高层医疗建筑供配电系统的设计探析

吴 羡

福建东南设计集团有限公司，福建 三明 365000

随着社会的发展，医疗领域不断进步，医疗设备种类繁多、功能全面，医疗建筑体量越来越大，对供配电的要求也越来越高。为了满足现代化医疗建筑的用电需求，笔者对其供配电设计方案进行分析和研究，寻求合理的方案，保障电力系统的安全性。

1 工程概况

本次的项目是某市二级医院职业病防治中心大楼，建筑由地上九层及单层地下室组成，建筑高度为39.44m，建筑面积为15804m2，属于一类高层公共建筑，按照二级医院建设标准进行设计。项目包含的建筑功能为：一层为药房、消控室及供应室；二层为职业病体检及检验科、儿科，儿科包含病房、NCIU/PICU；三层为妇产科，包含产房及病房；四层为手术室，上设手术室设备层，五层至八层为普通及重症病房；九层作为办公功能进行设计；负一层为设备用房及车库，包含弱电机房、水泵房及消防水池、配电房及柴油发电机房。楼栋的空调采用风冷模块集中空调形式。

2 负荷等级

本项目一级负荷中特别重要负荷包含：手术室、产房、NICU/PICU、重症病房等涉及到患者生命安全的重要场所其内部使用的设备和照明系统。一级负荷包含：上述场所中除特别重要负荷的其他用电设备、净化空调等手术室配套设备、检验科的设备用电、病房、信息机房、弱电机房、消防设备用电（消防风机、消防水泵、消防电梯、消防潜污泵）、普通电梯等。二级负荷包含：空气源热泵、供应室。其余负荷按三级负荷供电。

3 供电电源及要求

3.1 电源情况及供电要求

项目由不同高压开闭所引来两路10KV 高压电源至设于地下室的配电房，同时在地下室设置1 台600KW 柴油发电机作为备用电源，来满足一级负荷的要求。一级负荷中特别重要负荷及自恢复时间t＜0.5s的负荷在末端增设UPS作为应急电源［1］。电气主接线图详图1。

项目设两台1000kVA 变压器，采用分列运行的方式分别引出两段主用母线。医疗建筑的一、二级负荷占比例高，两台变压器均应承担部分三级负荷，当其中一段母线断电时，母联断路器闭合，由另一段母线切断本段母线的三级负荷，用来供给本段母线及断电母线的所有一级、二级负荷。

根据业主提供的资料，未来手术室会购置一套价值百万的手术设备，该设备按照乙类大型医疗设备考虑。若本次设计考虑医疗专用变压器，其利用率不高、增加造价。本次变压器容量为1000kVA，未来购置设备的电源由低压配电柜采用放射式供电引来，其对电网的冲击影响在可接受的范围，故不设医疗专用变压器［2］。

3.2 柴油机选择

当高压外电源均失电时，在消防状态下，柴油发电机组自动启动并投入应急母线段以满足本工程消防等重要负荷用电；在非消防状态下，柴油发电机组自动启动并投入应急母线段以满足本工程非消防重要负荷用电。

根据规范要求二级医院的柴油机供油时间宜大于12h。根据甲方提供的资料，需要持续供电12 小时的设备或场所有:生活水泵、电梯（一台）、弱电机房、信息机房、走道照明、NICU/PICU、妇产科、手术室、设备层。单台600kW 柴机油耗按166L/h 计算，12 小时油耗为1.992m3，根据规范要求机房内设置的储油间储存量不应大于1m3，故设置2 个储油间。

图1 电气主接线图

4 非医用配电系统分析

项目中照明及空调系统为三级负荷，由配电房低压配电柜直接引一路至该系统的总配电柜，采用放射式供电方式分配至各楼层配电箱或屋面大型空调设备。非消防的一级负荷动力设备设置一双电源切换总柜，由放射式供电方式分配至各受电设备（普通电梯、无负压供水设备等）。项目设消防主用、备用总配电箱，两总箱分别引出两路至各消防风机、消防水泵、消防电梯，进行末端切换。

5 医用配电系统分析

根据规范，医疗场所对电气安全防护的要求分为以下三类：1、0 类：不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所；2、1 类:医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内(除2 类医疗场所所述部位外)接触的；3、2 类：医疗电气设备接触部件需要与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所。医疗场所的用电设备在工作电源中断或供电电压骤降10%及以上且持续时间超过3s 时，备用电源按表1 规定的切换时间投入（仅摘录本项目涉及的场所）［1］。

表1 医疗场所及设施的类别划分及要求自动恢复供电的时间

项目中药房、病房、重症病房及检验科的负荷不大且分散，考虑其电源由配电房内设置的一级负荷医疗专用的双电源切换总柜引来。根据表1，重症病房及检验科的配电箱在进线总空开后端增设一个UPS 再分配至各受电设备。医疗设备集中的场所单独设置总配电箱（柜），供应室由配电房应急母线段引出一回路放射式供电；NICU/PICU、产房、手术室由配电房引出双回路放射式供电并末端切换，后接UPS 不间断电源。

手术室总配电柜设于非洁净区，在清洁或洁净走廊的墙上设置各手术室配电箱。手术室配电系统详图2，系统为TN-S 系统与IT 系统的组合。TN-S 系统对非重要回路进行剩余电流监测，当剩余电流值达到监测值（设定为6mA 或10mA）时发出声光报警，断路器分励脱扣。IT 系统对重要回路实现绝缘监视、接地故障报警、负荷监视和隔离变压器温度监视等功能。IT 系统变压器的一次侧和二次侧不设置过负荷保护，图中MCB-K 断路器具有短路保护和过负荷报警装置。手术专用插座箱标有明显标志，其插口为万用型。BSM 总线采用0.5mm2屏蔽双绞线，除BSM 总线以外的监控回路接线采用截面1mm2的多股铜芯软线。［2］

图2 手术室配电系统

6 结论

综上所述，通过对大楼的供配电设计进行解析，我们可以发现，高层医疗建筑功能复杂，配合种类繁多的医疗设备，需要设计人员在实际设计方案中考虑综合因素，全面性地看待问题，为医院制定安全可靠的供配电设计方案，为人们在诊治的过程中提供坚实的设施保障，达到保障人民生命安全的目的。