摘要：醫(yī)療建筑屬于民用建筑中供電要求較為復(fù)雜的一類項目。依據(jù)國家現(xiàn)有規(guī)范，結(jié)合某地大型綜合醫(yī)療建筑項目，介紹了負荷分級及供電要求，分析了供配電系統(tǒng)的設(shè)計，以期為類似工程提供參考。
關(guān)鍵詞：大型綜合醫(yī)療建筑 供配電系統(tǒng) 負荷分級 應(yīng)急電源
0 引言
??近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各地新建不少大型綜合醫(yī)療建筑。由于大型醫(yī)療建筑功能復(fù)雜，醫(yī)療診斷和治療設(shè)備眾多，對供配電系統(tǒng)提出較高要求。因此，供配電的合理設(shè)計對于保障醫(yī)院的安全、可靠運行尤為重要。
1 項目概況
??浙江省某綜合性三級甲等醫(yī)院門診醫(yī)技住院康復(fù)樓，其功能涵蓋門診、急診、健康管理中心、檢驗科、住院部、手術(shù)部、中心供應(yīng)、動力中心、病理科、地下車庫及設(shè)備機房等，總建筑面積約為12 萬 m 2 ，建筑主體高度為 84.1 m，地下2 層，地上21 層，屬于一類高層建筑，耐火等級為一級。
2 負荷分級及供電要求
2.1 負荷分級
??該項目在施工期間多本規(guī)范修改。在最后裝修圖實施時，根據(jù)消防部門及圖審單位建議，基本按照現(xiàn)行國家規(guī)范 GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》、JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》等進行負荷分級。根據(jù)上述規(guī)范，該工程負荷分級如下:
??( 1) 一級負荷中特別重要負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產(chǎn)房、重癥監(jiān)護室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場所中涉及患者生命安全的設(shè)備和照明用電及大型生化儀器。
??( 2) 一級負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產(chǎn)房、重癥監(jiān)護室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場所中的除一級負荷中特別重要負荷的其他用電設(shè)備; 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電; 急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內(nèi)鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫(yī)學(xué)室等場所的診療設(shè)備及照明用電; 門診醫(yī)技和住院部 30% 的走道照明; 病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設(shè)備; 配電室照明用電; 客梯、排污泵、生活水泵; 警衛(wèi)照明，障礙照明以及所有消防設(shè)備。
??( 3) 二級負荷。包括中心供應(yīng)室、空氣凈化機組、采暖鍋爐及換熱站等用電。
??( 4) 三級負荷。不屬于一、二級的其他電力負荷。
2.2醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分與自動恢復(fù)供電時間要求
??由于醫(yī)療建筑的特殊性，JGJ 312—2013 根據(jù)不同醫(yī)療場所對電氣安全防護的要求，將醫(yī)療場所分為下列三類: 0 類，不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場所; 1 類，醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)( 除 2 類醫(yī)療場所所述部位外) 接觸的醫(yī)療場所; 2 類，醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場所。
表1 醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分與要求自動恢復(fù)供電的時間
注:( a)涉及生命安全的電氣設(shè)備及照明，( b)不作為手術(shù)室時。
??由此可見，在醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計時，不僅需要考慮各場所的負荷等級，還要考慮各醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分與要求自動恢復(fù)供電的時間。
3 供配電系統(tǒng)設(shè)計
3.1 市電電源設(shè)計
??結(jié)合負荷分級、醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分與自動恢復(fù)供電時間要求，與當(dāng)?shù)毓╇姴块T溝通后該工程采用兩路10kV 進線，進線采用電纜埋地方式引入，兩路電源同時工作互為備用。其中一路電源中斷供電時，另一路電源能承擔(dān)全部一級負荷中的特別重要負荷、一級負荷及二級負荷。
3.2 應(yīng)急電源設(shè)計
??為保證一級負荷中特別重要負荷、一級負荷，以及甲方要求市電斷電時需保障的負荷及消防負荷供電的可靠性，該工程設(shè)置一臺1500kW快速自起動柴油發(fā)電機作為應(yīng)急電源。當(dāng)正常供電電源中斷供電時自動起動，并在15s內(nèi)向規(guī)定的用電負載供電; 當(dāng)正常供電電源恢復(fù)供電后，延時切換并停機。此外，對于停電時間要求自動恢復(fù)供電的時間≤0. 5s的負荷，如手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗科大型生化儀器、產(chǎn)房、早產(chǎn)兒室以及重要的計算機機房設(shè)備用電等，設(shè)置在線式不間斷電源( UPS) ，且應(yīng)急供電時間≥15 min。
3.3 配電變壓器數(shù)量設(shè)計
??根據(jù)負荷具體情況，在－1F 變電所內(nèi)設(shè)置SCBH15-1600 kVA 6 臺，SCBH15-500 kVA 2 臺，其中1 #～4 #變壓器對大樓的照明、動力及消防負荷供電，5 # 、6 # 變壓器對空調(diào)動力等供電，7 # 、8 # 變壓器為醫(yī)療設(shè)備專用變壓器。供電方案示意如圖 1 所示。
圖1 供電方案示意
4 典型醫(yī)療場所低壓配電設(shè)計
??醫(yī)療建筑內(nèi)用電性質(zhì)復(fù)雜，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)各用電設(shè)備的特性采用不同的供電方式。對于單臺容量較大的負荷或比較重要負荷，如冷凍機、潔凈手術(shù)部、醫(yī)療設(shè)備、計算機房等采用放射式供電; 對于一般負荷，采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。
4.1 潔凈手術(shù)部
??為了保證用電可靠性，潔凈手術(shù)部根據(jù)防火分區(qū)及潔凈區(qū)的劃分，分別設(shè)置配電總柜。配電總柜設(shè)置在非潔凈區(qū)，采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)置自動切換。后端經(jīng)UPS 后再分配至每個潔凈手術(shù)室的專用配電箱。手術(shù)室內(nèi)除手術(shù)臺驅(qū)動機構(gòu)及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外，其他用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設(shè)備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場所局部 IT 系統(tǒng)供電。手術(shù)室內(nèi)其他采用 TN-S 系統(tǒng)供電的終端回路均設(shè)置短路及過負荷保護。手術(shù)室配電系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 手術(shù)室配電系統(tǒng)
4.2 大型診療設(shè)備配電
??考慮到放射科及體檢中心設(shè)置大量的診療設(shè)備，為減少對敏感電子設(shè)備的干擾，設(shè)置 2 臺診療設(shè)備專用變壓器。所有大型診療設(shè)備均采用雙電源供電，設(shè)置自動切換。為了確保診療設(shè)備的正常運行，設(shè)備廠家往往會對電源內(nèi)阻或線路壓降提出要求。以飛利浦 Precedence SPECT CT 為例，按廠家提供數(shù)據(jù)，要求容量為 112 kVA，額定負載為80kVA，瞬時電流為135 A，要求相間內(nèi)阻小于0.2 Ω。因此，采用額定電流160A的塑殼斷路器進行保護。另結(jié)合該工程實際情況，變壓器與配電柜距離為 50 m 左右，電纜線徑建議不小于70 mm 2，且保護接地線的線徑與相線相同。
4.3 ICU 配電
??為保證用電可靠性，重癥監(jiān)護室( ICU) 采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)置自動切換。后端經(jīng) UPS 后再分配至末端各用電回路。ICU 內(nèi)除照明及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外，其他用于維持生命、重癥患者的實時監(jiān)控和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設(shè)備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場所局部 IT 系統(tǒng)供電。
4.4 檢驗科供電
??檢驗科設(shè)備儀器眾多且用電要求各不相同，因此在設(shè)計之前需與甲方確認科室內(nèi)主要設(shè)備的用電功率及供電要求?？紤]到該工程檢測儀器較多，且血液自動分析流水線、尿液分析流水線、科室內(nèi)電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性，在檢驗科內(nèi)設(shè)置2個專用配電箱，兩者均采用雙電源供電( 一路引自應(yīng)急母線) 。其中，一只配電箱后端經(jīng) UPS 后再分配至末端各用電回路，供要求自動恢復(fù)供電的時間≤0.5 s的負荷使用。
4.5 普通病房配電
??該工程病房主要集中在塔樓區(qū)域，考慮到安全性與可擴展性，除走道照明外，塔樓照明及插
座采用兩條密集型封閉母線供電，兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線，當(dāng)一條母線出現(xiàn)故障或檢修時，有供電需求的樓層可手動切換到另一條母線上，以保證該區(qū)域的供電需求。病房內(nèi)設(shè)置小配電箱，電源引自樓層總配電箱。
4.6 陽光產(chǎn)房配電
??陽光產(chǎn)房為院區(qū)特色醫(yī)療項目，因此甲方對該區(qū)域供電提出較高的要求。在電氣設(shè)計中產(chǎn)房樓層設(shè)產(chǎn)房照明插座用總配電箱，采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)自動切換。產(chǎn)房內(nèi)設(shè)小配電箱，電源引自樓層總配電箱。陽光產(chǎn)房樓層空調(diào)及熱水均采用放射式供電。
5.安科瑞IT配電系統(tǒng)介紹
5.1概述
??隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)院這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，采用IT系統(tǒng)供電。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。
5.2 醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
??醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)用于集中監(jiān)控醫(yī)療大樓內(nèi)所有醫(yī)療２類場所醫(yī)療IT系統(tǒng)的運行狀況。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置在醫(yī)院電氣運行和維護人員的值班室內(nèi)，也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中，由專業(yè)的電氣人員進行監(jiān)控，一旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護人員也能馬上做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場情況進行處理。
5.2.1 系統(tǒng)拓撲圖
圖3產(chǎn)品拓撲圖
5.2.2軟件功能
??安科瑞醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設(shè)置和遠程自檢等多種功能，為醫(yī)院2類場所隔離電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下圖4：
圖4軟件的主要功能
■ 一次圖和現(xiàn)場分布顯示
??系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查；
■ 實時數(shù)據(jù)采集與顯示
??利用安裝于各隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等如圖5；
■ 故障報警
??將各醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，及時提醒相關(guān)人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動消除。
■ 遠程參數(shù)設(shè)置和查詢
??通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設(shè)置各醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等如圖6。
■ 圖形顯示功能：
??系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統(tǒng)的絕緣狀況、負載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。
5.3 產(chǎn)品選型
表2 醫(yī)用 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位產(chǎn)品
6.結(jié)束語
??醫(yī)療IT系統(tǒng)的可靠性和安全性決定了其設(shè)計要嚴格遵循國標(biāo)的規(guī)定。對于醫(yī)療場所供電的其他要求，例如供電電源的切換時間要求，在JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》條文說明與BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附錄B中有詳細的要求。需要提及的是，《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》條文說明中的內(nèi)容更詳盡，在設(shè)計中，我們要依據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的要求進行設(shè)計。
更新時間：2024-01-04 
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