浅谈BIM技术在变电站设计中的应用

胡迪

摘 要 文章分析探讨了BIM在110kV变电站工程中的应用，总结了工程实践经验和取得的成效，最后对持续提升BIM应用进行了展望，从而更好地提高变电站的设计质量。

关键词 BIM技术；变电站；设计

1 概述

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。BIM是应用于工程策划、设计、建造、管理、运维的数字化方法，在欧美、日韩、新加坡等发达国家早已得到广泛重视和普及，然而在我国起步较晚。自2013年，国内建筑业对BIM的关注热度迅速飙升，企业希望应用先进数字信息技术，提高企业素质和加强企业设计、施工、管理水平。BIM应用已成为国内建筑业发展趋势[1]。

2 BIM技术在变电站设计中的具体应用

2.1 协同工作

变电站工程通过BIM整合项目全方位信息，在项目策划、设计、建造、管理的全生命周期中进行信息共享和传递，使工程参与者对建筑信息做出正确理解和高效应对，实现工程各参建方协同工作，提高工作效率、节约成本和缩短工期。BIM为设计者提供协同设计平台，实现工程所有专业数据共享和传递。设计者在协同平台进行协同设计，对建筑信息做出正确理解，在设计过程中进行直观高效专业沟通，实现专业间有效协调和避让，高效解决专业间碰撞和不合理设计，从而优化设计，提高设计效率和质量。

2.2 设计优化

BIM为变电站工程设计者提供协同设计平台和可视化设计环境，相对传统设计方法有着明显优势和意义。

2.3 三维建模

BIM具有强大的信息表达能力和可视化功能，设计者通过BIM对变电站所有专业进行3D建模，使建筑空间信息表达直观、清晰，实现可视化设计，充分体现变电站真实面貌。

3D建模是对建筑模拟建造，所有专业所有元素均按1：1构建，设计者在建模过程中对设计图进行校核和深化，对各专业设备和管线进行三维综合布置，对电缆层中错综复杂的电缆、线槽、桥架、管道、箱体进行综合布置深化优化，保证合理精准的管线布置定位。

通过3D模型，设计者对所有暗装箱体和管线进行精准三维定位，指导施工预留孔洞，避免后期对墙体返工开凿，有效节省施工作业和缩短施工周期。

2.4 碰撞检查

BIM软件具有强大的碰撞检查功能。变电站模型建成后，设计者对所有专业进行全面碰撞检查，共发现26个问题，其中生成建筑问题报告11个，结构问题报告2个，机电问题报告13个。根据详细问题报告，设计者快速精确定位碰撞位置，直观高效解决专业内和专业间的碰撞问题，优化设计方案，有效减少设计变更和施工返工。

2.5 创建电气设备模型

设计者根据电气设备厂家资料，利用BIM软件创建设备模型，录入详细设备信息以及相关规程规范，在土建模型中放置电气设备时，实现电气间距校验，有效提高设计效率和质量。某变电站工程共创建29个设备元器件模型（包括主变压器、110kV GIS、电容器、站用变压器、二次保护屏、安健环标志等），这些模型录入了详细设备信息（如设备厂家、设备电气参数、安装单位、运维单位、投运时间、设备维护周期等），为设备信息共享，设备管理维护提供入口[2]。

3 工程实例

3.1 工程概况

本文以某市110k V变电站工程项目为例，该站为地上一层，地下二层，建筑基底面积为2700平方米，总建筑面积为7803平方米，建筑高度为10.5米；该站的总规模为主变为6×63MVA，110kV出线12回，10kV出线96回。工程规模大，各专业管线交叉复杂。

3.2 BIM技术在变电站设计中的应用

在变电站选址选线完成后，电气专业开始做变电站方案的可行性研究和初步设计，可研包括配电装置楼的整体布局、配电装置房间的划分等。得到电气的方案模型后，建筑、结构、暖通等专业提出设计方案，完成各自的方案设计和初步设计工作。在建立好配电装置楼的主体的B I M模型，包括电气设备、建筑轴网、墙柱、门窗等。在完成可研和初步设计后，经各专业确认，即开始进入各专业的配电装置楼主体的详细设计，包括电气、建筑、结构、暖通、消防等专业。在项目设计中，各专业都在同一个软件平台上完成设计，并实现数据共享、协同设计。根据电气、建筑、结构、暖通等专业提交的BIM模型，使用管线综合碰撞检查在空间里显示所选专业的设备、构建、风管等实体，检查各个构件之间的关系，找出碰撞位置，进行专业间协调。

在详细设计阶段，需要对电气设备的信息含量做了精确设定，电气设备的信息包括电压等级、参数、型号、厂家、设备编号。建筑专业需对变电站的墙体类型、建筑材质、门窗信息作了定义。结构专业需要对柱构件的截面类型、结构类型、楼板构件的厚度、相对楼层标高、材料做定义。其他专业对自身专业所涉及的设备做相关定义。

3.3 方案总结

本工程实例使用BIM软件，通过BIM模型中的各专业设计信息，使模型信息在设计阶段逐步丰富，并实现在各专业设计软件之间的数据互转，协同设计，提高了项目设计和建造的整体效率，通过数据共享、冲突检测、精确统计减少返工和浪费，提高了项目的设计质量，优化设计方案。变电站设计工作需要各专业的协同合作，基于BIM技术的变电站设计与传统CAD设计的工作流程有所不同，这就势必需要一个规范合理的工作流程来进行整合。在今后类似的项目中，可以结合项目自身的特点，规范设计流程，整理出适合于BIM设计的设计管理规范[3]。

4 结束语

BIM技术在工程建设行业的广泛应用是大势所趋。本文结合实际案例开展的工程设计实践来看，采用BIM技术后，信息创建、处理和传递等方面比传统C A D更具有优势，不仅提高了设计效率，同时可以将所有的变电站信息通过模型联系起来，在包括策划、设计、施工、运维各阶段在内的整个工程项目全生命期中，實现对变电站信息的有效管理。

参考文献

[1] 陆凤怡，胡彬.基于BIM技术的变电站设计研究[J].黑龙江科技信息，2016，（36）：199.

[2] 郝超.BIM在天津永定河220kV变电站设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2012，（25）：5.

[3] 柴喜林.BIM技术在建筑设计管理模式中的应用浅析[J].中国科技纵横，2016，（1）：91.