探讨某大型综合医疗建筑配电设计及应用

时间：2020-09-08

摘要：医疗建筑属于民用建筑中供电要求较为复杂的一类项目。依据国家现有规范，结合某地大型综合医疗建筑项目，介绍了负荷分级及供电要求，分析了供配电系统的设计，以期为类似工程提供参考。

关键词：大型综合医疗建筑供配电系统负荷分级应急电源

0 引言

近年来，随着我国经济的飞速发展，各地新建不少大型综合医疗建筑。由于大型医疗建筑功能复杂，医疗诊断和**设备众多，对供配电系统提出较高要求。因此，供配电的合理设计对于**医院的安全、可靠运行尤为重要。

1 项目概况

浙江省某综合性三级甲等医院门诊医技住院康复楼，其功能涵盖门诊、急诊、健康管理中心、检验科、住院部、手术部、中心供应、动力中心、病理科、地下车库及设备机房等，总建筑面积约为12 万 m 2 ，建筑主体高度为 84.1 m，地下2 层，地上21 层，属于一类高层建筑，耐火等级为一级。

2 负荷分级及供电要求

2.1 负荷分级

该项目在施工期间多本规范修改。在最后装修图实施时，根据消防部门及图审单位建议，基本按照现行国家规范 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》、GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》、JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》等进行负荷分级。根据上述规范，该工程负荷分级如下:

( 1) 一级负荷中特别重要负荷。包括急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、重症监护室、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室等场所中涉及患者生命安全的设备和照明用电及大型生化仪器。

( 2) 一级负荷。包括急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、重症监护室、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室等场所中的除一级负荷中特别重要负荷的其他用电设备; 计算机网络系统用电; 急诊诊室、急诊观察室及处置室、婴儿室、内镜检查室、影像科、放射**室、核医学室等场所的诊疗设备及照明用电; 门诊医技和住院部 30% 的走道照明; 病理科的取材室、制片室、镜检室的用电设备; 配电室照明用电; 客梯、排污泵、生活水泵; 警卫照明，障碍照明以及所有消防设备。

( 3) 二级负荷。包括中心供应室、空气净化机组、采暖锅炉及换热站等用电。

( 4) 三级负荷。不属于一、二级的其他电力负荷。

2.2医疗场所及设施的类别划分与自动恢复供电时间要求

由于医疗建筑的特殊性，JGJ 312—2013 根据不同医疗场所对电气安全防护的要求，将医疗场所分为下列三类: 0 类，不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所; 1 类，医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内( 除 2 类医疗场所所述部位外) 接触的医疗场所; 2 类，医疗电气设备接触部件需要与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所。

表1 医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间

注:( a)涉及生命安全的电气设备及照明，( b)不作为手术室时。

由此可见，在医疗建筑供配电系统设计时，不仅需要考虑各场所的负荷等级，还要考虑各医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间。

3 供配电系统设计

3.1 市电电源设计

结合负荷分级、医疗场所及设施的类别划分与自动恢复供电时间要求，与当地供电部门沟通后该工程采用两路10kV 进线，进线采用电缆埋地方式引入，两路电源同时工作互为备用。其中一路电源中断供电时，另一路电源能承担全部一级负荷中的特别重要负荷、一级负荷及二级负荷。

3.2 应急电源设计

为保证一级负荷中特别重要负荷、一级负荷，以及甲方要求市电断电时需**的负荷及消防负荷供电的可靠性，该工程设置一台1500kW快速自起动柴油发电机作为应急电源。当正常供电电源中断供电时自动起动，并在15s内向规定的用电负载供电; 当正常供电电源恢复供电后，延时切换并停机。此外，对于停电时间要求自动恢复供电的时间≤0. 5s的负荷，如手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、抢救室、血透、检验科大型生化仪器、产房、早产儿室以及重要的计算机机房设备用电等，设置在线式不间断电源( UPS) ，且应急供电时间≥15 min。

3.3 配电变压器数量设计

根据负荷具体情况，在-1F 变电所内设置SCBH15-1600 kVA 6 台，SCBH15-500 kVA 2 台，其中1 #～4 #变压器对大楼的照明、动力及消防负荷供电，5 # 、6 # 变压器对空调动力等供电，7 # 、8 # 变压器为医疗设备变压器。供电方案示意如图 1 所示。

图1 供电方案示意

4 典型医疗场所低压配电设计

医疗建筑内用电性质复杂，在设计中应根据各用电设备的特性采用不同的供电方式。对于单台容量较大的负荷或比较重要负荷，如冷冻机、洁净手术部、医疗设备、计算机房等采用放射式供电; 对于一般负荷，采用树干式与放射式相结合的供电方式。

4.1 洁净手术部

为了保证用电可靠性，洁净手术部根据防火分区及洁净区的划分，分别设置配电总柜。配电总柜设置在非洁净区，采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设置自动切换。后端经UPS 后再分配至每个洁净手术室的配电箱。手术室内除手术台驱动机构及非生命支持系统的电气设备外，其他用于维持生命、外科手术和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路均采用医疗场所局部 IT 系统供电。手术室内其他采用 TN-S 系统供电的终端回路均设置短路及过负荷保护。手术室配电系统如图2所示。

图2 手术室配电系统

4.2 大型诊疗设备配电

考虑到放射科及体检中心设置大量的诊疗设备，为减少对敏感电子设备的干扰，设置 2 台诊疗设备变压器。所有大型诊疗设备均采用双电源供电，设置自动切换。为了确保诊疗设备的正常运行，设备厂家往往会对电源内阻或线路压降提出要求。以飞利浦 Precedence SPECT CT 为例，按厂家提供数据，要求容量为 112 kVA，额定负载为80kVA，瞬时电流为135 A，要求相间内阻小于0.2 Ω。因此，采用额定电流160A的塑壳断路器进行保护。另结合该工程实际情况，变压器与配电柜距离为 50 m 左右，电缆线径建议不小于70 mm 2，且保护接地线的线径与相线相同。

4.3 ICU 配电

为保证用电可靠性，重症监护室( ICU) 采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设置自动切换。后端经 UPS 后再分配至末端各用电回路。ICU 内除照明及非生命支持系统的电气设备外，其他用于维持生命、重症患者的实时监控和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路均采用医疗场所局部 IT 系统供电。

4.4 检验科供电

检验科设备仪器众多且用电要求各不相同，因此在设计之前需与甲方确认科室内主要设备的用电功率及供电要求。考虑到该工程检测仪器较多，且血液自动分析流水线、尿液分析流水线、科室内电脑等均要求采用UPS供电。为提高用电可靠性，在检验科内设置2个配电箱，两者均采用双电源供电( 一路引自应急母线) 。其中，一只配电箱后端经 UPS 后再分配至末端各用电回路，供要求自动恢复供电的时间≤0.5 s的负荷使用。

4.5 普通病房配电

该工程病房主要集中在塔楼区域，考虑到安全性与可扩展性，除走道照明外，塔楼照明及插

座采用两条密集型封闭母线供电，两条母线互为备用。奇偶楼层总配电箱电源分别引自不同母线，当一条母线出现故障或检修时，有供电需求的楼层可手动切换到另一条母线上，以保证该区域的供电需求。病房内设置小配电箱，电源引自楼层总配电箱。

4.6 阳光产房配电

阳光产房为院区特色医疗项目，因此甲方对该区域供电提出较高的要求。在电气设计中产房楼层设产房照明插座用总配电箱，采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设自动切换。产房内设小配电箱，电源引自楼层总配电箱。阳光产房楼层空调及热水均采用放射式供电。

5.安科瑞IT配电系统介绍

5.1概述

随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医院这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范要求，采用IT系统供电。安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。

5.2 医用隔离电源监控系统

医用隔离电源监控系统用于集中监控医疗大楼内所有医疗2类场所医疗IT系统的运行状况。这种集中监控系统可以设置在医院电气运行和维护人员的值班室内，也可以集成在其它电力监控系统中，由专业的电气人员进行监控，一旦某套IT系统出现故障，电气维护人员也能马上做出判断，并根据现场情况进行处理。

5.2.1 系统拓扑图

图3产品拓扑图

5.2.2软件功能

安科瑞医用隔离电源监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为医院2类场所隔离电源系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下图4：

图4软件的主要功能

■ 一次图和现场分布显示

系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查;

■ 实时数据采集与显示

利用安装于各隔离电源系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等如图5;

■ 故障报警

将各医用隔离电源系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、**温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动消除。

■ 远程参数设置和查询

通过系统，可根据要求远程调整和设置各医用隔离电源系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等如图6。

■ 图形显示功能：

系统可以以曲线的形式，显示各套隔离电源系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。

5.3 产品选型

表2 医用 IT 系统绝缘监测及故障定位产品

6.结束语

医疗IT系统的可靠性和安全性决定了其设计要严格遵循国标的规定。对于医疗场所供电的其他要求，例如供电电源的切换时间要求，在JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》条文说明与BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附录B中有详细的要求。需要提及的是，《民用建筑电气设计规范》条文说明中的内容更详尽，在设计中，我们要依据《民用建筑电气设计规范》的要求进行设计。

【参考文献】

[1]医疗建筑电气设计规范: JGJ 312—2013[S].

[2]查慧勤. 大中型医院建筑供配电系统设计[J]. 安徽建筑，2016( 3) :214-216.

[3]卢海峰 , 周晨亮 . 某大型综合医疗建筑供配电系统设计

[4]安科瑞医疗隔离电源监控系统设计与应用图集.2018.9版

[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

词条
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