摘 要：【目的】由于變電站建設(shè)的專業(yè)要求高、協(xié)調(diào)工作量大、周期短等，將BIM技術(shù)應(yīng)用于變電站建設(shè)過(guò)程中，可提高變電站等電力工程的建設(shè)施工及管理水平。【方法】以某變電站直掛式SVG工程建設(shè)為例，對(duì)SVG裝置內(nèi)的電氣設(shè)備模型建立、整站BIM模型整合、碰撞檢查、施工模擬等建模過(guò)程進(jìn)行論述，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求指導(dǎo)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施?！窘Y(jié)果】將BIM技術(shù)應(yīng)用于SVG項(xiàng)目建設(shè)中，不僅可以在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化調(diào)整各專業(yè)中存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，而且可以在施工前對(duì)電氣設(shè)備布局和線纜管路的連接、碰撞、干涉等中存在的設(shè)計(jì)漏洞進(jìn)行規(guī)避，從而使整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程中的風(fēng)險(xiǎn)得到有效把控?！窘Y(jié)論】將BIM技術(shù)應(yīng)用于電力工程建設(shè)中，利用數(shù)字信息對(duì)工程建設(shè)環(huán)節(jié)所涉及的設(shè)計(jì)內(nèi)容和數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和傳遞，能有效提高建設(shè)效率，為后期工程建設(shè)和運(yùn)維提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；模型整合；施工模擬

中圖分類號(hào)：TM7" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：1003-5168（2024）09-0013-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.09.003

Application of BIM Technology in Direct-Hung SVG Project

YANG Han LYU Xuesong

（NR Electric Power Electronics Co.， Ltd.， Changzhou 213100， China）

Abstract： [Purposes] In view of the characteristics of high professional requirements， large coordination workload and short construction period， the application of BIM technology in the field of substation construction can improve the construction and management level of substation and other power projects.[Methods] Taking the construction of SVG project of a substation as an example， the modeling process of electrical equipment model， the integration of BIM model of the whole station， collision inspection and construction simulation are discussed， and the site implementation of the project is guided according to the design requirements.[Findings] BIM technology is applied in the construction of SVG project to dynamically adjust the design problems existing in each major in the design link.Meanwhile， the design loopholes such as electrical equipment layout and cable pipeline connection collision interference are avoided before the construction， so that the risk of the whole project construction process can be effectively controlled.[Conclusions] BIM technology is used in the power engineering construction， and the design content and data involved in the engineering construction link are preserved and transmitted through digital information， so as to improve the construction efficiency and provide technical reference for the later engineering construction and operation and maintenance.

Keywords： BIM technology; model integration; construction simulation

0 引言

建筑信息化模型（Building Information" Modeling，BIM）技術(shù)是一種在整個(gè)工程建造過(guò)程中，通過(guò)建立、應(yīng)用及傳遞建筑數(shù)字信息來(lái)提高施工管理整體水平的技術(shù).將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目建設(shè)的全生命周期（項(xiàng)目規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、施工指導(dǎo)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等）中，能有效控制設(shè)計(jì)變更、縮短建設(shè)周期、減少施工返工，從而提高施工效率、降低延期風(fēng)險(xiǎn)。目前，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于變電站、公共建筑、軌道交通等領(lǐng)域中［1-4］。 隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，許多變電站需要進(jìn)行改造升級(jí)或重建，才能滿足電網(wǎng)的發(fā)展需求。國(guó)家電力工程領(lǐng)域在電力工程中全面推廣以BIM技術(shù)為核心的三維可視化設(shè)計(jì)，從而提高電力工程的數(shù)字化水平。

變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，雖然其建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是卻不同于常規(guī)的民用建筑工程。變電站在建設(shè)過(guò)程涉及的電氣設(shè)備種類繁多，內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，場(chǎng)地施工難度較大。并且，建設(shè)變電站工程的目的是促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行，保證運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性和安全性。與常規(guī)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)的三維設(shè)計(jì)可消除思維盲區(qū)，提前發(fā)現(xiàn)電氣、土建、消防等設(shè)計(jì)中存在的沖突，提出解決方案。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于變電站建設(shè)項(xiàng)目中，可以提高施工過(guò)程中各環(huán)節(jié)、各專業(yè)間的協(xié)同能力。本研究使用BIM技術(shù)對(duì)變電站直掛式SVG項(xiàng)目的施工過(guò)程、碰撞檢查等進(jìn)行模擬，為電氣工程建設(shè)的施工管理、安裝和后期運(yùn)維提供技術(shù)支撐。

1 直掛式SVG簡(jiǎn)介

靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator，SVG），又稱靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM），它是將自換相橋式電路利用電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，并適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整控制目標(biāo)側(cè)電壓或無(wú)功電流的目的［5-6］。某變電站35 kV直掛式SVG裝置的電氣一次設(shè)備包括隔離開關(guān)、電抗器、啟動(dòng)電阻、穿墻套管、戶內(nèi)SVG功率閥組、水冷卻系統(tǒng)及二次控制保護(hù)屏柜等，其原理如圖1所示。

2 數(shù)字建模平臺(tái)

2.1 電氣一次設(shè)備與閥廳建筑的建模

以BIM建模軟件為建模平臺(tái)，對(duì)SVG成套裝置所包含的電氣一次設(shè)備（如隔離開關(guān)、電抗器、穿墻套管、SVG功率閥組等）進(jìn)行三維建模，并賦予各電氣一次設(shè)備的電氣化參數(shù)屬性如圖2所示。以土建、暖通等專業(yè)需求和設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，對(duì)SVG設(shè)備閥廳建筑的主體、電纜溝、照明等附屬設(shè)備以及配套管路和一二次線纜路徑的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而完成SVG裝置電氣設(shè)備、變電站場(chǎng)地及附屬設(shè)施的模型搭建和設(shè)計(jì)如圖3所示。

2.2 模型整合和碰撞檢查

根據(jù)各電氣設(shè)備接線端子和相關(guān)電力設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，進(jìn)行導(dǎo)線選型計(jì)算、連接銅排及絞線金具BIM設(shè)計(jì)。根據(jù)電氣一次主接線和平斷面設(shè)計(jì)圖紙來(lái)完成電氣設(shè)備的建模，并分別載入土建、消防等設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行模型整合如圖4所示。

在完成模型整合后，為確保各專業(yè)模型設(shè)計(jì)的合理性，需要對(duì)項(xiàng)目整合后的模型做碰撞檢查如圖5所示。通過(guò)碰撞檢查可以直觀地發(fā)現(xiàn)工程前期設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，如金具碰撞、管線干涉等，并對(duì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤提前進(jìn)行整改，對(duì)設(shè)計(jì)方案和模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證模型的準(zhǔn)確性，從而降低項(xiàng)目在安裝階段出現(xiàn)返工的風(fēng)險(xiǎn)，減少工程在施工過(guò)程中因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或安裝錯(cuò)誤而引起的經(jīng)濟(jì)損失，保障現(xiàn)場(chǎng)施工安裝進(jìn)度，節(jié)約工程執(zhí)行成本。

3 施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)施工

變電站工程對(duì)施工周期要求較為嚴(yán)格，要求建設(shè)單位在保證施工安裝質(zhì)量的同時(shí)，盡可能地減少施工時(shí)間，而BIM技術(shù)能有效地解決這個(gè)問(wèn)題。在BIM施工模擬軟件中，將SVG裝置的整體模型鏈接到外部施工進(jìn)度，在軟件中添加四維進(jìn)度模擬，對(duì)工程施工進(jìn)行可視化四維規(guī)劃。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地平整、安排電氣設(shè)備基礎(chǔ)和建筑閥廳建設(shè)、電氣一次設(shè)備安裝、導(dǎo)線及金具連接、通信設(shè)備調(diào)試等分別設(shè)置集合，制定各項(xiàng)工作施工計(jì)劃的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。SVG裝置建設(shè)施工模擬如圖6所示。同時(shí)，可在各子項(xiàng)任務(wù)中對(duì)施工成本和施工要求等進(jìn)行備注說(shuō)明，最終生成模擬動(dòng)畫。根據(jù)施工模擬來(lái)和施工單位進(jìn)行交底，可直觀地看到各任務(wù)節(jié)點(diǎn)施工進(jìn)度在模型上的效果。

工程現(xiàn)場(chǎng)最終執(zhí)行效果如圖7所示。在工程執(zhí)行前期，采用BIM技術(shù)對(duì)有關(guān)電氣工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，可有效地避免施工階段常見的設(shè)備安裝問(wèn)題，如設(shè)備基礎(chǔ)錯(cuò)位、線纜敷設(shè)路徑偏離、螺栓安裝錯(cuò)誤等，從而提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。對(duì)計(jì)劃施工日期與實(shí)際各階段設(shè)備安裝、調(diào)試日期進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)工程建設(shè)施工進(jìn)行模擬，并根據(jù)施工計(jì)劃安排人員現(xiàn)場(chǎng)施工，保證了工程整體安裝質(zhì)量和完工進(jìn)度，保障了工程整體實(shí)現(xiàn)效果與最初設(shè)計(jì)方案沒有較大偏差。該技術(shù)不僅在按既定計(jì)劃時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完工，而且將設(shè)計(jì)圖紙輸出和施工階段模型調(diào)用串聯(lián)起來(lái)，并對(duì)項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)和安裝階段進(jìn)行梳理，有助于施工單位總結(jié)項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，完善對(duì)工程施工整體進(jìn)度的協(xié)調(diào)和管理。

4 結(jié)語(yǔ)

將BIM設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于變電站的直掛式SVG項(xiàng)目建設(shè)中，不僅可以在前期設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，提前進(jìn)行規(guī)避，從而降低在安裝階段返工的概率，節(jié)約工程施工時(shí)間，而且可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土建、電氣施工及安裝過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，并為類似的電力工程設(shè)計(jì)、建設(shè)及管理提供技術(shù)支撐。

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（欄目編輯：孫焱）