某綜合醫院外科大樓供配電設計與IT配電應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

1　項目簡介

    由于大型綜合醫院功能復雜，配備多種的醫療診斷和治療儀器，為人民的生命健康檢查、診斷提供了堅實的設施保陣，其供配電設計對于保證醫院的安全、可靠、穩定運行尤為重要。本項目為共綜合性醫院的外科大樓，其功能主要涵蓋了外科病房、手術部、外科住院部、門診、健康管理中心、消毒供應室及地下機房、動力中心、地下車庫等。建筑面積約為18萬m²,其中地上17層（含手術設備夾層）面積約為13萬m²，.地下3層面積約為5萬m²。總床位數837床，其中監護病房36床。建筑高度80m，屬于一類高層建筑，耐火等級為一級，設計抗震烈度為八度。

2　負荷分級

2.1負荷等級劃分依據

    在設計醫院供配電系統之前，首先要根據不同負荷的供電等級進行劃分．由于我國的醫療建筑電氣設計規范仍在編制過程中，目前僅形成報審稿，尚未正式實施。因此，現對醫療建筑的負荷分級主要依據現行的國家規范如《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008、《綜合醫院建筑設計規范》JGJ49-1988和《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002及相應類別建筑（如本項目為一類高層建筑)進行負荷等級劃分；此外，還要參考醫療場所安全設施的類別和級別劃分，如國家標準《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場所的要求——醫療場所》GB16895.24-2005。該標準把醫療場所按醫療電氣設備與人體接觸分為3類，分別為0類醫療場所、1類醫療場所和2類醫療場所，其分類規定如下：

表1 醫療場所安全實施的類別和級別劃分示例

    0類醫療場所：無需與思者身體接觸的電氣裝置工作的場所。

    1類醫療場所：醫療電氣設備的接觸部件需要與患者體表、體內(除了2類醫療場所所述環境以外)接觸的電氣裝置工作的場所。

    2類醫療場所：醫療電氣設備約接觸部件需要與患者體內(主要指心臟或接近心臟部位)接觸以及電源中斷危及患者生命的電氣裝置工作的場所.

    由此可見.醫院的負荷等級除應滿足建筑入身的設備及場所劃分，還應考慮與人體生命安全息息相關的電氣設備及場所約負荷等級。

2.2負荷等級的劃分

    該項目火災報警及聯動控制設備、消防泵、消防電梯、排煙風機、消防補風機、加壓送風機、安防系統、應急照明、手術部、病理切片分析、核磁共振、ICU、介入治療月CT、血庫、搶救室、治療室及配血室的電力照明用電、走道照明、值班照明、警衛照明、障礙照明用電、潔凈度手木室空調系統用電、醫用氣體機房設備（制氧機、真空泵、壓縮機等）、弱電機房、生活泵、電梯、潛水泵等為一級負荷。其中搶救室、手本部、ICU等涉及思者生命安全的設備（如呼吸機等）及照明用電為一級負荷中特重要負荷。診斷用CT及DR用電、電子顯徽鏡、供熱采暖系統用電、主要會議室、主要辦公室、病房用電等為二級負荷。其余負荷為三級負荷。

3　供電系統

3.1電源

    本工程分別從兩個不同的變電站（開閉站）引入雙重10kV電源，進線采用電纜埋地方式引入。兩路電源同時工作，互為備用；每路均能承擔本工程全部一、二級負荷。要求當一路電源發生故障時.另一路電源不應同時受到損害。

3.2高壓配電系統

    高壓10kV配電系統采用單母線分段運行，手動聯絡。主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的2個開關。低壓配電系統采用里母線分段運行，可自動或手動聯絡，母聯需具備自投自復、自投不自復、手動投入三種方式。在相關兩臺變壓器總負荷不超過單臺的1.1倍時聯終開關可設為自投。主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的2個開關。

3.3低壓配電變壓器的設置

    根據負荷情況，在地下2層變配電室內設置了8臺2000kVA干式變壓器。其中1~4#變壓器對大樓的照明、醫療動力、空調及其他電力、消防負荷供電；5#、6#變壓器對冷凍機房的水泵類負荷、廚房動力及現有院區其他建筑的供電,7#、8#變壓器對冷凍機房8臺冷凍機組供電。非空調季節可停運7#或8#變壓器，利于節能。系統主接線圖見圖1。

圖1　系統主接線圖

3.4應急電源的設置

    為保證一級負荷中的特別重要負荷及消防負荷供電的可靠性，本工程設置了2臺1600kw快速自啟動柴油發電機組作為應急電源。當兩路市電均斷電時，15s內2臺柴油發電機組完成并機啟動，保證一級負荷中特別重要負荷及消防負荷可靠供電。當雙重10kV電源均失電或有聯絡的兩臺變壓器同時故障時，從低壓進線配電相進線開關前端取柴油發電機的延時啟動信號至柴油發電機房，信號延時0-10s（可調）自動啟動柴油發電機組。兩臺柴油發電機組在15s內并機自啟動，達到額定轉速、電壓、頻率后投入，并對應急母線段負荷供電。當市電恢復供電時.機組自動分閘并經冷卻延時后停機。柴油發電機組與市電設電氣、機械聯鎖。考慮到醫院的特殊性、消防防火等因素，未在柴油發電機房內設置儲油箱，而另在室外鄰近柴油發電機房的位置設置了一個不小于8h的地下儲油罐，并預留臨時柴油車的輸油接口。對停電要求小于0.5s的重要負荷，如手術室、ICU及重要的計算機房設備用電，還采用ups不間斷電源設備供電。

4　醫療動力及空調配電、控制系統

4.1低壓配電的供電方式

    低壓配電采用放射式與樹干式相結合的方式，對于單臺容量較大的負荷或重要負荷如冷凍機、水泵房、電梯機房等設備采用放射式供電；對于一般負荷采用樹干式與放射式相結合的供電方式。

4.2大型醫療設備的供電

    由低壓配電柜采用放射式向大型醫療設備（如MR、CT、DR）供電，配電電纜應滿足對電源內阻的要求。由于大型醫療設備在初期設計階段往往都未zui終選定，故通常對其供電的電力電纜須在設備確定并核對無誤后敷設，以避免浪費。

4.3消防負荷及一級負荷中特別重要負荷的供電

    消防負荷及一級負荷中特別重要負荷如：消防泵、排煙風機、加壓送風機、消防控制室、消防電梯、搶救、檢驗中心、ICU、呼吸機等維持患者生命的設備及計算機監控中心等。采用雙電源供電并在末端自動切換。

4.4手術層的配電

    手術層根據防火分區及潔凈區的劃分，分別設反配電總柜。為了維護檢修方便、減少外來塵及病菌對手術部潔凈區的污染，手術部總配電柜應設于非沽凈區并采用雙路電源供電并按根據容量設置ups不間斷電源。為保證供電可靠性，各手術室設配電箱并采用放射式供電，配電箱不應設在手術常內部，應設在手術室外廊側墻內。配電室放射式雙路電源供電，在配電柜內自動切換后，放射式供電至各手術室配電箱。手術室屬于2類場所，患者區域(在離手術臺1.5m的水平范圍，高度為2.5m的垂直范圍)內的醫用電氣設備和系統供電回路，應采用局部IT系統，輔以局部等電位聯結。系統設置絕緣監視裝裝置，zui大限度防止手術徽電擊事故的發生。手術室患者區域外的非重要回路采用帶剩余電流監測的TN-S系統，可實現剩余電流達到監測響應值（可根據需求設定6mA或10mA等）時聲光報警，達到30mA時開關動作，有利于提早發現問題，保障手術室各設備正常工作。手術室隔離電源柜系統圖如圖2。

圖2 手術室隔離電源柜系統圖

4.5照明供電方式

    考慮到醫院面積較大、普通照明及醫療動力負荷較大又存在大量患者的特殊性，單條母線很難滿足供電負荷及可靠性要求，故考慮采用兩條密集型封閉插接母線供電。兩條母線互為備用并很據設計要求或整體需要系數適當留有余量，在各層強電豎井內設置總配電箱。單號及雙號樓層電源分別引自不同母線槽，當一條母線或某層照明出現故障或檢修時，可以通過手動轉換開關切換到另一條母線上供電，保證其正常照明用電需求。

4.6強電豎井（配電小室）

    根據供電半徑及防火分區的劃分，本樓設有4個強電豎并，均兼作配電小室。每層配電小室內設有照明、應急照明、(醫療)動力總配電箱及通風空調配電箱（部分空調配電箱設置在空調機房內）。手術層根據區域劃分在非潔凈區單設配電間。

5　照明設計

    各種病房、檢驗室、醫患走廊、手術室等部門選用漫反射型高顯色性燈具，減少眩光而且滿足醫療環境的視覺要求。照度及功率密度應滿足國家標準《建筑照明設計標準》GB50034一2004的相關要求。門診室、醫生辦公室等一般場所采用格柵型嵌入式熒光燈具(反射器為霧面合金鋁貼膜)。理療室、MR掃描室等需要電磁屏蔽的房間采用直流燈具。潔凈場所采用潔凈燈具，嵌入式密閉安裝。熒光燈采用T8型，色溫為4000K.顯色指數大于80的三基色節能型燈管。因醫院大量采用熒光燈，為提高功率至數及減少操聲、頻閃，熒光燈具配高性能、低諧波電子鎮流器，功率因數大于0.95。病房及病房走廊設地腳燈，護士站可集中控制。手術室、大型醫療沒備室的入口處安裝紅色信號標志燈。醫院內部主要采用移動小推車式消毒方式，在走道及病房內等均設插座供其使用。治療室、消毒供應等場所設置固定式紫外線殺茵燈。燈具采用有接地端子的1類燈具，使其能可靠接地。

    根據IEC按人們對某些外界環境影響條件及人的能力劃分，醫院的患者屬于生理或智力有缺陷的人員，醫院屬于人員疏散緩慢場所，公共區域的照明均按應急照明設計。并采用消防智能疏散指示系統，使人們在火滅情況下遠離著火點，快速有序地疏散。

6　部分設計中需注意的問題

    1）由于醫院的特殊性，依據醫療的要求、醫療場所及設備的使用，包括所有的醫療過程能在3h內結束,并且建筑內人員能在24h內提前疏散完畢的情況下,備用電源的供電周期可選擇不小于3h。否則應保持24h的供電周期。

    2）直接用于手術或維持患者生命的供電回絡的出線斷路器只帶短路保護，不帶過負荷保護。

    3）用于電子信息、醫療電氣設備的剩余電流動作保護器應采用電磁式。

    4）為保證NMR-CT（核磁共振）的正常運行，對其室內的電磁環境有嚴格的要求，室內的電氣管線、器具等不得使用鐵磁材料，這對進入其室內的燈具、管線等提出了特別要求。另外進入核磁共振機房掃描室的電源線路也裝設有源或無源濾波裝置。照明通常采用直流電源，如采用交流電源，燈具及管線應采取屏蔽措施并可靠接地。

    5）醫院手術室、ICU（重癥加強護理病房）、CCU（心臟監護病房）等重要場所的患者區域應采用IT系統，系統的隔離變壓器容量不宜過大，以免系統對地電容電流增大造成系統報警。根據IEC60364- 7-720中規定，其額定容量不應低于0.5kVA且不大于10kVA，沒計可很據實際情況確定。根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002中規定，手術室的配電總負菏不應小于8kVA。

7　主要產品型號規格及配置

    隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，各種電、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。因此，對于醫院這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。

    安科瑞公司的醫用隔離電源柜及其配套絕緣監測裝置是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

8　設備清單

參考文獻：

[1]某綜合醫院外科大樓供配電設計簡介.智能建筑電氣技術2013.3

[2]安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為醫療供配電設計，:  :