臨時應急病區建設電氣設計總結與回顧

楊光明， 閆 豪

(中國建筑西北設計研究院有限公司，西安 710018)

0 引言

某公共衛生中心(臨時應急病區)是抗擊“新冠肺炎”疫情初期，在較短時間里設計并配合建設完成的公共衛生建設項目。

該項目全部為單層建筑，建筑面積2.7萬m2，分為醫療區和后勤保障區、醫護宿舍區。醫療區共設有9個傳染病區和1個ICU病區(共計500個住院床位)，以及門診、手術室、檢驗、影像等科室。同時具有配套設施齊全的給水及污水排放與處理設施，空調及通風設施、火災報警與消防滅火設施、信息化系統設施、安全防范及門禁管理設施等。以下是筆者對供配電系統、照明系統、防雷接地系統在本項目的設計與實施過程中的一些總結與回顧。

1 10kV供電系統

(1)供電電源：本項目共設有14臺箱式變壓器，變壓器裝機總容量為10 060kVA。10kV供電電源引自城市兩路相互獨立的供電網絡，每一路供電電源平時負責整個項目變壓器總裝機容量50%的供電。當其中任何一路10kV供電電源故障失電時，另一路供電電源都能承擔起整個項目100%的10/0.4kV變電所的10kV供電。

(2)應急備用電源：采用2臺箱式柴油發電機組作為一級負荷中特別重要負荷的備用供電電源。整個項目設有1個10kV總配電中心作為所有末端箱式變電所(1#～14#)的10kV電源總配電。10kV高壓配電柜采用常規的KYN28-12中置式高壓柜，末端10/0.4kV箱式變電所內的高壓受電柜采用環網開關柜。

10kV供電電源由東、西兩個方向引自不同的110/10kV降壓站，在項目外圍采用架空線路高壓桿上安裝及敷設，進入本項目園區后均采用高強度MPP電力排管埋地敷設，并設有相應的電纜檢修井。10kV總配電中心為一棟獨立的建筑物，與門診醫療及病區分隔，并保持一定的距離。每一個集裝箱箱房標準外框高度為2.9m，實際內部凈高2.5m。經與結構專業工程師、箱房生產廠家技術人員溝通，采用了兩層箱房疊加，去掉底層箱房頂板及二層箱房底板的做法，有效地保證10kV總配電中心對房間凈高尺寸的要求。

另外采用“去掉底層箱房底板，通過建筑磚砌地壟墻”的構造做法，在保證高壓設備安裝及承重要求的同時，也滿足了高壓柜所需下方電纜溝和柜后電纜溝的要求。

2 10/0.4kV變電所配電干線系統及總體布置

本項目共設有14個箱式變電所。按照每個病區一個箱式變電所，共設有9個箱式變電所(1#～9#)； 門診、手術、ICU、醫技設備共設有2個箱式變電所(10#、11#)；后勤保障、中心供應、餐廳、辦公共設有2個箱式變電所(12#、13#)；醫護人員宿舍區設有1臺箱式變電所(14#)。

兩兩相鄰的箱式變電所(如10#、11#變電所)，10kV電源分別引自總配電中心兩段獨立的10kV母線。一級、二級負荷均由兩兩相鄰的變電所低壓側相互提供備用電源，確保供電的可靠性。

柴油發電機組作為一級負荷中特別重要負荷的備用電源供電，承擔如手術室、ICU監護、ICU空調及通風、網絡中心等設備的供電。發電機組的自動啟動信號取自就近的箱變10kV電源側。

變電所配電干線系統圖如圖1所示(如10#、11#變電所)，10/0.4kV變電所總體布置及10kV電源路由圖如圖2所示。

圖1 變電所配電干線系統圖

圖2 10/0.4kV變電所總體布置及10kV電源路由圖

由于設計及施工時間都很緊迫，在當時條件下，14臺箱式變電所都是在掌握周邊配套生產廠家貨源的基礎上，以保證最短供貨周期為前提，按照設計要求對現有設備進行改造。因此，箱式變電所無論是在外型、尺寸、顏色，還是其內部電器元器件的型號、規格都很難做到標準統一。

3 空調通風系統供電與控制要求

為了保證空調通風系統的正常運行，所有的供電均采用雙電源供電，末端控制箱自動切換。根據地區環境的實際情況，在設置送排風設備的同時，還在送風系統中設置有電加熱裝置，確保為醫護工作區和患者治療區提供舒適的工作和生活環境。

作為臨時應急項目，雖然沒有選擇樓宇智能控制方案來實現各個設備之間的控制及運行狀態監視，但通過繼電控制方式以及日常嚴格的運維管理，仍然很好地實現了送排風系統的啟動、停止操作順序及機組之間的聯動連鎖控制原則。

(1)在清潔區、半污染區、污染區三個區域之間的操作順序應為：清潔區—→半污染區—→污染區。(2)清潔區與半污染區區域內部，機組的啟動順序應為：送風機啟動—→排風機啟動—→電加熱機組啟動。(3)清潔區與半污染區區域內部，機組的停機順序應為：電加熱機組停止—→排風機停止—→送風機停止。(4)污染區區域內部，機組啟動順序應為：排風機啟動—→送風機啟動—→電加熱機組啟動。(5)污染區區域內部，機組停機順序應為：電加熱機組停止—→送風機停止—→排風機停止。(6)同時每一臺送風機組、排風機組均能夠實現風機與本機組電動風門的聯動控制，即風機啟動，電動風門同時打開；風機停止，電動風門同時關閉。

在實施過程中，設計師應該堅持要求采用原設計中的多級電加熱機組，并統一要求機組自身配備控制設備以及專門的溫度超限報警與保護、空氣流動檢測保護等附加功能配件。在配電系統設計時應按照清潔區、半污染區、污染區三區域的劃分，設置相對應的照明、動力配電系統，盡可能為后期機電設備的調試與運維提供方便。

4 病房密閉閥與排風機的聯動連鎖

為確保病房(污染區)維持正常的負壓狀態，同時為滿足各個獨立病房運維管理靈活性的需求，在每一個獨立的病房內設置有病房專用排風機和衛生間專用排風機，并在病房外走廊上配備有相應的排風密閉閥和送風密閉閥。

病房排風機與排風密閉閥實現聯動控制，即排風機啟動，密閉閥打開；排風機停止，密閉閥關閉。病房排風機與密閉閥之間的動作順序：(1)啟動順序：排風密閉閥開(病房內、衛生間內)→排風機啟動(病房內、衛生間內)→送風密閉閥開。(2)停機順序：送風密閉閥關→排風機停止(病房內、衛生間內)→排風密閉閥關(病房內、衛生間內)。病房密閉閥及排風機控制接線圖(不同產品的風閥接線連接不同)如圖3所示。

圖3 病房密閉閥及排風機控制接線圖

如圖3所示，在滿足相關規范要求及使用方意見的基礎上，將病房排風機及送風/排風密閉閥安裝在病房外走廊上，相應的控制操作也安裝在病房外走廊上。控制開關安裝高度為距地坪1.8m，并在旁邊設有明顯警示標志“風閥開關，請勿亂動”字樣。

5 ICU部及手術室配電設計

該項目(應急病區)共設有34個ICU護理床位和一個負壓手術室。采用雙路市電電源外加柴油發電機組自啟動供電的方式，保證該區域供電可靠性，另外為了保證電源切換時間間隔內的供電連續可靠性，同時配備了UPS供電電源，連續供電時間為30min。對于ICU區域和手術室分別采用相互獨立的IT隔離電源系統，采用監視儀器實現對隔離變壓器絕緣、回路漏電、回路過載以及UPS裝置(或系統)的在線監視。

所有電源裝置均集中安裝在位于清潔區的專門配電室，配電室面積約15m2。

6 防雷及接地系統

建筑主體采用集裝箱箱房拼接，建筑基礎采用大筏板結構體系，屋面采用鋼架及金屬屋面。在項目設計過程中，采用建筑物箱房上部的金屬斜屋面作為防雷接閃器，利用斜屋面金屬龍骨或支架及箱房立柱作為引下線，利用基礎結構筏板作為防雷接地體。具體實施過程中，按照設計要求預留有接地扁鋼連接建筑主體與結構筏板。經過對多個接地測試點電阻值的實際測量，所有測量值均在0.2～0.6Ω，小于設計值1.0Ω，滿足聯合接地系統對電阻值的要求，同時也滿足醫技設備如DR、CT等對接地電阻值的特別要求。

10kV總配電中心、箱式變電所、箱式柴油發電機組均利用建筑物獨立筏板基礎內鋼筋作為接地體，內部設有接地連接板及接地扁鋼，設備基礎角鋼與接地扁鋼可靠連接，實測接地電阻值均小于1.0Ω。

7 應急照明系統

采用集中供電式應急及疏散照明智能控制系統。每一個病區為一個應急及疏散照明智能控制單元，獨立完成本區域內應急照明燈具的開/關控制，并完成系統運行狀態監視及電源狀態監視等。在火災報警時自動接收消防指令完成應急照明燈具的點亮控制。

在ICU區域，原設計采用地埋式疏散指示燈，但是由于箱房結構不允許在地板上開孔，且項目為臨時應急病區，具體實施時改用經濟適用的蓄能型應急疏散指示燈直接粘貼于疏散通道地板上。

8 結束語