西南電力設(shè)計院開啟全新設(shè)計模式

西南電力設(shè)計院使用BIM軟件建立了一個完整的三維數(shù)字化變電站模型，通過對三維模型的瀏覽，檢查設(shè)計范圍的完整性，并充分利用三維模型的可視化、實時共享等優(yōu)勢實現(xiàn)變電站內(nèi)各專業(yè)的碰撞檢查。

＞＞沙州站建設(shè)規(guī)模

沙州750kV變電站位于甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)，距敦煌市區(qū)約22km，屬敦煌盆地的沖洪積平原，地貌單元屬戈壁平原，海拔高程在1272～1276.50m之間，總體地形平坦、開闊。變電站總用地面積18.683hm2，靜態(tài)投資107168萬元、動態(tài)投資112057萬元。

沙州750kV變電站的建設(shè)具有重要意義。它位于新疆與西北主網(wǎng)第二條聯(lián)網(wǎng)通道上，工程的建設(shè)可增強新疆與西北主網(wǎng)功率交換的能力，并且可以提高新疆能源資源在西北電網(wǎng)中優(yōu)化配置的能力以及為“疆電外送”系列直流工程提供網(wǎng)架支撐，保證直流外送工程安全穩(wěn)定運行。

作為甘肅省內(nèi)的變電站工程，該項目具有很多特點和難點，如：其站區(qū)氣候條件惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)沙塵、極端低溫等天氣；站區(qū)布置緊湊，需要嚴(yán)格校核帶電距離及進(jìn)行地下設(shè)施碰撞檢查；工期緊，不容許由于“錯、缺、漏、碰”等設(shè)計原因引起的返工；業(yè)主需要進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計成品（包括精細(xì)化圖紙、精細(xì)化電纜敷設(shè)等）；整個工程按業(yè)主要求進(jìn)行數(shù)字化移交等。

基于這些項目特點和難點，項目設(shè)計方認(rèn)為只有BIM技術(shù)有以下幾方面優(yōu)勢，首先，針對電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計，從建模到出圖使用一套工具，這樣就不會出現(xiàn)如平面圖和斷面圖之間出現(xiàn)不符情況。其次，BIM技術(shù)可以方便溝通協(xié)作，如不同專業(yè)設(shè)計師之間的溝通，建筑設(shè)計人員跟效果圖等公司之間的溝通等。此外，建筑中各種設(shè)備信息的添加對于后期業(yè)主的運維也有很大幫助。

數(shù)字化變電站——變革傳統(tǒng)

我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，對電網(wǎng)的建設(shè)速度和技術(shù)水平提出了越來越高的要求，而傳統(tǒng)的二維設(shè)計方式已經(jīng)越來越難以滿足業(yè)主對設(shè)計效率、設(shè)計成品質(zhì)量以及對變電站生命周期管理的需求，因此“數(shù)字化電網(wǎng)”建設(shè)理念應(yīng)運而生。

數(shù)字化變電站建設(shè)的基本目標(biāo)是將變電站所有信號數(shù)字化，所有管理的內(nèi)容數(shù)字化，然后利用先進(jìn)的控制技術(shù)和信息技術(shù)，實現(xiàn)對變電站可靠而準(zhǔn)確的控制和管理。

西南電力院從全生命周期角度提出的變電站BIM實施方案主要是在變電站設(shè)計中采用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，為變電站的建設(shè)提供高品質(zhì)的設(shè)計成品，再采用變電數(shù)字化設(shè)計平臺，對變電站設(shè)計過程實現(xiàn)全面的數(shù)字化管理，并充分利用國網(wǎng)公司的數(shù)字化采購平臺，結(jié)合西南電力院的數(shù)字化設(shè)計成果，實現(xiàn)變電站建設(shè)階段的數(shù)字化采購，推動施工單位利用變電站三維模型，采用虛擬建造技術(shù)，實現(xiàn)變電站的數(shù)字化施工，建立變電站建設(shè)階段管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站建設(shè)階段的信息化管理，使用項目管理軟件，實現(xiàn)建設(shè)和施工的工程進(jìn)度管理，結(jié)合變電站三維模型，實現(xiàn)工程進(jìn)度的可視化管理。

數(shù)字化設(shè)計——開啟全新設(shè)計模式

傳統(tǒng)變電設(shè)計有著很多局限性，包括其缺乏直觀的視覺效果和可定量的模型基礎(chǔ)，各專業(yè)的軟件之間都是相互獨立的，缺乏數(shù)據(jù)庫的支持，集成性能較差，而且?guī)щ娋嚯x的校驗只能基于平面，可能造成帶電距離不足或過大；過程中錯、漏、碰、缺等通病屢屢發(fā)生，造成施工的停滯和反復(fù)，給工程建設(shè)帶來損失，而且傳統(tǒng)設(shè)計不能滿足業(yè)主精細(xì)化設(shè)計的要求等，而變電數(shù)字化設(shè)計是多專業(yè)參與的設(shè)計。西南電力院經(jīng)過積極探索，認(rèn)為BIM技術(shù)的數(shù)字化設(shè)計能夠極好的解決上述問題，其解決方案具備的特點包括制定專門的作業(yè)手冊，使得專業(yè)軟件與相關(guān)的計算軟件之間進(jìn)行信息共享，實現(xiàn)了項目數(shù)據(jù)流在專業(yè)內(nèi)部的流轉(zhuǎn)，完成了專業(yè)內(nèi)的流程化設(shè)計。通過工程數(shù)據(jù)庫中具有所有設(shè)備完整的工程信息、參數(shù)信息與編碼信息，可指定的移交對象的系統(tǒng)要求，定制數(shù)據(jù)通道，由此實現(xiàn)數(shù)字化移交等。

具體到BIM設(shè)計過程應(yīng)用點，西南電力院主要體現(xiàn)在全站智能電氣主接線及布置模型、三維防雷保護驗算、精細(xì)化電纜敷設(shè)、土方計算方面。

＞＞數(shù)字化施工支持

＞＞進(jìn)度管理系統(tǒng)

＞＞沙州750kV變電站新建工程鳥瞰圖

在創(chuàng)建智能電氣主接線時，使用Revit MEP軟件將所有的電氣一次設(shè)備元件符號均從設(shè)備元件庫中調(diào)用。電氣主接線中的設(shè)備元件符號均采用電氣線和前后設(shè)備進(jìn)行連接，在電氣主接線中，就建立了電氣設(shè)備間的邏輯關(guān)系，通過一個設(shè)備可以檢索查詢到相同信息，因為項目數(shù)據(jù)中建立了設(shè)備元件符號和三維模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以實現(xiàn)電氣主接線和設(shè)備三維布置模型之間的關(guān)聯(lián)，通過電氣主接線檢查設(shè)備布置，設(shè)備間連線的正確性，在增加或刪除電氣一次設(shè)備時，實現(xiàn)設(shè)備三維布置相鄰設(shè)備的信息關(guān)聯(lián)修改。此外，在完成設(shè)備間邏輯連線的連接后，對設(shè)備進(jìn)行了參數(shù)標(biāo)注，直觀地反應(yīng)出電氣設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)。經(jīng)過對主接線中設(shè)備的統(tǒng)計，得到電氣一次主回路設(shè)備清單，對設(shè)備材料清冊中的設(shè)備數(shù)量進(jìn)行核實。

在三維防雷保護驗算方面則是在防雷保護范圍圖中，可以很直觀查看到電氣設(shè)備和導(dǎo)線是否處于避雷裝置的保護范圍內(nèi)。

通過精細(xì)化電纜敷設(shè)，可以方便快捷的查看任意截面，任意高度的電纜信息，杜絕以往工程中常出現(xiàn)的施工單位的二次設(shè)計及施工困難的問題，并通過拓?fù)潢P(guān)系圖可準(zhǔn)確查看纜流狀況，提前發(fā)現(xiàn)和解決電纜敷設(shè)中可能遇到的問題。

在土方計算方面采用AutoCAD Civil 3D完成數(shù)字化地形及土方工程的精確統(tǒng)計，避免施工單位與設(shè)計單位的沖突。此外，在建筑物設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面BIM技術(shù)也帶了諸多益處。

BIM協(xié)同方面，西南電力院主要在地下設(shè)施、設(shè)備支架、專業(yè)協(xié)同等幾方面進(jìn)行了嘗試。其中地下設(shè)施方面，西南電力院運用BIM手段建立了一個完整的三維數(shù)字化變電站模型，通過在Navisworks中對三維模型的瀏覽，檢查設(shè)計范圍的完整性，并充分利用三維模型可視化、實時共享的優(yōu)勢，實現(xiàn)變電站內(nèi)各專業(yè)的碰撞檢查。

總的來講，BIM設(shè)計優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可提高精細(xì)化設(shè)計水平，并提供了精確的材料統(tǒng)計等，以及可以保證模型與圖紙的一致，從而做到圖紙關(guān)聯(lián)修改，最終提升設(shè)計效率。

數(shù)字化移交——項目各方共享信息

數(shù)字化移交的內(nèi)容主要包括項目參與各方為保證項目設(shè)計、采購、建造、安裝、調(diào)試等階段順利實施，創(chuàng)建和維護的典型階段版本及最終版本的工程文件和模型。其中設(shè)計文件包括技術(shù)報告、技術(shù)規(guī)范書、說明書、計算書、圖紙等；供應(yīng)商文件包括計算書、數(shù)據(jù)表、材料表、規(guī)范書、圖紙和操作手冊及維修手冊、備品備件清單、質(zhì)量保證書等；智能P&ID圖及主接線圖是指用專業(yè)軟件繪制的智能P&ID圖的符號或圖形與相應(yīng)的數(shù)據(jù)有關(guān)聯(lián)關(guān)系。主接線圖是電氣表述的核心文件，工程位號信息是與控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等其他系統(tǒng)銜接的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；三維模型是使用專門的三維數(shù)字化設(shè)計軟件建立的工程三維模型，三維模型提供了高效直觀的工程資料查看方式，通過模型可以快速檢索和查詢與其相關(guān)的設(shè)計文件或數(shù)據(jù)。

移交方式主要通過設(shè)計方使用已約定好的信息系統(tǒng)，使其承載整個項目的信息，并按照約定的要求將整個系統(tǒng)連同全部信息移交給業(yè)主運行；設(shè)計方使用自己的系統(tǒng)積累信息，并遷移到業(yè)主或運維方準(zhǔn)備的系統(tǒng)上，在工程項目結(jié)束時移交這個系統(tǒng)；設(shè)計方使用自己的系統(tǒng)積累信息，并按照要求的信息格式將信息移交給業(yè)主或運維方，加載到運維方系統(tǒng)上。移交信息的方式可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸或用某種介質(zhì)（如光盤等）三個方式完成。

最后，數(shù)字化移交可以使業(yè)主能從多種維度、多個側(cè)面、多種數(shù)據(jù)綜合程度查看數(shù)據(jù)，從中得到的效益，主要包括隨時自動提取任意規(guī)定范圍內(nèi)的設(shè)備、材料詳表和匯總表，為設(shè)備材料分批訂貨、施工備料管理提供依據(jù)和手段；通過進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，實現(xiàn)工程進(jìn)度和計劃的可視化管理；而且可以模擬重要施工工序，優(yōu)化施工方案；提前進(jìn)行備品備件管理，并可進(jìn)行檢修過程模擬，從而實現(xiàn)對工程造價的適時動態(tài)跟蹤控制，實現(xiàn)實際意義的工程造價跟蹤控制以及實現(xiàn)多工程的數(shù)據(jù)庫管理，利用遠(yuǎn)程瀏覽軟件和國際互聯(lián)網(wǎng)向不同用戶發(fā)布需要的信息等。

利用新工具將變電設(shè)計推向新高

對于變電站這種設(shè)備復(fù)雜、后期運維要求高的建筑體，BIM技術(shù)所能提供三維可視化技術(shù)以及能夠方便記錄和傳遞數(shù)據(jù)信息的功能，相對傳統(tǒng)二維方法有著革命性的變化，而隨著以后建筑復(fù)雜程度的增加，業(yè)主對后期運維要求的增多，BIM技術(shù)將成為無法取代的技術(shù)手段出現(xiàn)在建筑行業(yè)的方方面面。項目的各參與方均在形象的三維模型上進(jìn)行溝通，而三維模型也將作為載體出現(xiàn)在建筑生命周期的各個方面。

西南電力院堅信并期待，利用BIM這把利器，通過不斷的摸索與創(chuàng)新，將變電設(shè)計推向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、數(shù)字化、自動化的全新高度，并為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供堅實有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

關(guān)于中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院

中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院（簡稱“西南電力院”）成立于1961年6月，是中國電力工程顧問集團公司的全資子企業(yè)，是全國勘察設(shè)計百強單位。建院50年來，西南電力院共完成740余項發(fā)送變電工程項目的勘察設(shè)計，其中，發(fā)電工程約占全國投運總?cè)萘康?%；送電工程投運總里程約占全國投運總里程的10%；變電工程投運約占全國投運總?cè)萘康?%。工程項目遍及國內(nèi)20多個省、區(qū)、市和伊朗、印度、印尼、孟加拉等10多個國家。處于全國電力勘察設(shè)計行業(yè)前列，是全國第一個承擔(dān)±800千伏/6400兆瓦換流站勘測設(shè)計、第二個承擔(dān)750千伏特高壓交流輸電工程設(shè)計的電力設(shè)計院。