淺談大型綜合醫(yī)院供配電系統(tǒng)設計

安科瑞 程瑜 187 0211 2087

摘要：眾所周知，醫(yī)院供配電系統(tǒng)關系著整個醫(yī)院的正常運行，一旦出現(xiàn)故障將會對病患的安全造成威脅?；诖耍疚木痛笮途C合醫(yī)院供配電系統(tǒng)設計進行深入探討，以期為其他類似醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)設計提供借鑒。

關鍵詞：負荷等級；供電；配電；不間斷電源

0引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，廣大人民群眾生活水平逐漸提高，健康意識逐步增強，對醫(yī)療服務的需求也逐步增加。為滿足廣大人民群眾日益增長的醫(yī)療需求、保證醫(yī)療服務質量，許多醫(yī)院開始進行新建或改擴建工程。筆者結合大型醫(yī)院供配電系統(tǒng)建設和運行管理的實際體會，對醫(yī)院建設項目中的供配電系統(tǒng)設計方案進行探討。

1大型綜合醫(yī)院供電的基本特性分析

（1）可靠性。供電的可靠性是供電質量的一個重要指標。正規(guī)的大型醫(yī)院對供電的可靠性有著非常高的要求，如果醫(yī)院的供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使電力供應中斷，很可能造成嚴重的后果。

（2）連續(xù)性。正規(guī)大型醫(yī)院的用電負荷都比較大，因為醫(yī)院可能每一分鐘都有重要的手術，這也對供電的連續(xù)性提出了很高的要求。通常情況下，醫(yī)院都有兩個以上的高壓電源供電和發(fā)電機組，就是為了保證電力供應的連續(xù)

性。

（3）復雜性。醫(yī)院就如同一個復雜的小社會一般，供電系統(tǒng)與醫(yī)院的醫(yī)療服務活動之間存在著這樣或者那樣的復雜聯(lián)系，國家對手術室、重癥監(jiān)護室等場所的供電做了特別規(guī)定，其目的就是為了確保這些場所供電的連續(xù)性，從而更好地為病人進行診療服務。

（4）穩(wěn)定性。這里穩(wěn)定性和上文中的可靠性不同，其主要是指醫(yī)療設備對電源和電壓的穩(wěn)定性要求。對于不同的醫(yī)療設備，要采用相應的穩(wěn)壓等設備，確保電源和電壓的穩(wěn)定性。

2工程概況

該工程為某綜合性三級甲等醫(yī)院，建筑面積為79567m2，其中地下30257m2，地上49310m2。建筑樓包括地下3層，地上2座塔樓，分別為15層的病房樓和9層的門診樓。地下整體連通，地上1～4層連通。地下3層為汽車庫、庫房，局部設戰(zhàn)時醫(yī)療救護站；地下2層為供應、冷凍站、水泵房、變配電所及直線加速器、CT模擬定位等放療機房；地下1層為放療，包括CT、X光室、鉬靶、數(shù)字胃腸、MRI、職工食堂、廚房。醫(yī)院首層為門急診部、藥房和掛號處；2層為透析室、門診部；3層為產(chǎn)房、ICU、檢驗科室；4層為手術部、病理科、內鏡（手術部設備層為手術部的凈化空調機房）；5～6層為病房、門診部；7～9層為病房、行政辦公；10～14層為病房；15層為特需病房。

3供電系統(tǒng)

（1）負荷分類

醫(yī)療建筑用電負荷根據(jù)供電可靠性要求及中斷供電對生命安全、人身安全、經(jīng)濟損失等所造成的影響程度進行分級。根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》JGJ312-2013中，表《醫(yī)療建筑負荷分級》和《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ16-2008中附錄A《民用建筑中各類建筑物的主要用電負荷分級》的相關規(guī)定，本工程中的用電負荷等級劃分如表1所示。

（2）負荷容量

對于通風、空調、水泵、電梯、扶梯等用電設備按相關專業(yè)工藝所提供的設備安裝容量進行負荷統(tǒng)計，其備用設備容量不計入在內；對于照明等設備用電負荷按規(guī)范照度標準、單位容量法和具體方案進行負荷統(tǒng)計。

本工程設備安裝總容量為10555.00kW，計算有功功率8351.50kW，視在功率9279.44kVA。其中病房樓變電室內設備安裝容量為4203.65kW，計算有功功率3152.74kW，視在功率3503.04kVA，采用二臺2000kVA干式變壓器；門診變電室內設備安裝容量3193.00kW，計算有功功率2362.00kW，視在功率2624.44kVA，采用二臺1600kVA干式變壓器；冷凍機房變電室內設備安裝容量3319.00kW，計算有功功率2899.80kW，視在功率3222.00kVA，采用二臺

2000kVA干式變壓器。變壓器容量及主要用途詳見表2。

3.2供電電源

3.2.1常用電源

為了滿足醫(yī)院負荷的電源要求，需由市政引來兩路獨立的電源。正常情況下，所有用電負荷均由市政電源供電。

3.2.2應急電源的選擇

為滿足負荷中特別重要負荷的供電，根據(jù)規(guī)范的需求應設置應急電源。采用柴油發(fā)電機組作為第三電源。

負荷采用兩路市電自動切換后供電，ATS（雙電源自動轉換開關）從接收指令到完成指令，一般轉換時間在1s內，可滿足規(guī)范要求。但對于負荷中特別重要的負荷（如手術室、ICU、重癥監(jiān)護病房、搶救室等），雖有發(fā)電機組作為第三路應急電源，但其起動時間一般在15s內，尚不能滿足該類負荷恢復供電時間（t≤0.5s）的要求，故還需設置UPS作為應急柴油發(fā)電機組起動時的不間斷電源。根據(jù)該工程負荷分布的特點，采用集中與分散相結合的方式設置不間斷電源。

在手術室的技術層內，由于負荷中特別重要的負荷比較集中，設置了手術室、ICU、CCU、重癥監(jiān)護病房的UPS，該套UPS納入電能管理，采用專用的UPS空調，方便今后醫(yī)院的管理。首層急診搶救室距離手術室設備層較遠，如果將UPS設置于手術室的設備層內，線路較長，損耗較大，不經(jīng)濟，應在其就近配電間內設置搶救室的專用UPS。

檢驗科內有大型生化儀器類負荷，其負荷等級并不屬于負荷中特別重要的負荷，不需另設應急電源，但其允許恢復供電時間很短（t≤0.5s），市電切換時間不能滿足其工藝要求，故仍需設置不間斷電源，因此，檢驗科內設置了大型生化儀器使用的UPS。對于病房內大量分散使用呼吸機的情況，設置集中的UPS不經(jīng)濟，也不現(xiàn)實，因此如病房呼吸機類分散的小容量重要設備，設計時要求業(yè)主在使用中自帶移動式UPS。

3.3供電方案

3.3.1負荷計算

該工程共設置4臺10/0.4kv變壓器，容量分別為2×1600kvA、2×1250kvA，單位安裝指標為72VA/m2。其中TA、TC變壓器為專用的照明、電力變壓器；TB、TD變壓器為空調、醫(yī)技設備變壓器，另選擇1臺1000kW的應急柴油發(fā)電機組作為應急電源。變電所內的負荷計算如表3所示。

4電氣接地及電氣安全保護

電氣安全保護是指防止電流經(jīng)由人體任何部位，通過限制可能流經(jīng)人體的電流，使之小于電擊電流。在故障情況下，若觸及外露可導電部分，可能引起流經(jīng)人體的電流大于電擊電流時，能在規(guī)定的時間內自動斷開電源；若發(fā)生短路或過負載，過熱或電弧引起可燃物燃燒或使人遭受灼傷時，能在規(guī)定的時間內自動斷開電源。（二）建立完善的規(guī)章制度，嚴格管理勞動紀律

建立和完善巡視檢查、交接班、設備缺陷管理等一系列的規(guī)章制度，嚴格執(zhí)行操作票制度。操作人員持電工進網(wǎng)作業(yè)許可證上崗，倒閘操作和停送電操作在指令長的監(jiān)督下，憑操作票進行操作。明確各級指令長、操作員的工作職責和責任范圍，建立人人崗位責任制。嚴肅勞動紀律，杜絕習慣性違章操作。

（三）加強專業(yè)技能培養(yǎng)，打造應急能力強的保障團隊

配電系統(tǒng)值班操作人員熟練掌握高低壓配電系統(tǒng)一次接線圖，知曉各饋線開關所帶負荷情況，熟練掌握各類應急情況，如市電雙電源同時停電、高低壓電纜故障等，熟練掌握觸電急救應急措施和心肺復蘇術（CPR）。

（四）培養(yǎng)員工責任意識，保障臨床用電安全

不斷強化員工的責任意識和奉獻精神，培養(yǎng)員工對醫(yī)院的認同感。強調醫(yī)院供電保障的特殊性，讓員工心中時刻繃緊應急保障的弦不放松。鼓勵在員工中開展多項技術、管理方面的創(chuàng)新，如品管圈等。

5照明設計

綜合醫(yī)院建筑不僅包括病房、門診樓、醫(yī)技樓等醫(yī)療用房，而且也包括各種醫(yī)療服務設施，如供應室、真空吸引室、手術室專用氣體站房等。醫(yī)院的照明設計不但要滿足各種醫(yī)療技術的要求，還要考慮到醫(yī)療用房的特殊性。光源的選擇對病人起著重要的心理治療作用，對于醫(yī)護人員觀察病人的病情、正確診斷治療也有很大的幫助。GB50034—2004《建筑照明設計標準》對醫(yī)院的照度標準值、統(tǒng)一眩光值（UGR）、顯色指數(shù)均有設計標準。照明

光源應選擇光效高、顯色性好的光源，還要滿足規(guī)范中規(guī)定的功率密度限值，即進行節(jié)能設計。為提高功率因數(shù)，減少頻閃及眩光，克服噪聲對病人的影響，該工程主要場所（如診室、病房、急診觀察室等），采用高顯色格柵熒光燈（T5管）配電子鎮(zhèn)流器，使功率因數(shù)cosφ≥0.9；根據(jù)功能需要，對特殊場所的照明（如側聽室的照明）可采用白熾燈，以減少熒光燈配電感鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的噪聲影響；眼科暗室采用可連續(xù)調光的白熾燈；手術室采用專用無影燈；手術部清潔走廊、檢驗的細菌培養(yǎng)等處，均采用清潔燈具吸頂安裝；血庫、污物、污染等處設置紫外線殺菌燈；核廢液處理、柴油發(fā)電機房等采用防爆燈具。

5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

5.1平臺拓撲圖

5.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

	數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序拉制、權限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表
通訊層	智能網(wǎng)關	Anet系列		8個RS485串口2kV隔離，2個以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據(jù)服務要求，支持斷點續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。
35KV、10KV	微機保護裝置	AM6-x		相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
35KV10KV進線側	電能質量在線監(jiān)測裝置	APView500

	主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、11個跳閘出口； 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： 弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域；
35KV10KV配電柜	無線測溫	ATE400（PT柜選用ATE200）		監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV進線	多功能網(wǎng)絡電力儀表	APM-520(96外型)

	無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊；
無線測溫傳感器	ATE400		監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV濾波柜	有源諧波治理系統(tǒng)	AnSin-xxx		有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償，
0.4KV補償柜	有源無功補償系統(tǒng)	AnCos-xxx		低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。 補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤百分之2，效率:>百分之98;監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監(jiān)控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。
0.4KV饋線	多功能網(wǎng)絡電力儀表	APM-510(72外型)

	無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊；
無線測溫傳感器	ATE400		合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米；
低壓回路	電流互感器	AKH-0.66系列		測量型互感器，采集交流電流信號

6結束語

醫(yī)院的供配電系統(tǒng)設計方案有很多種，設計人員應結合各醫(yī)院的實際情況來選擇合適的供配電方案。醫(yī)院建設項目中的供配電系統(tǒng)非常重要，系統(tǒng)的安全可靠是醫(yī)院安全可靠運行的一個重要保障，安全供電關系到患者和醫(yī)護人員的生命安全。因此，醫(yī)院建設項目中的供配電專業(yè)技術人員應不斷學習、更新知識，與國內外醫(yī)院同行相互交流、溝通、學習和探討，總結經(jīng)驗教訓，這樣才能使醫(yī)院的供配電系統(tǒng)建設更加規(guī)范和科學，為臨床醫(yī)療業(yè)務工作的開展提供有力的保障。

參考文獻：

中國建筑設計研究院.JGJ312-2013醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范[S]中國建筑工業(yè)出版 社，2013

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版．

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

審核編輯 黃宇