经在建筑领域广泛推广运用， 但是从输变电过程建设实际状况来看，该技术的推广应用还需提高。 BIM 技术为建筑工程项目的整个周期提供数据共享平台以及可视化管理工具， 管理层能够借助BIM 技术直观掌握施工现场具体情况并全程参与。运用BIM 技术之后，传统建筑无论是生产方式还是管理模式都得到了优化升级， 很大程度上保障了工程建设的效率与质量， 减少了建设成本的浪费。 因此，BIM 技术在输变电工程建设中很有应用推广价值。

1 输变电工程建设概述

输变电被分成两个部分，分别是输电与变电，能够将电力能源从电厂输送到人们生产生活中的基础设施。 电力行业当中的输变电普遍是指35kV～1000kV 的输电、变电设施。由于电厂生产的电压过低，不足以支撑远距离输送，若是电流过大在低电压线路中会遇到电阻，然后产生出大量的热能，造成能量浪费的同时损害导线。电能通过输电线路达到用户所在地之后，由于电压比较高，所以没有办法向用户进行直接供电，就需要用到降压站。输变电过程当中，参与电力输送的基础设施有升压站、输电线路以及降压站。 降压站与升压站被统称为变电站。

输电线路主要用于变压器电能传输的线路。 输电线路分为电缆线路与架空线路。 电缆线路大多铺设在地下，适用于无法建设架空线路的地方； 架空线路主要在地面上方，主要由导线、杆塔、绝缘子、拉线以及接地装置等组成。

根据输送电流的性质， 输电线路又被分成直流输电与交流输电。变电站作为电力系统的构成元素，主要起到变换电压等级与汇集配送电能的作用。 变电站分为多个等级，比如35kV、220kV 以及1000kV 等。 变电站的基础设施包含了母线、建筑物、变压器、开关以及其他配套设施等，不同设施之间通过协作配合来发挥出变电功能[1]。

2 BIM 技术优势

2.1 参数化

BIM 技术构建模型的基础就是参数化， 这也是主要区别三维模型与二维图纸设计的重要因素。 参数化过程就是将建设项目当中的实际数据信息参数值输入到相对应的软件里，以此来建立三维模型。建立的三维模型不是简单的数字来构成， 主要是通过分析数据信息参数变量来创建。若是要更新与修改模型，只要改变模型之中的参数就能够进行更改。 由此可知，BIM 参数化特性能够使得专业人员在同样的平台上来协同工作， 并升级完善设计方案，增强工作效率与质量。

2.2 形象化

以往的二维图纸只能显示出建设项目的平面信息，在项目施工环节中用到的构件都是三维的。 设计图纸中部件形状需要有读图能力以及有专业经验的相关人员来理解其中的三维模型。 二维图形不能直观显示出三维形状，就容易出现协调与沟通方面的问题。BIM 具有可视化的特点，图纸中的二维平面能够构成三维模型，将建筑直观呈现出现，相关人员能够直接了解建筑的材料、外观以及结构，从不同的角度来观察建筑，工作人员根据从中得到的数据进行反馈、决策，有利于提高工作效率。

2.3 模拟性

BIM 技术具有的模拟性特点能够真实还原出项目施工过程，每个阶段的真实状况都能模拟出来。例如设计阶段，建筑物的能耗模拟、照明模拟以及力学模拟均可以进行模拟，一些隐蔽的施工与管道设计也可以模拟出来，有利于后续的维护与调节。

2.4 协调性

项目的建设过程各个单位会共同参与，若是参与的单位工作人员之间没有及时沟通，容易导致项目出现各种问题。比如，项目设计师没有及时沟通的话，各个专业设计师设计的模型可能会出现隐蔽项目与设施模型冲突等各种问题。 BIM技术能够交换与共享项目数据信息， 能够有效避免产生冲突，使用BIM 技术可以实现各个参与单位之间的沟通协调。

2.5 可出图性

以目前实际项目建设情况来看， 二维图纸依然占据着主导位置。 BIM 技术建立的模型能够生成各种二维图纸。 此外，还能够对模拟图纸进行一系列优化，同时参与的工作人员可以直接交流，节约了大量的图纸修改时间，提高工作效率。

3 BIM 技术在输变电工程建设中的应用分析

3.1 输变电工程建设前期

在BIM 技术的基础之上， 输变电工程三维数字化管理的实质是加强工程整个生命周期的数据交互， 经过统计技术量化来管理对象以及管理行为，以此来实现组织、研发、生产、服务、协调等等一体化运行。在BIM 技术背景下， 三维数字化管理能够有利于传统输变电项目更新技术，促使企业提高其市场生存能力与发展进步。

借助Revit、Daoheng 等等三维软件，能够使得工程项目实现三维协调设计，主要包含了三维建模、特殊负载条件检查、碰撞测试以及应急响应预览。其中的三维建模指的是通过三维平台来构建出多属性、数字化BIM 模型，为各个设计师提供设计参照。 碰撞测试是能够检验出BIM模型是否合理的关键技术，包含了多条特殊管道、沟槽与风管硬碰硬，间隙要求、防雷范围等软碰撞。面对大雪、强风等特殊荷载，运用BIM 模型，通过有限元软件对模型分析，给工程设计提供相对应的数值模拟结构。BIM 模型能够提高应急疏散模拟、热能传递模拟、节能模拟的设计水平，为后期的施工与运行奠定基础[2]。

电网输变电工程初步设计是为后续施工与管理打下基础。 BIM 技术能够将设计专业进行专业分析、仿真演示、数字建模以及过程测试，有效加深设计理念，完善设计方案。BIM 技术为项目参与人员构建信息化、智能化、数字化、可视化三维共享平台，优化三维模型。借助三维可视化模型，结合电网变电站工程建设周边环境， 深入审查涉及建设方案，保障项目建设能够按照设计方案顺利运行。 此外，电网变电站工程项目通过多角度、全方位与多层次的扫描、分析，能够有效提升工程资料的整理与控制、设计专业的衔接等工作质量，为项目的实施和管理奠定良好基础保障。

3.2 输变电工程建设阶段

项目施工阶段的重点是需要保障现场工人的安全与效率。 应用BIM 技术能够有利于管理层掌握变电站现场施工具体状况，确保现场人员的安全，有效降低管理成本。我国特高压技术不断研发出新的相关技术，BIM 技术有必要运用到施工环节当中，通过多计划、多次性预施工，保证施工的安全性与合理性。对施工方案进行多个场景的模拟，节省资源的同时避免延误工期以及二次返工的问题， 还能够针对一些特殊情况做好预先安排，以此保障工程顺利进行。

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（1）BIM 技术在工程项目安全管理的运用。 大型输变电工程管理工作繁杂、周期长、专业性强，也就导致增加了工程安全管理的难度。 通过BIM 技术建模，能够在模型空间中直接开展安全管理。针对输变电工程中涉及到的设备宏观安装、电缆沟浇筑、深基坑开挖等问题，BIM 技术可以将施工前期隐藏的问题挖掘出来。模拟出整个施工过程，有效梳理不同工序、不同环节、不同作业点中的管理风险，并且制定出对应的管控对策，避免现场安全管理出现盲目性、滞后性。

（2）BIM 技术在工程项目质量管理的运用。输变电工程现场的质量管理是按照相关规定与标准来实施的，这样的管理方式具有普遍适用性，但是在实际管理当中仍然存在一些问题，比如实施不到位、针对性不足、控制措施缺失等。 应用BIM 技术到工程建设环节，能够实现人、机、料各个方面的详细质量预控，提前模拟演练关键工序、标准工序等。 参加建设的工作人员可以重点示范可视化、数字化的施工质量管理，对各个专业的实施细则进行质量控制的充分披露。 另外，BIM 技术能够在施工过程中模拟演示组装、管道综合三维碰撞检查等质量控制点，同步、高效地实施质量控制措施，防止项目施工之前出现质量问题[3]。

（3）BIM 技术在工程项目进度管理的运用。 输变电工程的进度管理是能够保障按照计划完成任务，进入设备调试与投产的基础，起到有效加强电网网络结构的作用。进度管理主要包含了材料、设计、施工，不同的专业、阶段被划分为详细的分部。在项目前期，借助BIM 技术深化初步设计与方案等。以此为基础，采用3D 软件技术来生成工程项目的土木工程、通信等所需的材料信息以及设备信息，比如设备规格、型号等等。模型与初步设计方案能够有效防止材料招标阶段误报设备与材料， 同时也能避免提前特殊处理非通用设备和材料。 在项目中所用到的材料确定清单之后，可以采用BIM 技术中的三维模型模拟演示过程，以便进一步制定出更加全面的电网变电站项目材料供需计划。

3.3 运行维护阶段

输变电整个项目中生命周期最长、 所花成本最大的阶段就是运行与维护。 运用BIM 技术数字模型可以在设计、采购与施工等等阶段积累大量的相关信息，是其项目运营、维护、管理的数据库。 相较于传统的项目，采用BIM技术的数据模型有着更加明显的优势， 不但有效降低运营维护成本，优化运营维护管理，同时还能够创造更多的经济效益，其主要包含了项目维护可追溯性、在线监测安全性等。另一方面，相关工作人员能够将BIM 模型当中的设计参数、运行年份、维护记录等等数据整合到现有运营维护管理的系统内，持续跟踪维护电气设备，保障安全的前提下，发挥出输变电工程的真正效能[4]。

4 应用推广发展对策

4.1 开发符合我国输变电行业特色的BIM 软件和系统

政府需要积极促进BIM 技术软件和系统的创新研发工作，立足于我国输变电工程的特点，优化升级现有软件，构建配套电力工程系统，促使其符合输变电工程建设的标准与规范， 推动BIM 技术在输变电工程当中的有效运用。此外，政府还需要加强BIM 技术相关本土软件的知识产权保护力度， 为BIM 技术研发以及运用构建良好的环境，充分保障开发者的权益，推动BIM 技术的进一步更新发展。

4.2 建设BIM 专业人才队伍，提高BIM 专业人才质量

将BIM 技术应用到输变电工程建设中需要具有相关输变电工程建设经验的专业、高素质人才，熟知BIM 概念的同时还要掌握BIM 设计应用软件。 刚毕业的大学生不太了解输变电工程与BIM 技术，但是这类人群学习动力、学习能力较强。 部分老员工虽然有丰富的相关经验，但是转变观念应用新兴技术方面存在一定困难。 为加强输变电工程建设对BIM 技术的应用，发挥年轻人学习动力强的特点，同时利用好老员工的工程建设经验。 与相关专业学校增强合作力度，在课堂上引入BIM 技术专业学习， 通过学校的渠道培养出综合型人才[5]。以实际工程案例为载体，鼓励学生理论结合实践，提高学生的创新性思维，促进BIM 技术的优化升级。

5 结束语

综上所述， 以上通过输变电工程建设概述， 分析出BIM 技术优势在输变电工程建设中的优势， 分析出BIM技术在输变电工程建设中的应用， 并提出BIM 技术在输变电应用推广发展对策， 为BIM 技术在电网建设中的推广应用提供一些科学方法与思路， 从以上可知应当加强对BIM 技术在输变电工程建设中的推广应用。