临时应急病区建设电气设计总结与回顾

杨光明， 闫 豪

(中国建筑西北设计研究院有限公司，西安 710018)

0 引言

某公共卫生中心(临时应急病区)是抗击“新冠肺炎”疫情初期，在较短时间里设计并配合建设完成的公共卫生建设项目。

该项目全部为单层建筑，建筑面积2.7万m2，分为医疗区和后勤保障区、医护宿舍区。医疗区共设有9个传染病区和1个ICU病区(共计500个住院床位)，以及门诊、手术室、检验、影像等科室。同时具有配套设施齐全的给水及污水排放与处理设施，空调及通风设施、火灾报警与消防灭火设施、信息化系统设施、安全防范及门禁管理设施等。以下是笔者对供配电系统、照明系统、防雷接地系统在本项目的设计与实施过程中的一些总结与回顾。

1 10kV供电系统

(1)供电电源：本项目共设有14台箱式变压器，变压器装机总容量为10 060kVA。10kV供电电源引自城市两路相互独立的供电网络，每一路供电电源平时负责整个项目变压器总装机容量50%的供电。当其中任何一路10kV供电电源故障失电时，另一路供电电源都能承担起整个项目100%的10/0.4kV变电所的10kV供电。

(2)应急备用电源：采用2台箱式柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的备用供电电源。整个项目设有1个10kV总配电中心作为所有末端箱式变电所(1#～14#)的10kV电源总配电。10kV高压配电柜采用常规的KYN28-12中置式高压柜，末端10/0.4kV箱式变电所内的高压受电柜采用环网开关柜。

10kV供电电源由东、西两个方向引自不同的110/10kV降压站，在项目外围采用架空线路高压杆上安装及敷设，进入本项目园区后均采用高强度MPP电力排管埋地敷设，并设有相应的电缆检修井。10kV总配电中心为一栋独立的建筑物，与门诊医疗及病区分隔，并保持一定的距离。每一个集装箱箱房标准外框高度为2.9m，实际内部净高2.5m。经与结构专业工程师、箱房生产厂家技术人员沟通，采用了两层箱房叠加，去掉底层箱房顶板及二层箱房底板的做法，有效地保证10kV总配电中心对房间净高尺寸的要求。

另外采用“去掉底层箱房底板，通过建筑砖砌地垄墙”的构造做法，在保证高压设备安装及承重要求的同时，也满足了高压柜所需下方电缆沟和柜后电缆沟的要求。

2 10/0.4kV变电所配电干线系统及总体布置

本项目共设有14个箱式变电所。按照每个病区一个箱式变电所，共设有9个箱式变电所(1#～9#)； 门诊、手术、ICU、医技设备共设有2个箱式变电所(10#、11#)；后勤保障、中心供应、餐厅、办公共设有2个箱式变电所(12#、13#)；医护人员宿舍区设有1台箱式变电所(14#)。

两两相邻的箱式变电所(如10#、11#变电所)，10kV电源分别引自总配电中心两段独立的10kV母线。一级、二级负荷均由两两相邻的变电所低压侧相互提供备用电源，确保供电的可靠性。

柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的备用电源供电，承担如手术室、ICU监护、ICU空调及通风、网络中心等设备的供电。发电机组的自动启动信号取自就近的箱变10kV电源侧。

变电所配电干线系统图如图1所示(如10#、11#变电所)，10/0.4kV变电所总体布置及10kV电源路由图如图2所示。

图1 变电所配电干线系统图

图2 10/0.4kV变电所总体布置及10kV电源路由图

由于设计及施工时间都很紧迫，在当时条件下，14台箱式变电所都是在掌握周边配套生产厂家货源的基础上，以保证最短供货周期为前提，按照设计要求对现有设备进行改造。因此，箱式变电所无论是在外型、尺寸、颜色，还是其内部电器元器件的型号、规格都很难做到标准统一。

3 空调通风系统供电与控制要求

为了保证空调通风系统的正常运行，所有的供电均采用双电源供电，末端控制箱自动切换。根据地区环境的实际情况，在设置送排风设备的同时，还在送风系统中设置有电加热装置，确保为医护工作区和患者治疗区提供舒适的工作和生活环境。

作为临时应急项目，虽然没有选择楼宇智能控制方案来实现各个设备之间的控制及运行状态监视，但通过继电控制方式以及日常严格的运维管理，仍然很好地实现了送排风系统的启动、停止操作顺序及机组之间的联动连锁控制原则。

(1)在清洁区、半污染区、污染区三个区域之间的操作顺序应为：清洁区—→半污染区—→污染区。(2)清洁区与半污染区区域内部，机组的启动顺序应为：送风机启动—→排风机启动—→电加热机组启动。(3)清洁区与半污染区区域内部，机组的停机顺序应为：电加热机组停止—→排风机停止—→送风机停止。(4)污染区区域内部，机组启动顺序应为：排风机启动—→送风机启动—→电加热机组启动。(5)污染区区域内部，机组停机顺序应为：电加热机组停止—→送风机停止—→排风机停止。(6)同时每一台送风机组、排风机组均能够实现风机与本机组电动风门的联动控制，即风机启动，电动风门同时打开；风机停止，电动风门同时关闭。

在实施过程中，设计师应该坚持要求采用原设计中的多级电加热机组，并统一要求机组自身配备控制设备以及专门的温度超限报警与保护、空气流动检测保护等附加功能配件。在配电系统设计时应按照清洁区、半污染区、污染区三区域的划分，设置相对应的照明、动力配电系统，尽可能为后期机电设备的调试与运维提供方便。

4 病房密闭阀与排风机的联动连锁

为确保病房(污染区)维持正常的负压状态，同时为满足各个独立病房运维管理灵活性的需求，在每一个独立的病房内设置有病房专用排风机和卫生间专用排风机，并在病房外走廊上配备有相应的排风密闭阀和送风密闭阀。

病房排风机与排风密闭阀实现联动控制，即排风机启动，密闭阀打开；排风机停止，密闭阀关闭。病房排风机与密闭阀之间的动作顺序：(1)启动顺序：排风密闭阀开(病房内、卫生间内)→排风机启动(病房内、卫生间内)→送风密闭阀开。(2)停机顺序：送风密闭阀关→排风机停止(病房内、卫生间内)→排风密闭阀关(病房内、卫生间内)。病房密闭阀及排风机控制接线图(不同产品的风阀接线连接不同)如图3所示。

图3 病房密闭阀及排风机控制接线图

如图3所示，在满足相关规范要求及使用方意见的基础上，将病房排风机及送风/排风密闭阀安装在病房外走廊上，相应的控制操作也安装在病房外走廊上。控制开关安装高度为距地坪1.8m，并在旁边设有明显警示标志“风阀开关，请勿乱动”字样。

5 ICU部及手术室配电设计

该项目(应急病区)共设有34个ICU护理床位和一个负压手术室。采用双路市电电源外加柴油发电机组自启动供电的方式，保证该区域供电可靠性，另外为了保证电源切换时间间隔内的供电连续可靠性，同时配备了UPS供电电源，连续供电时间为30min。对于ICU区域和手术室分别采用相互独立的IT隔离电源系统，采用监视仪器实现对隔离变压器绝缘、回路漏电、回路过载以及UPS装置(或系统)的在线监视。

所有电源装置均集中安装在位于清洁区的专门配电室，配电室面积约15m2。

6 防雷及接地系统

建筑主体采用集装箱箱房拼接，建筑基础采用大筏板结构体系，屋面采用钢架及金属屋面。在项目设计过程中，采用建筑物箱房上部的金属斜屋面作为防雷接闪器，利用斜屋面金属龙骨或支架及箱房立柱作为引下线，利用基础结构筏板作为防雷接地体。具体实施过程中，按照设计要求预留有接地扁钢连接建筑主体与结构筏板。经过对多个接地测试点电阻值的实际测量，所有测量值均在0.2～0.6Ω，小于设计值1.0Ω，满足联合接地系统对电阻值的要求，同时也满足医技设备如DR、CT等对接地电阻值的特别要求。

10kV总配电中心、箱式变电所、箱式柴油发电机组均利用建筑物独立筏板基础内钢筋作为接地体，内部设有接地连接板及接地扁钢，设备基础角钢与接地扁钢可靠连接，实测接地电阻值均小于1.0Ω。

7 应急照明系统

采用集中供电式应急及疏散照明智能控制系统。每一个病区为一个应急及疏散照明智能控制单元，独立完成本区域内应急照明灯具的开/关控制，并完成系统运行状态监视及电源状态监视等。在火灾报警时自动接收消防指令完成应急照明灯具的点亮控制。

在ICU区域，原设计采用地埋式疏散指示灯，但是由于箱房结构不允许在地板上开孔，且项目为临时应急病区，具体实施时改用经济适用的蓄能型应急疏散指示灯直接粘贴于疏散通道地板上。

8 结束语