醫(yī)養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)老社區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計探討

廖夢瑩（上海建科建筑設(shè)計院有限公司，上海 200032）

有關(guān)資料顯示，我國老齡人口已近 3 億。解決養(yǎng)老問題已成為當今社會重大民生需求。近年來，我國逐步發(fā)展了很多醫(yī)養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)老機構(gòu)，而這些機構(gòu)可為老齡人提供日常照料、娛樂、看病住院、康復(fù)護理以及臨終關(guān)懷等一體化服務(wù) 。

此類建筑群功能復(fù)雜、體量大、人員密度高，配套的建筑電氣供配電系統(tǒng)龐雜，對該類建筑的電氣設(shè)計也有更高的要求，包括電氣工程師需從建筑功能、用電性質(zhì)等方向出發(fā)，提出安全、可靠、節(jié)能、合理的供配電設(shè)計方案。本文從用電負荷的分級及計算、供配電設(shè)備的選型、供配電方案的策劃、供配電的節(jié)能措施等方面闡述該類建筑的供配電設(shè)計要點。

1 工程概況

本項目位于上海市中心城區(qū)徐匯區(qū)，為徐匯區(qū)“十三五”建設(shè)重大工程。項目總用地面積為 21 649.7 m2，總建筑面積為 98 467 m2，建筑單體分為一類高層建筑 3棟、裙房，下設(shè) 2 層地下車庫。1 號樓、2 號樓及 3 號樓的5～14 F 為養(yǎng)老用房，共設(shè) 2 000 床位；1 號群房為文體活動用房；3 號樓 1 F 至 4 F 為養(yǎng)老社區(qū)內(nèi)設(shè)醫(yī)療機構(gòu)。其運營主體為某二級甲等綜合醫(yī)院，內(nèi)設(shè)門診部、搶救室、手術(shù)室及各種大型醫(yī)療設(shè)備用房等。

2 供電電源和電壓

2.1 市政供電電源

上海電力部門對單回路 10 kV 電源供電容量范圍規(guī)定為250～6 300 kVA，而本項目用電總裝機容量為 7 700 kVA，且含有大量一二級負荷，為滿足電業(yè)供電容量要求及項目一二級負荷兩路電源的要求。本項目進線采用 2 路 10 kV 市政電源，并明確要求兩回路 10 kV電源相互獨立以滿足一級負荷供電要求。

2.2 應(yīng)急電源

柴油發(fā)電機：項目內(nèi)設(shè)有二級甲等綜合醫(yī)院，為保證供電可靠性，為醫(yī)療機構(gòu)設(shè)置一臺 400 kVA 的柴油發(fā)電機作為第三路備用電源，服務(wù)于醫(yī)院的重要醫(yī)療設(shè)備用電及消防負荷用電?？紤]供電范圍及供電半徑，柴油發(fā)電機房緊鄰醫(yī)院專用變電所。柴油發(fā)電機組的啟動取樣信號分別引自 10 kV電壓互感器柜、低壓側(cè)主開關(guān)的輔助接點。在正常電源失電時，15 s 內(nèi)自啟動并向應(yīng)急負荷供電。另外為保證供電安全性，設(shè)計中考慮機組與電力系統(tǒng)聯(lián)鎖，以防止其與市電并列運行。

本項目為二級甲等綜合醫(yī)院，應(yīng)急供油時間按照不小于12 h 設(shè)計，柴油機的儲油量約為：12 h×107 L/h（油耗量由康明斯柴油發(fā)電機樣本查得）=1 284 L，即 1.284 m3。

柴油的易燃性危及人們生命財產(chǎn)安全。按照我國防火規(guī)范的相應(yīng)要求，本項目在機房內(nèi)設(shè)儲油間的儲油量考慮為1 m3。燃油不足的部分有兩種方式補足，第一種常規(guī)做法設(shè)置室外儲油罐；第二種如項目條件許可，可就近采購。經(jīng)走訪項目周邊情況，并與運營方詳細溝通得知，本項目運營方管理模式成熟并具有就近采購燃油的條件，燃油不足處可由運營方就近采購，故不另設(shè)室外儲油罐。

UPS 電源：醫(yī)院的搶救室、手術(shù)室對供電可靠性要求極高，在供電連續(xù)性設(shè)計上尤為重要。本項目除設(shè)計柴油發(fā)電機外，還為搶救室及手術(shù)室設(shè)置了在線式 UPS 不間斷電源，以填補柴油發(fā)電機供電不連續(xù)性的缺點。UPS 供電維持時間按不小于 15 min 設(shè)計，即滿足柴油發(fā)電機啟動時差，同時也提高了供電的經(jīng)濟可靠性。

3 負荷分級及負荷計算

3.1 負荷分級

本項目用電從供電可靠性、人身安全、經(jīng)濟損失等方面進行合理科學(xué)的負荷分級。按國家供配電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范為依據(jù)，并考慮項目為功能復(fù)雜的建筑群，包含老年人建筑、醫(yī)療建筑、停車庫建筑等。建筑分類有一類高層及多層裙房，負荷分級經(jīng)綜合考慮建筑分類及建筑功能取其高者。本項目負荷分級如下：

一級負荷：消防設(shè)施；安保及電子信息設(shè)施；地上建筑公共走道照明、醫(yī)護人員值班場所照明、航空障礙燈；排污泵、生活水泵、電梯；生化實驗室、培養(yǎng)箱、恒溫箱、醫(yī)技CTDR、醫(yī)技 CT/DR 影像室的照明。

二級負荷：X 光機、藥品存放冰柜、太平柜、中心供應(yīng)室、污水處理設(shè)施；

三級負荷：除上述用電負荷之外的其余常規(guī)的照明、動力及空調(diào)用電。

3.2 負荷計算

施工圖項目采用需要系數(shù)法，設(shè)備功率由各設(shè)備專業(yè)提供，照明插座等按照單位指標進行預(yù)留。

本項目各變壓器負荷計算如表 1 所示。

表1 變壓器負荷計算表

柴油發(fā)電機負荷計算：經(jīng)統(tǒng)計，本項目保障負荷（非消防停電狀態(tài)）設(shè)備功率為 308 kW，消防負荷（消防停電狀態(tài)）設(shè)備功率為 246 kW，接入柴油發(fā)電機組的總負荷應(yīng)按保障負荷及消防負荷中取大值者，故接入柴油發(fā)電機總負荷取值為 308 kW。按照《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》（第四版）中對民用建筑柴油發(fā)電機容量計算選型綜述，選型結(jié)果詳見表 2。

表2 柴油發(fā)電機負荷計算表

4 10 kV 供配電系統(tǒng)設(shè)計

經(jīng)考察項目附近無可用的 10 kV 電業(yè)配電倉位，按照遠近期發(fā)展規(guī)劃，并經(jīng)與供電局進行溝通。本項目在地上靠近主道路設(shè)置一座 10 kV 開關(guān)站，建成后由電力部門管理。

依據(jù)負荷容量和負荷分布，項目設(shè)置兩座 10/0.4 kV 變電所，使項目內(nèi)低壓配電回路供電距離均不大于 200 m。其中 10 kV 高壓配電系統(tǒng)設(shè)置于變電所 1，再經(jīng)變電所 1 分配至分變電所 2。變電所 1 為項目主變電所，內(nèi)設(shè)高壓配電柜、2 臺裝機容量共 3 200 kVA 的變壓器及其低壓配電柜，主要供 1 號樓及局部地庫用電；變電所 2 內(nèi)設(shè) 4 臺裝機容量共 4 500 kVA 變壓器及其低壓配電柜，供 2 號樓、3 號樓及另外一部分地庫用電。供配電拓撲圖如圖 1 所示。

圖1 供配電拓撲圖

5 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

本項目的供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計主要從提高電能質(zhì)量、科學(xué)分類分項配電、降低線路損耗、合理選用變壓器等方面出發(fā)，以實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟、節(jié)能運行。本項目供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計主要包含如下：

（1）按照供電半徑設(shè)置兩座變配電所，使變壓器以就近配電原則深入負荷中心，由變電所引至設(shè)備的電纜路徑選擇最短路徑，低壓供電距離均不大于 150 m，以減少線路損耗。

（2）按照上海建筑設(shè)計節(jié)能要求，變壓器的負荷率控制在 75% 范圍內(nèi)。

（3）項目變電所為建筑內(nèi)設(shè)變電所，從安全及運維方便出發(fā)選擇干性變壓器，且要求節(jié)能環(huán)保、低損低噪。其能效值見表 3。

表3 變壓器能效限定值

（4）提高電能質(zhì)量，在 10 KV /0.4 KV 分變電所低壓側(cè)集中設(shè)置成套全功能電能質(zhì)量裝置，同時自動補償功率因素、治理諧波和三相不平衡。使 10 kV 高壓側(cè)功率因素提高到0.9 以上。

6 結(jié) 語

隨著國家對養(yǎng)老事業(yè)的積極推動，各類養(yǎng)老建筑蓬勃發(fā)展，對電氣設(shè)計人員的要求越來越高，在供配電的設(shè)計中應(yīng)采取科學(xué)合理的計算及分析手段。本文通過對本人實際主持設(shè)計的典型醫(yī)養(yǎng)結(jié)合養(yǎng)老項目供配電設(shè)計進行分析，以期對該類建筑群的電氣供配電設(shè)計提供一定的參考及借鑒。