醫養結合的養老社區供配電系統設計探討

廖夢瑩（上海建科建筑設計院有限公司，上海 200032）

有關資料顯示，我國老齡人口已近 3 億。解決養老問題已成為當今社會重大民生需求。近年來，我國逐步發展了很多醫養結合的養老機構，而這些機構可為老齡人提供日常照料、娛樂、看病住院、康復護理以及臨終關懷等一體化服務 。

此類建筑群功能復雜、體量大、人員密度高，配套的建筑電氣供配電系統龐雜，對該類建筑的電氣設計也有更高的要求，包括電氣工程師需從建筑功能、用電性質等方向出發，提出安全、可靠、節能、合理的供配電設計方案。本文從用電負荷的分級及計算、供配電設備的選型、供配電方案的策劃、供配電的節能措施等方面闡述該類建筑的供配電設計要點。

1 工程概況

本項目位于上海市中心城區徐匯區，為徐匯區“十三五”建設重大工程。項目總用地面積為 21 649.7 m2，總建筑面積為 98 467 m2，建筑單體分為一類高層建筑 3棟、裙房，下設 2 層地下車庫。1 號樓、2 號樓及 3 號樓的5～14 F 為養老用房，共設 2 000 床位；1 號群房為文體活動用房；3 號樓 1 F 至 4 F 為養老社區內設醫療機構。其運營主體為某二級甲等綜合醫院，內設門診部、搶救室、手術室及各種大型醫療設備用房等。

2 供電電源和電壓

2.1 市政供電電源

上海電力部門對單回路 10 kV 電源供電容量范圍規定為250～6 300 kVA，而本項目用電總裝機容量為 7 700 kVA，且含有大量一二級負荷，為滿足電業供電容量要求及項目一二級負荷兩路電源的要求。本項目進線采用 2 路 10 kV 市政電源，并明確要求兩回路 10 kV電源相互獨立以滿足一級負荷供電要求。

2.2 應急電源

柴油發電機：項目內設有二級甲等綜合醫院，為保證供電可靠性，為醫療機構設置一臺 400 kVA 的柴油發電機作為第三路備用電源，服務于醫院的重要醫療設備用電及消防負荷用電。考慮供電范圍及供電半徑，柴油發電機房緊鄰醫院專用變電所。柴油發電機組的啟動取樣信號分別引自 10 kV電壓互感器柜、低壓側主開關的輔助接點。在正常電源失電時，15 s 內自啟動并向應急負荷供電。另外為保證供電安全性，設計中考慮機組與電力系統聯鎖，以防止其與市電并列運行。

本項目為二級甲等綜合醫院，應急供油時間按照不小于12 h 設計，柴油機的儲油量約為：12 h×107 L/h（油耗量由康明斯柴油發電機樣本查得）=1 284 L，即 1.284 m3。

柴油的易燃性危及人們生命財產安全。按照我國防火規范的相應要求，本項目在機房內設儲油間的儲油量考慮為1 m3。燃油不足的部分有兩種方式補足，第一種常規做法設置室外儲油罐；第二種如項目條件許可，可就近采購。經走訪項目周邊情況，并與運營方詳細溝通得知，本項目運營方管理模式成熟并具有就近采購燃油的條件，燃油不足處可由運營方就近采購，故不另設室外儲油罐。

UPS 電源：醫院的搶救室、手術室對供電可靠性要求極高，在供電連續性設計上尤為重要。本項目除設計柴油發電機外，還為搶救室及手術室設置了在線式 UPS 不間斷電源，以填補柴油發電機供電不連續性的缺點。UPS 供電維持時間按不小于 15 min 設計，即滿足柴油發電機啟動時差，同時也提高了供電的經濟可靠性。

3 負荷分級及負荷計算

3.1 負荷分級

本項目用電從供電可靠性、人身安全、經濟損失等方面進行合理科學的負荷分級。按國家供配電系統設計的相關規范為依據，并考慮項目為功能復雜的建筑群，包含老年人建筑、醫療建筑、停車庫建筑等。建筑分類有一類高層及多層裙房，負荷分級經綜合考慮建筑分類及建筑功能取其高者。本項目負荷分級如下：

一級負荷：消防設施；安保及電子信息設施；地上建筑公共走道照明、醫護人員值班場所照明、航空障礙燈；排污泵、生活水泵、電梯；生化實驗室、培養箱、恒溫箱、醫技CTDR、醫技 CT/DR 影像室的照明。

二級負荷：X 光機、藥品存放冰柜、太平柜、中心供應室、污水處理設施；

三級負荷：除上述用電負荷之外的其余常規的照明、動力及空調用電。

3.2 負荷計算

施工圖項目采用需要系數法，設備功率由各設備專業提供，照明插座等按照單位指標進行預留。

本項目各變壓器負荷計算如表 1 所示。

表1 變壓器負荷計算表

柴油發電機負荷計算：經統計，本項目保障負荷（非消防停電狀態）設備功率為 308 kW，消防負荷（消防停電狀態）設備功率為 246 kW，接入柴油發電機組的總負荷應按保障負荷及消防負荷中取大值者，故接入柴油發電機總負荷取值為 308 kW。按照《工業與民用供配電設計手冊》（第四版）中對民用建筑柴油發電機容量計算選型綜述，選型結果詳見表 2。

表2 柴油發電機負荷計算表

4 10 kV 供配電系統設計

經考察項目附近無可用的 10 kV 電業配電倉位，按照遠近期發展規劃，并經與供電局進行溝通。本項目在地上靠近主道路設置一座 10 kV 開關站，建成后由電力部門管理。

依據負荷容量和負荷分布，項目設置兩座 10/0.4 kV 變電所，使項目內低壓配電回路供電距離均不大于 200 m。其中 10 kV 高壓配電系統設置于變電所 1，再經變電所 1 分配至分變電所 2。變電所 1 為項目主變電所，內設高壓配電柜、2 臺裝機容量共 3 200 kVA 的變壓器及其低壓配電柜，主要供 1 號樓及局部地庫用電；變電所 2 內設 4 臺裝機容量共 4 500 kVA 變壓器及其低壓配電柜，供 2 號樓、3 號樓及另外一部分地庫用電。供配電拓撲圖如圖 1 所示。

圖1 供配電拓撲圖

5 供配電系統節能設計

本項目的供配電系統的節能設計主要從提高電能質量、科學分類分項配電、降低線路損耗、合理選用變壓器等方面出發，以實現供配電系統的經濟、節能運行。本項目供配電系統的節能設計主要包含如下：

（1）按照供電半徑設置兩座變配電所，使變壓器以就近配電原則深入負荷中心，由變電所引至設備的電纜路徑選擇最短路徑，低壓供電距離均不大于 150 m，以減少線路損耗。

（2）按照上海建筑設計節能要求，變壓器的負荷率控制在 75% 范圍內。

（3）項目變電所為建筑內設變電所，從安全及運維方便出發選擇干性變壓器，且要求節能環保、低損低噪。其能效值見表 3。

表3 變壓器能效限定值

（4）提高電能質量，在 10 KV /0.4 KV 分變電所低壓側集中設置成套全功能電能質量裝置，同時自動補償功率因素、治理諧波和三相不平衡。使 10 kV 高壓側功率因素提高到0.9 以上。

6 結 語

隨著國家對養老事業的積極推動，各類養老建筑蓬勃發展，對電氣設計人員的要求越來越高，在供配電的設計中應采取科學合理的計算及分析手段。本文通過對本人實際主持設計的典型醫養結合養老項目供配電設計進行分析，以期對該類建筑群的電氣供配電設計提供一定的參考及借鑒。