浅析医院建筑中大型用电设备供配电系统方案设计要点

发表时间：2020-09-01T09:16:00.276Z 来源：《云南电业》2020年4期 作者： 丁宜

[导读] 医院作为关系到国计民生的重点行业，一直关注医院的发展，并为其提供安全可靠的供配电产品，随着智慧医院成为新一代医院的建设目标，使得如何提高供配电系统智能化管理水平成为智慧医院新的需求，以全面实现医院的智慧管理。（广东顺德电力设计院有限公司 528300）

摘要：医院作为关系到国计民生的重点行业，一直关注医院的发展，并为其提供安全可靠的供配电产品，随着智慧医院成为新一代医院的建设目标，使得如何提高供配电系统智能化管理水平成为智慧医院新的需求，以全面实现医院的智慧管理。随着国家对医疗产业的投入以及人民越来越希望得到更多更好的医疗服务，医院建设的规模越来越大，相应的用电设备供电系统的选择也越来越多。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对医院建筑中大型用电设备供配电系统方案设计要点提出了一些建议，仅供参考。 关键词：医院建筑；大型用电设备；供配电系统；方案设计要点 引言

医院配电系统的智能化设计关乎患者的生命与健康安全，为医院安全、高效的运行提供了可靠的技术保障。在对医院配电系统的管理过程中，注重智能化管理手段的运用，不仅能够为医院电力系统的畅通提供了基础性的保障，同时也能够及时的反馈各种信息，确保医患双方的安全。

1、大型医院供配电常见故障

大型医院的供电系统通常都较为复杂，才能满足各种医疗机械设备运转的需求，而且用电时间长、用量大，给管理工作带来了一定的难度，也容易忽略一些细节而形成安全隐患。电力系统最初的设计理念中可能出现考虑不全面等情况，在一些设备投入使用后凸显出与电力供给不兼容的问题。医疗设备同时运转需要的电量较大使电力系统的负荷一直处在较高的状态，容易出现变电类故障，影响到诊疗工作的效率。供电系统一直在运转的情况下，线路开始老化，电器设备也出现不同程度的磨损等便容易引起电力线路故障。电力设备长期运转使零部件中的润滑油耗尽或充油部件漏油、细小的零件逐渐松动等都成为线路类故障产生的原因。无论哪种供配电故障都会影响到医院的正常工作，有可能带来重大的医疗失误等不利后果，相关人员一定要摒弃侥幸心理去做好日常维护，及时发现问题并找到其中原因，尽快排除故障使电力恢复运转，保证诊疗服务质量。 2、系统需求分析

医院场所可划分为三类，其中如诊室、敷料消毒室、生化仪器室等基本上不存在电气装置与患者身体接触的工作场所为0类；而那些需要与患者体内、体表接触的工作场所，如急诊观察室、处置室等，电气装置等（不包括心脏及接近心脏的部位）为1类；如外科手术及维持患者生命的电气装置需要与患者心脏或与心脏比较接近的部位接触的工作场所为2类；ICU、手术室、抢救室等区域内手术床周围1.5m范围内及2.5m高度范围内为患者区域。

3、医院建筑中大型用电设备供配电系统 3.1用电系统“代偿能力” （1）谐波治理能力

PQ系列新一代多功能模块化电力电子平台可以实现2～50次谐波任意选择，能够同时滤除多达20种谐波，滤波效率高达97%，吸收精密仪器带来的谐波问题，解决谐波带来的电磁干扰问题。 （2）预防人身电击能力

医疗IT隔离电源柜H+Line配置高品质医用隔离变压器、绝缘监视仪和外接监视仪信号装置，全面解决微电击问题，优化预防人身电击能力。

（3）抗电气火灾能力

火灾报警监控方案，通过准确监测剩余电流及温度全面优化电气防火预警功能。 （4）抗雷击能力

Furse接地、联结与直击雷保护整体解决方案，通过接雷、均压、分流、屏蔽和接地等相关技术措施，有效利用建筑物内部主筋进行良好焊接，组成网络，形成有效地屏蔽和等电位，用更长效的使用寿命、更低的年使用成本、较少的维护工作量以及便捷的施工方式，为医院构建有效、稳固及寿命长久的地网，减少安全隐患。 （5）智能建筑自动控制能力

i-bus智能建筑控制系统通过全场景智控，告别人员控制，切断传播途径，来预防公共设施接触性交叉感染。 3.2可移动配电管家

设备资产运维管理包括主要设备资产台账管理、工单管理、报警管理和预防性维护管理。后台管理平台提供业务逻辑处理、相关数据存储以及系统维护管理等，实现本地状态量、电气量、故障信息、报警信息和设备信息等数据的定期发布。云端对数据进行存储、运算和分析，并可通过监控工作站在本地监管或通过移动设备（智能手机）远程监管，实现移动运维。 4、医院建筑中大型用电设备供配电系统方案设计要点

为进一步说明医院等大型建筑用电设备供配电系统的设计要点及具体设计思路，本文以佛山某医院易地新建项目为例，对供配电的设计要点进行进一步论述。 4.1设计总则 （1）设计原则

根据《民规》中的相关规定，医院中涉及患者生命安全的ICU、重要手术室等场所的照明用电及设备，如呼吸机等为一级负荷中的特别重要负荷，其应急电源方式必须要符合如下要求：首先，EPS电源供电恢复时间应该在0.5s以内。其次，当采用计算机对医疗设备进行实时控制的时候，UPS电源的供电恢复时间必须要低于1s个周波。第三，根据《医院洁净手术部建筑技术规范》的相关要求可以将柴油发电机组作为应急电源，应急电源的自动转换时间不得超过1min，因此一般情况下柴油发电机组的起动时间为30s。电源及供电措施应根据供电自动恢复的时间来进行确定和采取。1）供电自动恢复时间在0.5s以内：可采用两路契约容量100%的10kV电源供电，ATSE运作的时间即为供电恢复的时间，不需要进行母联转换即可满足供电自动恢复时间在0.5s以内的要求。2）供电自动恢复时间0.5＜t≤15：可采用两路契约容量100%或50%的10kV电源供电，供电恢复时间即可满足0.5＜t≤15的要求。3）供电自动恢复时间大于15s：柴油发电机组或电源手动投入。 （2）配电房站址的选择

医院配电房为室内配电房，与医院综合楼合建，设置在综合楼东部的一层至三层；高压柜、干式变压器、部分低压柜布置在配电房一层，通讯设备及其余低压柜布置在配电房三层，二层为封闭母线、发电端电缆及低压出线电缆安装层；配电房一层室内高于室外地面+0.3米，一、三层净高不小于4米。其位置交通运输方便，具有充足的进出线通道，满足消防、通风、防潮、防尘及防小动物等技术要求。配电房站址周围震动较小，无多尘、腐蚀性气体、排污、积水、爆炸、火灾等不良环境。 4.2供电方式及电源进线

供电方式及进线电源接入：本工程系统采用双电源供电方式，主供电源自110kV欣荣变电站724间隔引入，对1B—8B变压器合计容量10400kVA进行供电；备用电源自110kV中兴变电站中兴同德中心电房引入，对1B—4B变压器合计容量4000kVA进行高可靠性供电。高压开关柜短路计算数据详见图纸“继保整定计算及高压电器短路稳定校验”。 4.3主要设备的选择

配电房采用10kV开关柜选用技术先进、质量可靠的KYN-12手车式断路器柜系列，数量16台。配电房采用10/0.4kV变压器，选用技术先进、质量可靠的SCB10系列，数量8台，其中1600kVA干变4台，1000kVA干变4台。配电房采用0.4kV开关柜选用技术先进、质量可靠的GCK抽出式成套开关柜系列，数量62台。 4.4 电线电缆选择 ⑴ 电缆选型计算：

本电缆选型计算以1600kVA变压器为例，1000kVA变压器连接电缆采用型号与1600kVA变压器相同。 已知：SN=1600kVA，UIN=10kV，Ud%=6，

求得：额定电流 I1N=SN/√3/UIN=1600/1.732/10=92.4A 低压侧短路时高压侧电流 I1d=UINI1N/Ud=10*92.4/0.06=15.4kA 短路时热稳定校验 Ssim=（√Qt/c）*103=（√15.42*1/137）*103=112mm2 经过以上计算，热稳定校验要求的最小截面选型为120mm2。

10kV电力电缆选用阻燃型铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆，型号为：ZR-YJV22-8.7/15kV-3×120mm2，额定载流量2A，满足变压器额定电流要求。 ⑵ 电缆敷设的环境条件

环境温度 0℃～40℃，最大日温差25℃，最大相对湿度100%，海拔高度1000米以下，雷电日90日/年，盐害户外为0.05～0.1毫克/平方厘米，污染有一般性粘尘污染及霉菌。 ⑶ 电缆终端技术参数如下：

额定电压8.7/15kV，最高工作电压17.5kV，冲击电压峰值95kV，热稳定电流31.5kA/3s。 4.5负荷计算

建筑物的用电总负荷估算通常是按面积指示法来进行的。（1）《建筑电气常用数据》手册中对于综合性医院的用电指标建议为30～70W/m2。（2）医护区内普通房间照明插座按40～50W/m2指标预留总电量。（3）医护区内普通房间设置分体空调的按160W/m2（带电辅热，如不带电辅热可按70W/m2）指标预留总电量；CT室内由于有大型医疗设备，设备的发热量大，空调按220～250W/m2指标考虑预留总电量。（4）由于ICU、手术室、负压检验室等有净化要求的区域内，冷热源全部采用电能来解决，结合以往项目设计经验，净化区域空调电量需按不低于550W/m2指标预留总电量。（5）ICU区预留总一个总配电箱，电量应满足ICU每床2kW及房间的普通照明插座用电，照明插座用电可按60～80/m2指标考虑。（6）负压检验室设备用电是根据工艺提资确定，前期预留时可按电量不低于100kW进行设计。（7）在负荷计算中，根据第（4）条来设计预留电量时，所用到的总建筑面积不仅仅只包含ICU、手术室、负压检验的核心区域，同时还应包括其配套使用的辅助房间或区域，具体以建筑专业及净化公司确定的区域为准。根据以上7条对医技区内各用电设备使用情况进行分析并计算后，总设备功率为120kW，负荷计算用的平均需要系数为0.63，总的负荷计算容量为10400kVA。根据负荷计算结果，选择1600kVA干变4台，1000kVA干变4台。

通过一系列计算以及设计，本项目10kv电源配电系统图如图1所示。

电源接入方式：采用10kV专线供电，由客户投资新建一回10kV电缆线路，引自110kV欣荣变电站724备用出线间隔；根据客户申报有4000kVA的负荷需要高可靠供电，由110kV中兴变电站10kV兴南线中兴同德中心配电房引一回10kV线路作为该高可靠性负荷的备用电源。 正常运行时，主供电源供电602开关闭合，联络开关600闭合，备供电源进线开关601断开；主供电源失压时600开关断开，备供电源将自动投入601开关闭合；主供电源恢复电压时，手动断开备供电源开关601，手动合上联络开关600。 备供电源开关601与联络开关600装设电气及机械联锁（二合一），只能同时合上一个开关。

本系统配置GZDW直流电源屏1台，操作电源为DC110V，容量100Ah的直流电源屏用于做为操作电源。 结束语

综上所述，对于医院建筑中大型用电设备供配电系统方案设计要点，在供配电设计方案中，系统“代偿能力”、可移动配电管家、配电系统及供电电源设计、负荷计算都是不可或缺且十分重要的内容。除此之外，在设计过程中必须严格遵守设计原则以及设计规范，结合当地实际情况，进行具体方案设计。在设计完成之后，需要及时进行防雷和接地以及数据化通讯的工作。 参考文献：

[1]刘文茜.旧区改造新建综合医院楼电气设计[D].华南理工大学，2019.

[2]顾岩.大型综合医院配电系统方案优化设计的分析[J].绿色环保建材，2018（12）：96+99. [3]侯连连.医院供配电系统的设计分析[J].山西建筑，2018，42（22）：124-125.

[4]刘建.医院建设项目供配电系统设计方案探讨[J].中国医院建筑与装备，2018（11）：96-98. [5]徐宏.医院供配电系统优化设计与常见故障应对探讨[J].低碳世界，2018（03）：84-85.