雷神山医院医技区供配电系统设计解析

王 彦， 郑梦笛， 王云鹏， 曾 诚， 李 亮， 张 龙

（中南建筑设计院股份有限公司，武汉430071）

0 引言

面对新型冠状病毒肺炎的战“疫”，武汉市政府决定用最短的时间建设雷神山医院。因此，首先就是需要在极短时间内确定各系统设计方案，以保证现场有条件开始施工。由于该项目边设计边施工，随时会出现调整，故在系统设计上需要有冗余，以适应现场的不断变化。

雷神山医院医技区位于整个项目北侧隔离病区的东北角处，为单层建筑、面积约0.48万m2。整个雷神山医院的所有医疗化验检查工作均在医技区内完成。医技区内的主功能房间包括3间放射检查室（CT）、负压检验、血库、1间手术室及其配套的净化机房、ICU及其配套的净化机房、会议室、办公室及休息室等各项配套用房等。

雷神山医院医技区内建筑功能布置复杂、大型用电设备众多，且含有大量的重要用电负荷，配电系统设计复杂。本文即结合雷神山医院电气设计，探讨了呼吸类临时传染病医院医技区供配电系统设计、用电负荷估算、2类医疗场所IT系统设计、不间断电源配置及重要用电负荷处电能质量治理等相关问题。

1 供配电系统。

1.1 用电负荷分级

负荷等级划分是依据《传染病医院建筑设计规范》、《医疗建筑电气设计规范》及其他相关规范及标准的要求来进行的。但考虑到雷神山建设的紧迫性及重要性，对用电负荷分级进行了简化-提高部分用电负荷等级、减少负荷分级数量，以供快速方便地进行配电系统设计，并使配电系统结构简单、方便维护，具体负荷分级如下。

一级负荷中特别重要负荷：手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、ICU等医疗场所内涉及患者生命安全的设备及其照明用电、血库、医技区的通风系统、负压检验、智能化系统用电、应急照明。

一级负荷：普通照明、CT设备、净化区空调。

三级负荷：普通工作区的分体空调、通风设备自带的电辅加热采暖设备，以及除去一级负荷以外的其他负荷。

2.2 医疗场所分类及自动恢复供电时间

GB16895.24-2005／IEC 60364-7710 ∶2002《建筑物电气装置7-710部分：特殊装置或场所的要求医疗场所》对医疗场所进行了分类，分别为0类、1类和2类场所。医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间见相关规范、标准的要求。

1.2 供电方案

根据2.1节的负荷分级结果，可快速确定医技楼的供电方案-采用两路相互独立的10kV市电+应急柴油发电机组供电，供电网络图如图1所示。

图1 供电网络示意图

图1中每个新建户外环网箱（2C4V）的两路市政10kV进线电源满足双重电源要求，互为100%备供，当一路电源故障时，另一路电源不应同时受到损坏。同时，为变压器供电的两台环网箱供的两组、4路高压也是相互独立的电源。所以医技区的高压供电网络已经非常可靠，在加上低压的应急柴油发电机组，整个供电系统基本可以达到低压系统不间断供电。

1.3 负荷计算

建筑物的用电总负荷估算通常是按面积指示法来进行的。《建筑电气常用数据》手册中对于综合性医院的用电指标建议为30～70W／m2。本设计为雷神山医院中的医技区配电系统设计，医技区内大型用电设备众多，所以负荷计算显然不能用数据手册上提供的数据，否则会造成计算总容量过小，选取的变压器容量不满足实际使用要求，设计出现重大失误，造成经济损失及工程延误。

雷神山医技区的用电负荷计算是根据建筑平面功能布置，并结合以往设计经验快速进行负荷估算，其过程如下。

（1）医护区内普通房间照明插座按40～50W／m2指标预留总电量。

（2）医护区内普通房间设置分体空调的按160W／m2（带电辅热，如不带电辅热可按70W／m2）指标预留总电量；CT室内由于有大型医疗设备，设备的发热量大，空调按220～250W／m2指标考虑预留总电量。

（3）由于ICU、手术室、负压检验室等有净化要求的区域内，冷热源全部采用电能来解决，结合以往项目设计经验，净化区域空调电量需按不低于550W／m2指标预留总电量。

（4）ICU区预留总一个总配电箱，电量应满足ICU每床2kW及房间的普通照明插座用电，照明插座用电可按60～80／m2指标考虑。

（5）负压检验室设备用电是根据工艺提资确定，前期预留时可按电量不低于100kW进行设计。

（6）用于本次新型冠状病毒感染肺炎检查的CT设备按100kVA／台考虑（同一台CT设备，做的检查类型不同，设备的最大功率也不相同）。

（7）在负荷计算中，根据第（3）条来设计预留电量时，所用到的总建筑面积不仅仅只包含ICU、手术室、负压检验的核心区域，同时还应包括其配套使用的辅助房间或区域，具体以建筑专业及净化公司确定的区域为准。

根据以上7条对医技区内各用电设备使用情况进行分析并计算后，负荷计算用的平均需要系数取0.564，总的负荷计算容量为1 084kW。根据负荷计算结果，选择两台800kVA的箱式变电站。当其中任意一台变压器发生故障时，切除两台变压器低压母线段出线上的三级负荷，另外一台变压器应能带动医技区所有一级负荷及特别重要负荷。医技区变压器装机指标为340 VA／m2。

1.4 各级负荷供电方式

一级负荷由二路市电供电，采用双电源线路末端自动切换，并由设置的应急柴油发电机组提供备用电源。其中ICU、手术室、负压检验等处设置有不停电电源装置（在线式UPS），作为柴油发电机启动前的过渡电源，进一步加强供电可靠性。三级负荷采用单电源供电，当变压器故障切换时予以切除。医技区干线系统如图2所示。箱式变电站系统如图3所示。

图2 医技区干线系统图如下所示

图3 箱式变电站系统图

从图3中发现，箱式变电站系统图中左侧高压室为现场已经安装部分，右侧的低压室为本次新建部分。此种情况是因为项目工期紧，以及项目施工分工界面原因造成的。项目一启动后，仅根据建筑方案图，以及前面所提到的负荷计算，必须快速的确定变压器容量及台数报给当地供电部门，当地供电部门快速的完成了高压系统的设计，并将设备运到现场安装完成。但因为本项目采用的是箱式变电站，所以供电部门把高压柜及变压器一起采购安装了。供电部门根据自己经验设计的低压室预留出线回路不满足现场的实际使用需求，所以设计院设计图纸中又单独增加了低压室。

图3中应急柴油发电机组直接引出线到变压器低压母线上进行切换，而不是设计成从应急柴油发电机组引出许多回路到建筑内用电负荷末端处进行切换，此做法既节约了发电机出线电缆，减少了投资，又使配电系统设计简化，大大节约了施工单位看图、理解图纸，节约了施工时间。

1.5 IT系统供电

医技区的手术室、ICU等这类重要的场所（2类医疗场所）的供电，不仅要保证供电的可靠性，还要保证供电的安全性。根据规范要求，应采用医用IT系统供电，IT系统应配置绝缘监测装置。

2 电能质量治理

为保障医技区重要用电设备安全可靠的运行，分析了谐波对各重要要用设备的危害及可能造成的后果，采用在医技区室外箱式变电站处设计集中的谐波治理装置，同时在手术室、ICU、CT室等处采用就地治理的方式，安装终端谐波保护装置，滤除电力系统谐波，实现医技区医疗设备的全面保障。

3 结束语

雷神山医院作为呼吸类临时传染病应急医院，由于建设时间的要求，项目设计中在满足各项规范、标准的要求前提下，配电系统尽可能的简单，方便施工单位快速看图理解图纸内容，加快施工进度，同时方便后期维护。总结系统设计要点如下：负荷分线尽量简单，如只分为两级；所有重要负荷及大容量负荷采用放射式供电，减少配电极数，即直接从室外箱式变电站直接放电缆到楼内各配电箱；供室外电源进线用的配电间一定要靠近室外箱变，以方便电缆进线施工；需要UPS供电的负荷，应设置UPS间，且UPS间靠近用电负荷中心设置，同时可兼做配电用；大型医疗设备在用电功率未知的情况下，可以根据以往同类型的项目经验来预留用电量，后期再根据最终采购的设备用电量来即使调整原设计；每个项目的变压器装机指标应根据具体项目具体分析。