浅谈某三甲生殖与遗传专科医院的供配电设计

浅谈某三甲生殖与遗传专科医院的供配电设计

刘江洪

（吉好地建筑设计武汉有限公司长沙分公司）

摘要：笔者结合某生殖与遗传专科医院新建项目建筑电气设计实例，详细介绍了供配电系统中市政双重电源与自备应急柴油发电机组组合的供电方案。

关键词：负荷等级消防负荷一级负荷中特别重要负荷双重电源自备应急柴油发电机组

1、工程概况：

总建筑面积88886.42m2其中：地下建筑面积29223.50m2；地上建筑面积59662.92m2。由四栋门诊楼，一栋医技楼，一栋病房楼及一栋综合办公楼及地下车库组成。

2、负荷分级

本工程为卫生部授予的三甲专科医院，地下室停车位为738个。负荷等级为一级。

在医疗建筑中，一级负荷中特别重要负荷应根据其负荷性质及其在医院体系中重要性来确定。本工程为生殖与遗传专科医院，其最大的特点就是生殖与遗传，设计中与之发生直接关系的场所主要有医技楼的IVF生殖中心（主要科目有取精室、取卵室、体外受精实验室、胚胎移植室等）、腔镜手术部以及配套的液氮罐储存（胚胎细胞冷冻储存）等。

根据《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014及《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013

以及本专科医院的特殊性要求，本工程用电设备负荷等级按其性质分为：

一级负荷（消防）：变配电房、消防水泵房、消防防排烟风机、消防防火卷帘、消防排水泵、智能应急疏散照明、消防控制室等消防设备动力。

一级负荷（非消防）：药库恒温冰箱、负压吸引设备、弱电机房、安防监控室、信息中心主机房、公共走道照明、弱电设备用电、医用培养箱、医技楼PCR遗传中心、医技楼腔镜手术部、医技楼IVF生殖中心、医技楼检验中心、男科实验区、病房楼急诊部等；

一级负荷中特别重要负荷：药库恒温冰箱、负压吸引设备、门诊挂号收费、门诊药房、安防监控室、信息中心主机房、医技楼腔镜手术部（注：腔镜手术室为1类医疗场所，有别于一般规范规定的手术室2类医疗场所，考虑医院的特殊性定为重要负荷）、医技楼IVF生殖中心（注：生殖中心胚胎室为最高洁净区—千级净化，考虑医院的特殊性定为重要负荷）、病房楼急诊部（注：本医院的特殊性，急诊抢救室的设置意义不大，将其定为重要负荷实为牵强）等。

二级负荷：生活泵、客梯、医用梯、自动扶梯、万级实验室净化区域的照明及动力、净化空调机组、中心供应室、病房楼护士站用电、病房楼病房区用电等；

客梯负荷在《全国民用建筑工程设计技术措施》-电气-2009中第2.7.1条定性为一级负荷，而《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013第4.2.1条定性为二级负荷，两者的差异，笔者认为编制有时间上的变化，是可以理解和接受的。最终，按照《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013，将客梯电力负荷定为二级负荷。

三级负荷：不属于一、二级负荷的其它负荷均为三级负荷；主要有：厨房餐厅普通照明及动力、空调末端设备、普通风机、电动充电桩用电、污物梯、门诊一般医疗用电、货梯、空气源热泵、景观用电、普通办公照明、设备用电及空调通风等。

3、供电电源

【双重电源】：一个负荷的电源是由两个电路提供的，这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。

【应急电源】，又称安全实施电源：用作应急供电系统组成部分的电源。

【备用电源】：当正常电源断电时，由于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源。

应急电源和备用电源的性质完全不同，应注意区分，不得混淆。根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009规范要求：

1）一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

2）一级负荷中特别重要的负荷供电，应符合下列要求：

a、除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

（在设有应急供电系统时消防负荷应接入应急供电系统）

b、设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。

3）下列电源可作为应急电源：

a、独立于正常电源的发电机组。

b、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。

c、蓄电池。

d、干电池。

4）应急电源应根据允许中断供电的时间选择，并应符合下列规定：

a、允许中断供电时间为15S以上的供电，可选用快速自启动的发电机组。

b、自投装置的动作时间能满足允许中断供电的时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源之外的专用的馈电线路。

c、允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。

3.1正常供电电源

根据本工程的负荷等级和负荷容量，要求供电电源为二重10kV独立电源，分别引自不同上级降压站。两路高压电源同时工作，互为热备用。

3.2应急柴油发电机组

本工程为三甲专科医院，根据国家规范要求，三级医院应设置应急柴油发电机组。

应急柴油发电机组选择要求：

3.2.1正常市电供电电源停电或故障时，应急电源的供电容量应保证一级负荷中特别重要的负荷用电，并宜保证一级负荷的用电。

3.2.2对于柴油发电机组的供油时间，三级医院应大于24h，二级医院宜大于12h，二级以下医院宜大于3h。

3.2.3柴油发电机组应配有电压自动调整装置、快速自启动装置及电源自动切换装置，当正常市电供电电源中断供电时，应能自动启动，并应在15S内向规定的用电负载供电；当正常供电电源恢复供电时，应延时切换并停机。

综上条件，在地下室负一层中心变配电房附近设置自备柴油发电机房；根据计算，内设900kW自启动柴油发电机组一台，并在15秒内向负荷供电，作为医院的第三电源，为一级负荷中特别重要负荷保障供电【由于项目已经自市政引入10kV独立双重电源，故柴油发电机组选择仅考虑一级负荷中特别重要负荷计算容量，并兼顾火灾时消防最大计算负荷容量影响（一般可以按备用负荷容量与消防负荷之大值计算选型）】；当电力系统电源恢复正常后，能手动或自动切换至电力系统电源，并向负荷供电。由于建筑物内柴油发电机房内储油间最大储油量为1立方米，900kW柴油发电机组按24h（注：24h选值易被疏忽，被8h替代）储油量计算，需6.144立方米（实例按C1250D5A参考设计选型），综合本项目新址附近已建设有加油站的便利条件，建议建设单位与该加油站签订相关供油协议，为本项目提供预留一条专用供油管道至地下室自备柴油发电机房内。

3.3不间断电源(UPS)

不间断电源(UPS)选择要求：

1、对于要求中断供电时间小于或等于0.5S的一级负荷中特别重要的负荷，应设不间断电源装置（UPS），且宜为在线式。

2、TN-S系统中的不间断电源装置（UPS）输出端为三相时，应加装三相隔离变压器并做重复接地。

对检验中心、腔镜手术室、IVF生殖中心、信息中心主机房等用电负荷相对集中且对电源质量或供电连续性要求较高的场所均设置集中在线式UPS；其余少量零散负荷需要设置UPS场所，采用分散式就地设置在线式UPS。

3.4变配电房设置

在地下室负荷中心共设专变配电房三座。其中：

1）本工程10kV高压配电室和10/0.4kV中心变配电房BPD1(配置两台1600KVA干式变压器)合建，设置于门诊楼一地下一层；供所有上部建筑及地下室照明、动力负荷（集中空调主机及其泵组除外）用电。

2）10/0.4kV1#分变配电房BPD2(配置两台1250KVA干式变压器)，设置于病房楼地下一层与空调机房附近；供地下室空调机房内集中空调主机及其配套泵组用电。

3）10/0.4kV2#分变配电房BPD3(配置两台1250KVA干式变压器)，设置于门诊楼四地下一层；供门诊楼及医技楼有净化要求的功能用房的净化空调用电以及地下室电动汽车的充电桩设备用电。

中心变配电房10kV侧为单母线分段接线方式，正常运行时两路10kV电源分列运行，各承担全部一、二级负荷的50%。

当任一路10kV电源掉闸时，母联断路器自动/手动合闸，由另一路10kV电源承担100%负荷，满足N-1运行要求。

两段母线市电电源进线断路器与母线联络断路器之间设电气联锁，以保证最多两个开关能同时合上。

3.5确定优选供电方案

为满足三级医院医疗设备供电的可靠性和安全性要求，本工程拟采用市电双重电源+自备应急电源的供配电方案。而目前通常有以下两种供电方式。

图1

供电方案一(图1所示)

优点：接线形式简单、造价低；缺点：消防负荷与一级重要负荷、分别引自发电机组同一母线段，消防负荷受非消防负荷影响度较高。

图2

供电方案二(图2所示)

优点：消防负荷与一级重要负荷、分别引自发电机组不同出线母线段，消防负荷及一级重要负荷受非消防负荷影响度较低，提高了其负荷的供电可靠性和安全性；

缺点：接线形式复杂、造价高；

通过比较，供电方案二更加胜任于医院建筑的供电实施方案，因其有着先天优势，在医疗建筑中常常设有应急电源，消防负荷与一级负荷中的特别重要负荷是其整个供电系统的重点。

4、结束语

笔者通过设计实例及设计前期实地考察，用图文并茂的型式对三级医疗建筑供配电设计罗列了上述两种供电方案，并对其做出了初略比较，确定最终方案。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局《建筑设计防火规范》GB50016-2014

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司《全国民用建筑工程设计技术措施》-电气-2009

[4]中国航空规划设计研究总院有限公司组编《工业与民用供配电设计手册》（第四版）中国电力出版社