基于BIM技术在电网工程建设的应用研究

基于 BIM技术在电网工程建设的应用研究

陶天宇

广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州 514000

摘　要：文章结110kV大柘站扩建,将电网工程建设与BIM技术结合应用, ，从BIM 技术的图纸会审、施工管理、进度管理、安全管理等应用点切入，研究BIM技术对电网工程建设的作用及意义。

关键词：BIM技术；电网工程；项目管理；质量管理

引言

近年来,随着电网工程建设规模日益扩大及科学技术水平的快速发展升级,工程项目建设管理的科学化、数字化、信息化等特点也成为电网输变电工程建设行业与时俱进的要求。变电站(换流站)新(扩、改)建工程项目的实施常受二维设计不直观、设备物资差异化及项目管理人员经验有限等因素的制约,导致施工过程矛盾频现、关键工序监管不到位、项目管理效率底下等情况出现。变电站(换流站)作为未来智能电网发展的承载基础,其安全可靠建设承担着重要的社会责任。因此,BIM技术与电网变电工程项目管理结合应用研究的意义重大。

1 工程概况

110kV大柘站扩建第二台主变工程扩建40MVA主变压器1台，110kV出线0回，10kV出线12回，扩建主变10kV侧安装2组5010kvar电容器组，10kV小电阻接地装置，以及相关的五防、保护、控制、远动等设备。土建工程扩建#2主变，#2主变基础土建施工，#2主变变高间隔设备基础土建施工，电容器基础土建施工，户内小电阻接地装置基础土建施工，户外消防小室1座，新建电缆沟施工。

2 110kV大柘站扩建施工难点

本工程涉及在运行保护屏柜二次回路拆接线要提前做好二次措施单，按二次措施单进行二次回路拆接线，拆接线前要检查无误后在继保人员监护下进行，未接入的电缆要做好包扎隔离措施。在110kV大柘变电站施工过程中做好安全防护措施，注意与带电设备保持足够的安全距离110kV≥1.5米，10kV≥0.7米。大型机械进入运行变电站施工过程中，注意与带电设备保持足够的安全距离，110kV≥5米，10kV≥3米。在110kV大柘变电站施工过程中，要特别注意对运行电气设备、电缆的保护，以免造成事故。大柘站经现场勘查后发现母线分段隔离刀闸#1母线侧引下线前期被拆除，带电接入施工前要做好110kV带电接入施工方案及施工计划，上报相关部门审批。对于一次设备基础，应认真检查预留、预埋设备基础大小、形状、垂直度、水平度等及稳固性，必须满足电气设备安装的要求；核对设备安装眼孔尺寸，大小，对预留、预埋铁件采用台钻进行开孔，不得火焊、电焊割。设备吊装时，必须有专人指挥，指挥和汽车吊操作者相对位置应适宜，信号明确统一。采用的吊绳必须经过检验合格，对部分设备吊装应系腰绳，采取防倾斜措。瓷件设备吊装采用专用绳套，不得硬性接触，吊点合理，带油设备（如CT、PT等）应考虑其倾斜度。电缆敷设前应对电缆规格、长度进行统计，预先准备好机具，组织好人员。电缆支架、电缆穿管型号、规格符合设计，固定应牢固，接地应良好。电缆敷设时应有防止电缆磨损打滑措施，其弧度、余度满足规范要求。布置合理，尽量避免交叉。电缆敷设时，在转弯处两端，和直线段内应均匀地用尼龙扎带绑扎牢固。对电缆的规格型号、起止地点，应标示清晰。二次接线应保持横平竖直、整齐美观，多股芯线的必须按安装图进行，确保接线正确性。变电站投运前，应反复多次紧固螺丝，同时对回路进行检查，特别注意防止电压回路短路，电流回路开路。

3BIM技术在电网变电工程建设的应用

3.1基于 BIM 技术的图纸会审

研究团队将 BIM 技术用于图纸会审，通过 BIM 技术实现虚拟模型的三维漫游，参会人员可以对变电站整体、细部结构以及构件属性、信息进行查看，用立体的方式审查二维的平面图纸，另外，图纸会审中使用 BIM 平台生成的碰撞检测报告，碰撞检测报告中有碰撞的数量、属性、碰撞涉及的专业、构件、位置等详细描述，形象、直观的展示有助于参会人员对碰撞问题的理解，并提出修改意见。由于各方思考角度不同，设计方注重的是设计是否合乎规范，而建设方则更关心运营使用情况，比如电缆桥架会不会拦住过道，电屏柜是否有预留出操作空间等，承包商多考虑施工是否方便，因此研究团队的 BIM 工程师集成各方意见，在模型中进行调整，各方通过模型确认修改方案，BIM 技术的应用改进了传统的图纸会审方式，在施工前期已经预先将图纸的问题解决，避免了返工、误工现象，减少了人力和材料的浪费，节省了大量工程成本，给工程带来了经济效益。

3.2BIM技术在工程项目安全管理的运用

因大型输变电工程项目管理存在作业周期长、工作点繁多、专业面交叉等特点，所以项目安全管理强度和难度也相应增加。安全管控作为贯穿工程建设全周期管理的主线之一，借助BIM技术建模可在3D模型空间直观有效地开展各阶段施工工序、各专业进出场顺序及所有设备安装过程的模拟操作，特别是对电网变电工程建设过程涉及的深基坑开挖、电缆沟浇筑、管线敷设调整、设备就位安装、三维碰撞检查等方面，能行之有效的在施工前期发现并解决问题。经过建设全过程模拟可梳理出不同阶段、不同作业点、不同工序的安全风险及安全隐患，通过制定对应的安全管控措施、明确安全管理职责、执行安全管理规定，从而避免现场安全管控频繁出现盲目性、滞后性、无针对性等情况。变电工程扩建#2主变扩建间隔如图1所示。

图1 #2主变扩建间隔

电网变电扩建工程受所在变电站(换流站)内带电设备持续运行的影响，项目建设管理的安全风险管控及其重要，除了保证参建单位人员的人身安全，还要保证涉网设备的安全、可靠、稳定运行。与通过传统二维设计图纸放样、结合设备运行安全管理规程制定改、扩建工程设备安装工序的方法相比，对变电站(换流站)运行设备及改、扩建区域设备采用三维建模，应用三维协同共享平台开展施工区域与运行设备测距来确定施工工序的方法，具有安全性、准确性、便捷性等不可替代优势。将三维建模“实测”结果应用于改、扩建工程施工工序安排、风险隐患管控及停电配合搭接等工作，可有效提高改、扩建工程设备安装调试效率、风险辨识防控准确性及项目安全管理针对性，亦可优化停电施工方案从而降低电网运行风险。

将BIM技术应用于工程建设安全管理，将打破以往现场安全管控的概念及方式，改变了项目安全管理迟滞于建设进度的情况。从项目建设伊始便制定工程建设全过程安全管控轴线，预先控制安全管理节点、提前制定安全管理措施、超前预演安全管理过程，解决了工程建设安全管控风险预判难、方案制定难、现场执行难等问题，从而为电网变电工程建设安全管控提供强有力的支撑。

3.3 基于 BIM 技术的施工管理

变电站防火墙安装工序较为复杂且涉及高空作业，安装过程必须做好安全风险管控。传统的施工方案基于文字及二维图形，施工过程中复杂的细节无法可视化，导致无法清晰地描述施工过程以及各项工序之间的复杂关系。研究团队使用 BIM 技术制作关键施工工序模拟，实现施工方案可视化，首先创建施工模拟过程所需要使用的临建 BIM模型如防火墙模板、脚手架等模型，然后将所有 BIM 模型载入 BIM 软件 Navisworks，然后根据防火墙安装方案制作模拟动画，模拟防火墙安装的所有工序，如防火墙模板预拼装、模板加固、钢筋工程、脚手架平台搭设、混凝土浇筑等，然后召集相关人员结合模拟动画去验证施工方案是否符合规范的要求，通过验证之后形成正式的施工方案以及施工模拟动画用于指导施工。

除了施工方案验证，施工模拟还用于施工交底。传统的施工交底方式通过管理人员对纸质版施工方案进行描述，作业人员不易理解。研究团队将施工模拟动画交到施工单位管理人员手上，要求施工单位管理人员在防火墙安装之前，召集作业班组，结合模拟动画进行安装交底。施工单位管理人员向施工人员详细、直观地展示防火墙安装的工序以及安装细节，对于关键部位附上文字说明，明确作业过程危害类型，做好风险防控：质量方面如模板围檩材料、长度、中心间距都有详细说明，安全方面如临建场地布置、施工用电、工具材料堆放均有完整详细的指示。结合施工模拟动画的交底方式，让作业人员能够提前理解工艺流程、协作方式以及安全风险点，避免了不少施工问题，提高了管理人员的管理效率。

3.4 BIM技术在工程项目质量管理的运用

为保证电网输变电工程建设完成后设备的安全、可靠、稳定运行，同时为运行管理单位后期设备的运行维护提供可靠保障，质量管理也是工程建设全过程管理的重要一环。

目前，电网变电工程现场质量管理均基于电网输变电工程建设质量管理规定、规范及标准开展，虽然这种方式具有工程质量管理普遍适用性，但对工程建设全过程质量管控而言仍存在管控措施制定不完善、执行不全面、实施针对性薄弱等短板。结合BIM技术可在工程建设前期从人、机、料等方面制定详细的项目质量预控措施，提前对标准工艺、关键工序及关键节点开展质量管控模拟预演。一方面，对参建单位所有人员可进行数字化、可视化、立体化工程建设质量管理重点演示，从各专业实施细节上对质量管控措施的执行实现全方位交底;另一方面，可行之有效提高工程建设过程中质量管控措施制定的前瞻性、实施的同步性、执行的高效性。比如，可以开展变电站(换流站)新(扩、改)建工程所涉及的深基坑开挖、接地网焊接、设备预埋件及基础、电气设备拼装、综合管线三维碰撞检查等质量管控要点模拟演示，在工程落地建设前规避可能出现的质量问题及缺陷。

电网变电工程建设全过程质量管控措施的执行信息，可在各阶段三维模型信息库同步记录，实现建设过程质量管控信息的可传递性、可追溯性及可移植性，便于质量管理信息的汇总、核对、查找及存储。通过BIM技术在质量管理过程的应用，使工程的建设、运行及远期改、扩建等工作实现信息化、数字化·共享化。

3. 5 BIM技术在工程项目进度管理的运用

电网变电工程项目建设进度管理是保证输变电工程按既定计划完成建设任务，继而开展设备调试启动运行，从而强化电网网络构架的重要保障。项目进度管理包含设计、物资、施工等方面，根据不同专业及阶段又可以进行细致的划分。在工程前期，结合BIM技术已对工程项目开展了初步设计的深度深化、方案优化及理念验证。基于此，工程项目中土建、电气及通信等专业所需设备物资信息(如材料设备规格、数量、型号等)均可通过三维技术软件生成详细物资清单，通过导出的物资清单结合模块化三维模型和初步设计方案，可在物资招标阶段避免出现设备物资误报、错报、漏报，同时也可提前规避诸如非通用设备物资需特殊处理的情况出现。工程建设所需物资清单确定后，将工程建设计划与BIM技术下三维模型工序模拟演示相结合，可进一步全面制定电网变电工程物资供应需求计划。

随着工程项目建设计划的确定，工程建设阶段土建及电气等专业的施工进度及专业间的配合也很重要。尤其是施工方各专业间的配合，基于应用BIM技术建立的三维模型共享平台，在执行过程中可有效地开展建设进度纠偏及专业间信息共享管理，建设管理信息传递的实时性、及时性和准确性能够保障工程项目如期完成建设任务。电气专业可实时查询土建专业施工进度，对土建专业施工可能影响电气设备安装的施工细节，电气专业均可进行远程检测并将问题与相关方及时沟通解决，以保证电气设备安装调试按期实施，进而为工程项目建设进度要求保驾护航。

4　结束语

本项目以110kV大柘站扩建工程为研究对象，探讨基于 BIM技术的电网工程建设。通过对基于 BIM 技术的三维模型、施工管理、进度管理、安全管理等方面的研究，尝试改变了传统的电网基建管理方式，做到施工问题可预测，施工工序可模拟，施工进度可视化，减少了施工问题，提高了工程质量，减少了安全隐患，加快了工程进度，实现了电网基建项目的动态管理。

参考文献：

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