基于BIM模型裝配式預裝變電站研究

周劉俊 崔世輝 王琨

【摘 要】隨著國家產業布局，電力系統統籌規劃，對發電及變電站的設計、建設、運行提出了新的管理要求。因此近些年BIM在變電站設計中的協調運用、裝配式在變電站中的設計和施工、預裝變電站的建設，對電力行業的發展帶來了新的機遇與挑戰。

【關鍵詞】電力系統；BIM；裝配式；預裝變電站

中圖分類號： TM73 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0017-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.006

【Abstract】With the National industrial layout， power system planning， power generation and substation design， construction， operation of new management requirements. Therefore， the coordination and application of BIM in substation design in recent years， the design and construction of assembly type in substation， and the construction of pre-installed substation have brought new opportunities and challenges to the development of the power industry.

【Key words】Power systems； BIM； Assembly； Preinstalled substation

0 引言

根據我國經濟體量的增大，用電負荷的增加，工業、生活對電力的需求，西電東送等國家宏觀規劃的需要，建設“資源節約型、環境友好型、工業化”[8]變電站工程成為了新時代追求。

抓住設計龍頭是變電站建設“兩型一化”[8]的關鍵。采用BIM新型科技技術優化電氣綜合布線、優化總平面布置在變電站電力設計中必不可少。目前，BIM技術在建筑行業具有較為先進的設計施工運用，在電力行業上尚處于初級檢測階段，但基于建筑行業的設計運用，相信BIM技術理念融入到變電站設計中，將推動變電站進一步發展。

基于“兩型一化”的設計理念，國家變電站的建設也提出了新的理念，在滿足節約、環保、安全的前提下，裝配式預裝變電站的設計與施工得到了運用。因此，運用BIM模型在設計中的協調運用、裝配式設計加工、預裝變電站的建設等新技術、新思路成為了電力發展的一種新機遇。

1 BIM在預裝變電站中的應用

1.1 概述

BIM是一種基于三維模型（可視化、空間分析、數值模擬）使項目參建各方能夠更加直觀認識項目。它使項目從前期可研規劃、設計、施工更加可視化，是一種應用于工程項目綜合設計、施工、運行于一體的信息化管理工具，是電力行業新技術的發展方向。

1.2 BIM在預裝變電站設計中作用

變電站工程往往在設計時涉及總圖、土建、電氣、暖通、水工、消防、通信等多個不同專業，尤其在電氣綜合布線、土建預留預埋等密集關鍵部位，易出現設計沖突等不可施工現象。因此，BIM的發展與應用在設計中有如下優點：

設計可視化：傳統設計施工圖需要各專業技術人員進行圖紙會審，但往往變電站工程專業多，施工時間緊，在實際施工過程中才能發現，而BIM可視化能夠形成一種三維的立體實物圖，能夠使設計人員有效形成互動，并進行反饋。使項目在BIM設計中從可研規劃到設計都在可視化下進行。

設計協調性：溝通協調是工程建設的重點工作，一個項目的建設難易程度很大程度由此所決定，設計更是貫穿始末。BIM的應用就是根據信息模型對設計各專業進行協調，根據數據分析，進行設計優化，解決電氣布線空間不足、土建預留、預埋不合理、地下水管、消防、接地等不合理問題，在很大程度上解決了這類施工難題。

設計經濟性：運用BIM強大的可視化及大數據進行方案優化，能夠使項目參建各方減少大量人力、物力等資源的浪費，提高施工效率、縮短建設工期、節省工程成本。

1.3 BIM在預裝變電站施工中作用

根據BIM模型數據進行施工組織設計優化，根據項目工程特點為施工企業制定精確人、材、機資源計劃，從而減少各種資源存儲、調配的占用浪費做到精確計劃、合理調配。可以運用模擬技術，提前發現問題做到風險防控，降低施工安全，提高施工質量。

BIM的運用給施工帶來了全新的管理理念，根據數據分析在施工管理方面發揮著巨大的作用。這將提高項目精細化管理水平。

2 裝配式預裝變電站

2.1 概述

裝配式預裝變電站是基于BIM模型，采用標準化設計、工廠加工以及裝配的建設方式，將建構筑物及輔助建筑樓梯、圍墻、電纜溝等在工廠內進行預制，加工的成品運輸到現場進行快速拼裝，將電氣設備氣體絕緣組合電器設備（GIS）、變壓器、無功補償裝置、高低壓開關柜和二次設備等模塊進行標準化設計、組合，工業化生產，將模塊化產品運輸至現場進行安裝、調試，使其在建設、安裝、調試效率明顯高于傳統變電站施工。

2.2 裝配式預裝變電站的應用

由于傳統現澆混凝土澆筑變電站施工周期長、環境污染重。近年來“兩型一化”的建設理念，使裝配式預裝變電站在模塊化、工業化生產、集約化施工成為了發展趨勢。裝配式預裝變電站運用主要優點如下：

縮短施工周期：裝配式預裝變電站主要組成部分均在工廠預制、組裝調試完成，現場基礎與廠內設備集成同步進行，主體基礎完成進行現場整體組裝，施工周期大大縮短。如預制圍墻、預制式電纜溝省去現場澆筑及凝固時間，電氣設備預制艙集成在工廠內完成安裝測試，只需現場完成模塊之間聯調，節省安裝周期。

減小施工工作量、作業面積：裝配式預裝變電站由于采用預制成品、設備集成，減少了施工現場人、材、機需求量，使作業工作面在有效面積內展開，尤其減少了臨時用地的占用面積。如采用裝配式圍墻、預制式電纜溝與傳統澆筑對比，減少了現場鋼筋、模板等原材。

降低安全風險、保障施工質量：裝配式預裝變電站建構筑物采用工廠內預制，避免了傳統施工質量通病問題，解決了施工隊伍技術薄弱、責任心差難題，電氣設備完成工廠模塊化安裝、測試，減少了現場作業的作業量，有效避免電力施工安全風險。

節能環保：裝配式預裝變電站與傳統施工對比大大減小現場澆筑、鋼筋加工等作業，從源頭上減少灰塵污染、噪聲污染、水資源的消耗，真正做到了“兩型一化”的技術理念。

如今面對國家電網高要求、緊工期等工程建設特點，運用BIM三維模型根據施工組織設計進行施工模擬，將工程重點施工進行對比最優設計，選擇經濟可行施工方案，使裝配式預裝式變電站改變了傳統理念，在施工周期、工程量、作業面積、施工安全質量、工程成本造價、節能環保等方面均體現出明顯優勢，在建設、設計取得了一定發展。基于BIM模型裝配式預裝變電站以其獨特的優越性，建設資源節約型、環境友好型、工業化的變電站達到了新的水平。

3 結語

隨著國家級電網的引導與支持，裝配式新材料的運用和技術不斷創新，BIM技術在綜合管廊建設中的應用，建筑基于BIM可研規劃、設計的理念，裝配式預裝變電站將會是未來變電站重點發展方向，由于具有模塊化組合、標準化設計、工業化生產、集約化施工的先進理念，它改變了傳統變電站的電氣布局、土建施工模式，有效控制成本造價，積極響應國家資源節約型建設號召，建設低碳經濟，達到先進可持續發展。同時，先進理念技術的運用也必將成為推動我國電網建設發揮重大作用。

裝配式預裝變電站的運用雖然有利于工程建設、經濟效益的實現，但是在后期運行維護存在著較大的風險爭議，如預制圍墻所使用的加氣混凝土板的防火等級，預制模塊的連接可靠性、密封性，二次設備預制艙的使用維護等一系列問題還需要進一步完善與驗證。這也是預裝變電站進一步取得長足發展需要突破的重點。相信在國家政策的支持下，科技技術的發展、新材料的研發使用，裝配式預裝變電站會得到大力的發展與應用。

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