医院制氧机房电气设计探讨

2018-04-25陈兴忠

智能建筑电气技术 2018年1期

陈兴忠

（中国中元国际工程有限公司，北京100089）

0 引言

O2是医疗救护过程中的必备气源，随着医院建设规模的扩大，对O2的需求也越来越大，很多医院都建设制氧机房来满足医院的使用需求，而如何保证制氧机房安全可靠的运行则是设计人员必须要思考的问题，本文针对制氧机房的电气设计进行分析，主要包括电源设计、线缆选择及敷设、照明设计及接地设计。

1 电源设计

根据JGJ 312-2013《医疗建筑电气设计规范》第4.2.2条：医用气体供应系统中的真空泵、压缩机、制氧机等设备负荷等级及其控制与报警系统负荷等级应为一级；第3.0.2条：制氧机房为0类场所，自动回复供电时间要求为0.5s～15s。制氧机房应采用两路电源供电，并在制氧机房内互投，当医院设有柴油发电机时，应由柴油发电机供电，保证制氧机房的供电安全，典型制氧机房供电系统图见图1。

图1 典型制氧机房供电系统图

2 线缆的选择及敷设

根据JGJ 312-2013《医疗建筑电气设计规范》第5.5.1条：医疗建筑二级以上负荷的供电回路，控制、检测、信号回路，医疗建筑内腐蚀、易燃、易爆场所的设备供电回路，应采用铜芯线缆；第5.5.2条：二级及以上医院应采用低烟、低毒阻燃类线缆，二级以下医院宜采用低烟、低毒阻燃类线缆。制氧机房的供电线路及其内的线路应采用低烟无卤阻燃线缆。

根据对已建成医院的回访可知，制氧机一般都是满负荷运行，夏季时其机房内环境温度较高（＞40℃），且制氧机房为火灾危险场所，因此制氧机的供配电电缆截面应适当加大，宜大于断路器长延时脱扣器整定电流的1.25倍（参考GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》第5.4.1条第6款），避免线缆过热引起火灾事故。

根据GB 50030-2013《氧气站设计规范》附录（参见表1），制氧机房内的线缆应穿钢管或沿桥架敷设，并且与氧气管道的间距应＞0.5m；由于目前的施工水平不高，无法避免桥架敷设时的电缆机械损伤，电缆宜采用铠装电缆，避免电缆外皮损伤后对桥架放电引起的火灾事故。

制氧机房的配电控制箱宜安装在配电间或值班控制室内，如果安装在制氧设备间内，配电箱距离制氧机及其管路应＞1.5m。

表1 厂区及车间架空氧气管道与其他架空管线之间的最小净距

3 照明设计

制氧机房为火灾危险场所，应尽量减少房间内插座、开关的数量，制氧机房内的管路较多，很难符合1.5m的安全间距要求，因此开关宜设置在控制值班室内，插座宜采用防爆型，照明灯具宜采用密闭型。

4 接地设计

接地按用途可分为功能性接地、保护性接地、电磁兼容性接地；其中，保护性接地按功能分保护接地、雷电防护接地、防静电接地、阴极保护接地，防静电接地对制氧机房内的管路及院区内的氧气管路十分重要，用于消除由于管内气流摩擦等产生的静电，氧气系统内静电聚集是引发火灾事故的重要因素。

笔者参与处理过一起由于电气原因引起的制氧机房火灾事故（见图2），事故发生后经现场排查发现以下问题。

图2 减压阀与过滤器

（1）1号配电箱主电源电缆在转弯处有打火烧焦的痕迹，拨开外皮后里面铜芯完好，此处应是电缆对桥架放电造成的；1号配电箱的备用电源电缆在强电竖井最上端的转弯处烧焦，拨开外皮后里面A相铜芯已经烧断，应是此处发生了A相与桥架间的单相接地短路，事故时变电所开关已跳闸，由于电缆均为阻燃电缆，因此电缆本身并没有引起大的火灾事故。发生事故的两处均为电缆转弯处，电缆的转弯半径过小，不满足15D的要求，长时间过热导致绝缘破损放电引起事故。

（2）机房内的管路及设备外壳未按图纸要求做等电位连接，管路的连接处未按规范要求做跨接。

（3）三处起火点有一共同特点是“管路连接处且连接处都有绝缘材料”。过滤器为铝合金外壳，其主要功能为过滤氧气中的灰尘，过滤器内应积有灰尘，过滤器与管路连接为丝扣连接（中间有施工中常用的白色绝缘密封带），管路带电后与过滤器之间形成放电，引燃过滤器内的灰尘发生爆炸，把过滤器炸出一个大洞，由于是在纯氧环境下，过滤器继续燃烧，直至纯氧耗光，火才扑灭。减压阀与管路之间有橡胶软垫、制氧机下的软管为橡胶制品，这两处火灾也应是金属管路之间放电，在纯氧环境下引燃橡胶制品。

根据以上三点分析，本次事故最主要的原因是管路连接处没有做跨接，使得管路间放电引发火灾，但是，电缆短路后，故障电流是如何进入氧气管路系统的目前还无法下结论，又由于备用回路短路跳闸与氧气管路火灾是同时发生的，所以，可以确认的是，事故电流进入了氧气管路或者在氧气管路中感应出了静电。

防静电接地如何设计，根据GB 50030-2013《氧气站设计规范》第11.0.17条氧气管道应设置导除静电的接地装置，并应符合下列规定：（1）厂区架空或地沟敷设的管道，在分岔处或无分支管道每隔80～100m处，以及与架空电力电缆交叉处应设置接地装置；（2）进出车间或用户建筑物处应设置接地装置；（3）直接埋地敷设的管道应在埋地之前及出地后各接地一次；（4）车间或建筑物内部管道应与建筑物内的静电接地干线相连接；（5）每对法兰或螺纹接头间应设跨接导线，电阻值应＜0.03Ω。除满足上述要求外，建筑物内竖井内敷设的氧气管路应在每层设接地装置，制氧机房内的聚集液氧，液体空气的各类设备、氧气压缩机、氧气灌充台等设备均应设置导除静电的接地装置。接地装置及跨接导线的具体做法参见03D501-4《接地装置安装》图集。