高層醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探析

吳 羨

福建東南設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，福建 三明 365000

隨著社會(huì)的發(fā)展，醫(yī)療領(lǐng)域不斷進(jìn)步，醫(yī)療設(shè)備種類繁多、功能全面，醫(yī)療建筑體量越來(lái)越大，對(duì)供配電的要求也越來(lái)越高。為了滿足現(xiàn)代化醫(yī)療建筑的用電需求，筆者對(duì)其供配電設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和研究，尋求合理的方案，保障電力系統(tǒng)的安全性。

1 工程概況

本次的項(xiàng)目是某市二級(jí)醫(yī)院職業(yè)病防治中心大樓，建筑由地上九層及單層地下室組成，建筑高度為39.44m，建筑面積為15804m2，屬于一類高層公共建筑，按照二級(jí)醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。項(xiàng)目包含的建筑功能為：一層為藥房、消控室及供應(yīng)室；二層為職業(yè)病體檢及檢驗(yàn)科、兒科，兒科包含病房、NCIU/PICU；三層為婦產(chǎn)科，包含產(chǎn)房及病房；四層為手術(shù)室，上設(shè)手術(shù)室設(shè)備層，五層至八層為普通及重癥病房；九層作為辦公功能進(jìn)行設(shè)計(jì)；負(fù)一層為設(shè)備用房及車庫(kù)，包含弱電機(jī)房、水泵房及消防水池、配電房及柴油發(fā)電機(jī)房。樓棟的空調(diào)采用風(fēng)冷模塊集中空調(diào)形式。

2 負(fù)荷等級(jí)

本項(xiàng)目一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷包含：手術(shù)室、產(chǎn)房、NICU/PICU、重癥病房等涉及到患者生命安全的重要場(chǎng)所其內(nèi)部使用的設(shè)備和照明系統(tǒng)。一級(jí)負(fù)荷包含：上述場(chǎng)所中除特別重要負(fù)荷的其他用電設(shè)備、凈化空調(diào)等手術(shù)室配套設(shè)備、檢驗(yàn)科的設(shè)備用電、病房、信息機(jī)房、弱電機(jī)房、消防設(shè)備用電（消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防電梯、消防潛污泵）、普通電梯等。二級(jí)負(fù)荷包含：空氣源熱泵、供應(yīng)室。其余負(fù)荷按三級(jí)負(fù)荷供電。

3 供電電源及要求

3.1 電源情況及供電要求

項(xiàng)目由不同高壓開(kāi)閉所引來(lái)兩路10KV 高壓電源至設(shè)于地下室的配電房，同時(shí)在地下室設(shè)置1 臺(tái)600KW 柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，來(lái)滿足一級(jí)負(fù)荷的要求。一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及自恢復(fù)時(shí)間t＜0.5s的負(fù)荷在末端增設(shè)UPS作為應(yīng)急電源［1］。電氣主接線圖詳圖1。

項(xiàng)目設(shè)兩臺(tái)1000kVA 變壓器，采用分列運(yùn)行的方式分別引出兩段主用母線。醫(yī)療建筑的一、二級(jí)負(fù)荷占比例高，兩臺(tái)變壓器均應(yīng)承擔(dān)部分三級(jí)負(fù)荷，當(dāng)其中一段母線斷電時(shí)，母聯(lián)斷路器閉合，由另一段母線切斷本段母線的三級(jí)負(fù)荷，用來(lái)供給本段母線及斷電母線的所有一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷。

根據(jù)業(yè)主提供的資料，未來(lái)手術(shù)室會(huì)購(gòu)置一套價(jià)值百萬(wàn)的手術(shù)設(shè)備，該設(shè)備按照乙類大型醫(yī)療設(shè)備考慮。若本次設(shè)計(jì)考慮醫(yī)療專用變壓器，其利用率不高、增加造價(jià)。本次變壓器容量為1000kVA，未來(lái)購(gòu)置設(shè)備的電源由低壓配電柜采用放射式供電引來(lái)，其對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響在可接受的范圍，故不設(shè)醫(yī)療專用變壓器［2］。

3.2 柴油機(jī)選擇

當(dāng)高壓外電源均失電時(shí)，在消防狀態(tài)下，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)并投入應(yīng)急母線段以滿足本工程消防等重要負(fù)荷用電；在非消防狀態(tài)下，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)并投入應(yīng)急母線段以滿足本工程非消防重要負(fù)荷用電。

根據(jù)規(guī)范要求二級(jí)醫(yī)院的柴油機(jī)供油時(shí)間宜大于12h。根據(jù)甲方提供的資料，需要持續(xù)供電12 小時(shí)的設(shè)備或場(chǎng)所有:生活水泵、電梯（一臺(tái)）、弱電機(jī)房、信息機(jī)房、走道照明、NICU/PICU、婦產(chǎn)科、手術(shù)室、設(shè)備層。單臺(tái)600kW 柴機(jī)油耗按166L/h 計(jì)算，12 小時(shí)油耗為1.992m3，根據(jù)規(guī)范要求機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置的儲(chǔ)油間儲(chǔ)存量不應(yīng)大于1m3，故設(shè)置2 個(gè)儲(chǔ)油間。

圖1 電氣主接線圖

4 非醫(yī)用配電系統(tǒng)分析

項(xiàng)目中照明及空調(diào)系統(tǒng)為三級(jí)負(fù)荷，由配電房低壓配電柜直接引一路至該系統(tǒng)的總配電柜，采用放射式供電方式分配至各樓層配電箱或屋面大型空調(diào)設(shè)備。非消防的一級(jí)負(fù)荷動(dòng)力設(shè)備設(shè)置一雙電源切換總柜，由放射式供電方式分配至各受電設(shè)備（普通電梯、無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備等）。項(xiàng)目設(shè)消防主用、備用總配電箱，兩總箱分別引出兩路至各消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防電梯，進(jìn)行末端切換。

5 醫(yī)用配電系統(tǒng)分析

根據(jù)規(guī)范，醫(yī)療場(chǎng)所對(duì)電氣安全防護(hù)的要求分為以下三類：1、0 類：不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場(chǎng)所；2、1 類:醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)(除2 類醫(yī)療場(chǎng)所所述部位外)接觸的；3、2 類：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場(chǎng)所。醫(yī)療場(chǎng)所的用電設(shè)備在工作電源中斷或供電電壓驟降10%及以上且持續(xù)時(shí)間超過(guò)3s 時(shí)，備用電源按表1 規(guī)定的切換時(shí)間投入（僅摘錄本項(xiàng)目涉及的場(chǎng)所）［1］。

表1 醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類別劃分及要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間

項(xiàng)目中藥房、病房、重癥病房及檢驗(yàn)科的負(fù)荷不大且分散，考慮其電源由配電房?jī)?nèi)設(shè)置的一級(jí)負(fù)荷醫(yī)療專用的雙電源切換總柜引來(lái)。根據(jù)表1，重癥病房及檢驗(yàn)科的配電箱在進(jìn)線總空開(kāi)后端增設(shè)一個(gè)UPS 再分配至各受電設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備集中的場(chǎng)所單獨(dú)設(shè)置總配電箱（柜），供應(yīng)室由配電房應(yīng)急母線段引出一回路放射式供電；NICU/PICU、產(chǎn)房、手術(shù)室由配電房引出雙回路放射式供電并末端切換，后接UPS 不間斷電源。

手術(shù)室總配電柜設(shè)于非潔凈區(qū)，在清潔或潔凈走廊的墻上設(shè)置各手術(shù)室配電箱。手術(shù)室配電系統(tǒng)詳圖2，系統(tǒng)為TN-S 系統(tǒng)與IT 系統(tǒng)的組合。TN-S 系統(tǒng)對(duì)非重要回路進(jìn)行剩余電流監(jiān)測(cè)，當(dāng)剩余電流值達(dá)到監(jiān)測(cè)值（設(shè)定為6mA 或10mA）時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，斷路器分勵(lì)脫扣。IT 系統(tǒng)對(duì)重要回路實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)視、接地故障報(bào)警、負(fù)荷監(jiān)視和隔離變壓器溫度監(jiān)視等功能。IT 系統(tǒng)變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)不設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù)，圖中MCB-K 斷路器具有短路保護(hù)和過(guò)負(fù)荷報(bào)警裝置。手術(shù)專用插座箱標(biāo)有明顯標(biāo)志，其插口為萬(wàn)用型。BSM 總線采用0.5mm2屏蔽雙絞線，除BSM 總線以外的監(jiān)控回路接線采用截面1mm2的多股銅芯軟線。［2］

圖2 手術(shù)室配電系統(tǒng)

6 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)大樓的供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行解析，我們可以發(fā)現(xiàn)，高層醫(yī)療建筑功能復(fù)雜，配合種類繁多的醫(yī)療設(shè)備，需要設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)方案中考慮綜合因素，全面性地看待問(wèn)題，為醫(yī)院制定安全可靠的供配電設(shè)計(jì)方案，為人們?cè)谠\治的過(guò)程中提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)施保障，達(dá)到保障人民生命安全的目的。