BIM在110kV變電站設(shè)計中的應(yīng)用

馮浩 康志豪 任萬榮 咸秀超

摘要：當(dāng)今社會，我國電力行業(yè)發(fā)展如日中天，同時，人們對電能需求量與日俱增。110kV變電站建設(shè)過程中各類設(shè)備在逐步完善，城市化進(jìn)程逐步加快，促使變電站建設(shè)范圍開始覆蓋到城市人口較為密集的城市區(qū)域，在110kV變電站建設(shè)中，由于諸多設(shè)計要素未能全面分析，將導(dǎo)致諸多問題發(fā)生，此類問題將會導(dǎo)致變電站建設(shè)運行后期出現(xiàn)較多問題，對我國電力事業(yè)全面發(fā)展造成較大限制作用。

關(guān)鍵詞：BIM;110kV變電站設(shè)計;應(yīng)用

引言

隨著計算機(jī)技術(shù)快速穩(wěn)定的發(fā)展，促進(jìn)了越來越多的新興技術(shù)在變電站設(shè)計中的應(yīng)用。目前，二維設(shè)計仍然成為國內(nèi)變電站設(shè)計的主要應(yīng)用技術(shù)，當(dāng)前這種二維設(shè)計技術(shù)難以避免交叉干擾等問題。不但需要花費大量的時間進(jìn)行方案審核，而且出現(xiàn)了專業(yè)協(xié)調(diào)的紕漏等問題。BIM技術(shù)作為當(dāng)前最為先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，在工廠設(shè)計中發(fā)揮著較為明顯的優(yōu)勢，但是該技術(shù)在變電站設(shè)計中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計存在的缺陷，提高了變電站設(shè)計的質(zhì)量。但是仍然存在諸多不足，限制了三維技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。因此，我國要不斷深入對BIM技術(shù)的研究，使其徹底取代二維設(shè)計技術(shù)，為電力設(shè)計的發(fā)展發(fā)揮其作用。

1 BIM設(shè)計概述

隨著Revit在民用建筑中成功的運用，技術(shù)被逐步推廣到變電站建設(shè)中，協(xié)同、設(shè)計、集成、校審、出圖等的Revit、Naviswroks、AutoCAD為數(shù)字化BIM設(shè)計方案軟件。從項目生命周期的視角，圍繞著項目管理、族庫建立，三維模型設(shè)計、各專業(yè)模型集成協(xié)同、模型優(yōu)化設(shè)計、BIM模型校審、仿真、出工程圖、工程圖校審、移交等流程環(huán)節(jié)，確保設(shè)計階段在變電站建立之前，仿真建立變電站全景和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提前發(fā)現(xiàn)布局問題，消除現(xiàn)場安裝時的碰撞。以項目管理為中心，一套模型為核心，以多專業(yè)協(xié)同為工作模式，以模型集成相關(guān)所有數(shù)據(jù)為原則，驅(qū)動整個設(shè)計流程的進(jìn)行。

2 110kV變電站設(shè)計相關(guān)問題

2.1地址選取問題

變電站選址至關(guān)重要，當(dāng)前大多數(shù)變電站都在地勢相對平坦的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)，與居民區(qū)域要保持最佳距離，這樣才能保障供電傳輸過程中降低對廣大民眾產(chǎn)生的噪聲污染。變電站選址可以在城市住宅區(qū)域季風(fēng)與下風(fēng)向垂直方向。不能選取地勢低洼區(qū)域，避免受到洪澇災(zāi)害影響。在110kV變電站選址過程中，要對地質(zhì)基本情況進(jìn)行分析，避免外部自然災(zāi)害對變電站運行產(chǎn)生較大負(fù)面影響。相關(guān)設(shè)計部門要全面遵循土地節(jié)約基本原則，整合城市規(guī)劃建設(shè)各項要求，在選址活動開展過程中組織技術(shù)人員開展全面的調(diào)查活動，保障后續(xù)各項建設(shè)活動有序開展。

2.2結(jié)構(gòu)檢測方案擬定

當(dāng)前要想全面提升110kV變電站設(shè)計結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性，需要在設(shè)計階段擬定結(jié)構(gòu)檢測方案。保障結(jié)構(gòu)檢測與施工建設(shè)活動有效結(jié)合，對已有的結(jié)構(gòu)檢測方案進(jìn)行全面優(yōu)化。在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案內(nèi)容需要包括以下方面，首先在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計要對各項數(shù)據(jù)信息以及技術(shù)要素進(jìn)行分析，對建筑結(jié)構(gòu)多項參數(shù)合理分析。在項目結(jié)構(gòu)模塊檢測過程中，要對施工基本現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在施工竣工階段對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，需要保障設(shè)計階段結(jié)構(gòu)監(jiān)測方案能全面落實。在變電站結(jié)構(gòu)安全性等性能檢測中，要定期檢查，檢查結(jié)果能與國家各項建設(shè)要求保持一致。

2.3站內(nèi)設(shè)計方面

在變電站內(nèi)部建筑設(shè)計過程中，建設(shè)環(huán)境與基本工作范圍能有效結(jié)合，促使結(jié)構(gòu)類型選取更加合理，對防護(hù)線要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，極力控制各項安全事故。在110kV變電站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要確保結(jié)構(gòu)預(yù)留門窗設(shè)計能與防火指標(biāo)等有效契合，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故之后能及時控制事故。對于主控室與配電室的通道，需要加設(shè)疏散門，要求配電室以及穿墻套管都能適應(yīng)安全施工要求，避免施工中產(chǎn)生違規(guī)問題。在設(shè)計過程中在門窗中要加設(shè)對應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)，提升運行設(shè)備安全性。

3 BIM在110kV變電站設(shè)計中的應(yīng)用

3.1BIM項目運用情況

近年來人們生活水平有了大幅度提升，各行業(yè)在電力上的需求也有了很大提升，要想滿足人們在變電站的需求，通常會將全戶內(nèi)變電站設(shè)置在城區(qū)，并達(dá)到城市景觀上的要求。在某項目中，室內(nèi)變電站項目模型如圖1所示，建立了建筑BIM模型、結(jié)構(gòu)BIM模型、水工BIM模型、通風(fēng)BIM模型、電氣設(shè)備BIM模型、變壓器BIM模型等，GIS設(shè)備BIM模型如圖2所示。成功實現(xiàn)了預(yù)先設(shè)定的項目管理、協(xié)同、設(shè)計、校審、出圖等流程。由于全戶內(nèi)變電站不僅占地面積小，也實現(xiàn)了設(shè)備的緊湊布置，同時電纜數(shù)量較多，敷設(shè)難度較大，這要求將三維BIM設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到變電站中，發(fā)揮出其應(yīng)有的優(yōu)勢，順利消除全戶內(nèi)變電站設(shè)計中遇到的各種問題，讓今后生命周期管理與數(shù)字化移交有良好的條件。

3.2 BIM集成優(yōu)化設(shè)計和三維校審

按BIM方案流程，設(shè)計師在協(xié)同平臺中完成BIM模型后，有集成權(quán)限的工程師按3天為一個周期，集成各專業(yè)模型，分別進(jìn)行專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)間的碰撞分析，形成專門的碰撞報告，根據(jù)分析報告，優(yōu)化設(shè)計模型，不斷重復(fù)更新模型，完成碰撞檢查后，有校審模型權(quán)限的工程師校審模型，根據(jù)校審人員的檢驗在3D環(huán)境下直觀地看到各種潛在的問題，使用批注工具批注出相關(guān)問題，便于設(shè)計師優(yōu)化設(shè)計，最終得到精確的可指導(dǎo)施工的BIM模型。

3.3 BIM出工程圖

集合2D設(shè)計積累的經(jīng)驗、集合精確的BIM模型，定制了適用于本設(shè)計院的的出圖規(guī)則，開發(fā)了實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、電氣布置圖等一鍵出圖的插件，對優(yōu)化設(shè)計和模型校審?fù)瓿珊螅瑢崿F(xiàn)一鍵自動化完成根據(jù)模型出圖，對出圖的結(jié)果進(jìn)行人工添加部分模型無法表達(dá)的細(xì)節(jié)備注，審核完成后出圖，移交。

3.4基于BIM模型的維修仿真

在完整的BIM模型基礎(chǔ)上，充分考慮工程全生命周期管理應(yīng)用，對大件的維修、更換等方式進(jìn)行了仿真，進(jìn)行了GIS設(shè)備調(diào)出維修，確保設(shè)計階段充分考慮投產(chǎn)后使用維修等問題。

3.5經(jīng)濟(jì)效益

在本項目中，使用了BIM項目，在設(shè)計階段充分地進(jìn)行了碰撞檢查和3D模型審閱，做到了實施過程中沒有改動增補(bǔ)項。關(guān)鍵部分都做了維修仿真，優(yōu)化了原有的布置設(shè)計和空間規(guī)劃，得到了用戶的肯定。整個項目比原有計劃提前了15天竣工，建設(shè)成本比預(yù)算節(jié)省了8%。

結(jié)語

BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用是行業(yè)的共識，BIM技術(shù)是技術(shù)革新的產(chǎn)物，影響力等同于手繪圖到CAD二維設(shè)計，三維設(shè)計只是BIM中的一部分，設(shè)計本身是系統(tǒng)工程，不再是單一的圖紙對象，BIM思想符合這一邏輯，是一種設(shè)計的理念，BIM技術(shù)在電力工程設(shè)計中，應(yīng)用在碰撞檢查、管線綜合、模型共享、專業(yè)間協(xié)同、數(shù)字化移交、仿真等。采用BIM技術(shù)不僅提高了設(shè)計效率，同時把所有的變電站信息通過模型串聯(lián)起來，涉及整個工程項目全生命期中的策劃、設(shè)計、施工、運維等各階段，實現(xiàn)對變電站項目建設(shè)的有效管理。

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