高層醫療建筑供配電系統的設計探析

吳 羨

福建東南設計集團有限公司，福建 三明 365000

隨著社會的發展，醫療領域不斷進步，醫療設備種類繁多、功能全面，醫療建筑體量越來越大，對供配電的要求也越來越高。為了滿足現代化醫療建筑的用電需求，筆者對其供配電設計方案進行分析和研究，尋求合理的方案，保障電力系統的安全性。

1 工程概況

本次的項目是某市二級醫院職業病防治中心大樓，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，按照二級醫院建設標準進行設計。項目包含的建筑功能為：一層為藥房、消控室及供應室；二層為職業病體檢及檢驗科、兒科，兒科包含病房、NCIU/PICU；三層為婦產科，包含產房及病房；四層為手術室，上設手術室設備層，五層至八層為普通及重癥病房；九層作為辦公功能進行設計；負一層為設備用房及車庫，包含弱電機房、水泵房及消防水池、配電房及柴油發電機房。樓棟的空調采用風冷模塊集中空調形式。

2 負荷等級

本項目一級負荷中特別重要負荷包含：手術室、產房、NICU/PICU、重癥病房等涉及到患者生命安全的重要場所其內部使用的設備和照明系統。一級負荷包含：上述場所中除特別重要負荷的其他用電設備、凈化空調等手術室配套設備、檢驗科的設備用電、病房、信息機房、弱電機房、消防設備用電（消防風機、消防水泵、消防電梯、消防潛污泵）、普通電梯等。二級負荷包含：空氣源熱泵、供應室。其余負荷按三級負荷供電。

3 供電電源及要求

3.1 電源情況及供電要求

項目由不同高壓開閉所引來兩路10KV 高壓電源至設于地下室的配電房，同時在地下室設置1 臺600KW 柴油發電機作為備用電源，來滿足一級負荷的要求。一級負荷中特別重要負荷及自恢復時間t＜0.5s的負荷在末端增設UPS作為應急電源［1］。電氣主接線圖詳圖1。

項目設兩臺1000kVA 變壓器，采用分列運行的方式分別引出兩段主用母線。醫療建筑的一、二級負荷占比例高，兩臺變壓器均應承擔部分三級負荷，當其中一段母線斷電時，母聯斷路器閉合，由另一段母線切斷本段母線的三級負荷，用來供給本段母線及斷電母線的所有一級、二級負荷。

根據業主提供的資料，未來手術室會購置一套價值百萬的手術設備，該設備按照乙類大型醫療設備考慮。若本次設計考慮醫療專用變壓器，其利用率不高、增加造價。本次變壓器容量為1000kVA，未來購置設備的電源由低壓配電柜采用放射式供電引來，其對電網的沖擊影響在可接受的范圍，故不設醫療專用變壓器［2］。

3.2 柴油機選擇

當高壓外電源均失電時，在消防狀態下，柴油發電機組自動啟動并投入應急母線段以滿足本工程消防等重要負荷用電；在非消防狀態下，柴油發電機組自動啟動并投入應急母線段以滿足本工程非消防重要負荷用電。

根據規范要求二級醫院的柴油機供油時間宜大于12h。根據甲方提供的資料，需要持續供電12 小時的設備或場所有:生活水泵、電梯（一臺）、弱電機房、信息機房、走道照明、NICU/PICU、婦產科、手術室、設備層。單臺600kW 柴機油耗按166L/h 計算，12 小時油耗為1.992m3，根據規范要求機房內設置的儲油間儲存量不應大于1m3，故設置2 個儲油間。

圖1 電氣主接線圖

4 非醫用配電系統分析

項目中照明及空調系統為三級負荷，由配電房低壓配電柜直接引一路至該系統的總配電柜，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設備。非消防的一級負荷動力設備設置一雙電源切換總柜，由放射式供電方式分配至各受電設備（普通電梯、無負壓供水設備等）。項目設消防主用、備用總配電箱，兩總箱分別引出兩路至各消防風機、消防水泵、消防電梯，進行末端切換。

5 醫用配電系統分析

根據規范，醫療場所對電氣安全防護的要求分為以下三類：1、0 類：不使用醫療電氣設備接觸部件的醫療場所；2、1 類:醫療電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內(除2 類醫療場所所述部位外)接觸的；3、2 類：醫療電氣設備接觸部件需要與患者體內接觸、手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫療場所。醫療場所的用電設備在工作電源中斷或供電電壓驟降10%及以上且持續時間超過3s 時，備用電源按表1 規定的切換時間投入（僅摘錄本項目涉及的場所）［1］。

表1 醫療場所及設施的類別劃分及要求自動恢復供電的時間

項目中藥房、病房、重癥病房及檢驗科的負荷不大且分散，考慮其電源由配電房內設置的一級負荷醫療專用的雙電源切換總柜引來。根據表1，重癥病房及檢驗科的配電箱在進線總空開后端增設一個UPS 再分配至各受電設備。醫療設備集中的場所單獨設置總配電箱（柜），供應室由配電房應急母線段引出一回路放射式供電；NICU/PICU、產房、手術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。

手術室總配電柜設于非潔凈區，在清潔或潔凈走廊的墻上設置各手術室配電箱。手術室配電系統詳圖2，系統為TN-S 系統與IT 系統的組合。TN-S 系統對非重要回路進行剩余電流監測，當剩余電流值達到監測值（設定為6mA 或10mA）時發出聲光報警，斷路器分勵脫扣。IT 系統對重要回路實現絕緣監視、接地故障報警、負荷監視和隔離變壓器溫度監視等功能。IT 系統變壓器的一次側和二次側不設置過負荷保護，圖中MCB-K 斷路器具有短路保護和過負荷報警裝置。手術專用插座箱標有明顯標志，其插口為萬用型。BSM 總線采用0.5mm2屏蔽雙絞線，除BSM 總線以外的監控回路接線采用截面1mm2的多股銅芯軟線。［2］

圖2 手術室配電系統

6 結論

綜上所述，通過對大樓的供配電設計進行解析，我們可以發現，高層醫療建筑功能復雜，配合種類繁多的醫療設備，需要設計人員在實際設計方案中考慮綜合因素，全面性地看待問題，為醫院制定安全可靠的供配電設計方案，為人們在診治的過程中提供堅實的設施保障，達到保障人民生命安全的目的。