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淺談大型綜合醫院供配電係統設計

更新時間：2024-09-10      瀏覽次數：373

hth下载地址 陳聰

摘要：醫院供配電係統關(guan) 係著整個(ge) 醫院的正常運行，一旦出現故障將會(hui) 對病患的安全造成威脅。基於(yu) 此，本文就大型綜合醫院供配電係統設計進行深入探討，以期為(wei) 其他類似醫院建築供配電係統設計提供借鑒。

關(guan) 鍵詞：負荷等級；供電；配電；不間斷電源

0引言

隨著社會(hui) 經濟的不斷發展和進步，廣大人民群眾(zhong) 生活水平逐漸提高，健康意識逐步增強，對醫療服務的需求也逐步增加。為(wei) 滿足廣大人民群眾(zhong) 日益增長的醫療需求、保證醫療服務質量，許多醫院開始進行新建或改擴建工程。筆者結合大型醫院供配電係統建設和運行管理的實際體(ti) 會(hui) ，對醫院建設項目中的供配電係統設計方案進行探討。

1大型綜合醫院供電的基本特性分析

（1）可靠性。供電的可靠性是供電質量的一個(ge) 重要指標。正規的大型醫院對供電的可靠性有著非常高的要求，如果醫院的供電係統出現故障，使電力供應中斷，很可能造成嚴(yan) 重的後果。

（2）連續性。正規大型醫院的用電負荷都比較大，因為(wei) 醫院可能每一分鍾都有重要的手術，這也對供電的連續性提出了很高的要求。通常情況下，醫院都有兩(liang) 個(ge) 以上的高壓電源供電和發電機組，就是為(wei) 了保證電力供應的連續

性。

（3）複雜性。醫院就如同一個(ge) 複雜的小社會(hui) 一般，供電係統與(yu) 醫院的醫療服務活動之間存在著這樣或者那樣的複雜聯係，國家對手術室、重症監護室等場所的供電做了特別規定，其目的就是為(wei) 了確保這些場所供電的連續性，從(cong) 而更好地為(wei) 病人進行診療服務。

（4）穩定性。這裏穩定性和上文中的可靠性不同，其主要是指醫療設備對電源和電壓的穩定性要求。對於(yu) 不同的醫療設備，要采用相應的穩壓等設備，確保電源和電壓的穩定性。

2工程概況

該工程為(wei) 某綜合性三級甲等醫院，建築麵積為(wei) 79567m2，其中地下30257m2，地上49310m2。建築樓包括地下3層，地上2座塔樓，分別為(wei) 15層的病房樓和9層的門診樓。地下整體(ti) 連通，地上1～4層連通。地下3層為(wei) 汽車庫、庫房，局部設戰時醫療救護站；地下2層為(wei) 供應、冷凍站、水泵房、變配電所及直線加速器、CT模擬定位等放療機房；地下1層為(wei) 放療，包括CT、X光室、鉬靶、數字胃腸、MRI、職工食堂、廚房。醫院首層為(wei) 門急診部、藥房和掛號處；2層為(wei) 透析室、門診部；3層為(wei) 產(chan) 房、ICU、檢驗科室；4層為(wei) 手術部、病理科、內(nei) 鏡（手術部設備層為(wei) 手術部的淨化空調機房）；5～6層為(wei) 病房、門診部；7～9層為(wei) 病房、行政辦公；10～14層為(wei) 病房；15層為(wei) 特需病房。

3供電係統

（1）負荷分類

醫療建築用電負荷根據供電可靠性要求及中斷供電對生命安全、人身安全、經濟損失等所造成的影響程度進行分級。根據《醫療建築電氣設計規範》JGJ312-2013中，表《醫療建築負荷分級》和《民用建築電氣設計規範》JGJ16-2008中附錄A《民用建築中各類建築物的主要用電負荷分級》的相關(guan) 規定，本工程中的用電負荷等級劃分如表1所示。

（2）負荷容量

對於(yu) 通風、空調、水泵、電梯、扶梯等用電設備按相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 工藝所提供的設備安裝容量進行負荷統計，其備用設備容量不計入在內(nei) ；對於(yu) 照明等設備用電負荷按規範照度標準、單位容量法和具體(ti) 方案進行負荷統計。

本工程設備安裝總容量為(wei) 10555.00kW，計算有功功率8351.50kW，視在功率9279.44kVA。其中病房樓變電室內(nei) 設備安裝容量為(wei) 4203.65kW，計算有功功率3152.74kW，視在功率3503.04kVA，采用二台2000kVA幹式變壓器；門診變電室內(nei) 設備安裝容量3193.00kW，計算有功功率2362.00kW，視在功率2624.44kVA，采用二台1600kVA幹式變壓器；冷凍機房變電室內(nei) 設備安裝容量3319.00kW，計算有功功率2899.80kW，視在功率3222.00kVA，采用二台

2000kVA幹式變壓器。變壓器容量及主要用途詳見表2。

3.2供電電源

3.2.1常用電源

為(wei) 了滿足醫院負荷的電源要求，需由市政引來兩(liang) 路獨立的電源。正常情況下，所有用電負荷均由市政電源供電。

3.2.2應急電源的選擇

為(wei) 滿足負荷中特別重要負荷的供電，根據規範的需求應設置應急電源。采用柴油發電機組作為(wei) 第三電源。

負荷采用兩(liang) 路市電自動切換後供電，ATS（雙電源自動轉換開關(guan) ）從(cong) 接收指令到完成指令，一般轉換時間在1s內(nei) ，可滿足規範要求。但對於(yu) 負荷中特別重要的負荷（如手術室、ICU、重症監護病房、搶救室等），雖有發電機組作為(wei) 第三路應急電源，但其起動時間一般在15s內(nei) ，尚不能滿足該類負荷恢複供電時間（t≤0.5s）的要求，故還需設置UPS作為(wei) 應急柴油發電機組起動時的不間斷電源。根據該工程負荷分布的特點，采用集中與(yu) 分散相結合的方式設置不間斷電源。

在手術室的技術層內(nei) ，由於(yu) 負荷中特別重要的負荷比較集中，設置了手術室、ICU、CCU、重症監護病房的UPS，該套UPS納入電能管理，采用專(zhuan) 用的UPS空調，方便今後醫院的管理。首層急診搶救室距離手術室設備層較遠，如果將UPS設置於(yu) 手術室的設備層內(nei) ，線路較長，損耗較大，不經濟，應在其就近配電間內(nei) 設置搶救室的專(zhuan) 用UPS。

檢驗科內(nei) 有大型生化儀(yi) 器類負荷，其負荷等級並不屬於(yu) 負荷中特別重要的負荷，不需另設應急電源，但其允許恢複供電時間很短（t≤0.5s），市電切換時間不能滿足其工藝要求，故仍需設置不間斷電源，因此，檢驗科內(nei) 設置了大型生化儀(yi) 器使用的UPS。對於(yu) 病房內(nei) 大量分散使用呼吸機的情況，設置集中的UPS不經濟，也不現實，因此如病房呼吸機類分散的小容量重要設備，設計時要求業(ye) 主在使用中自帶移動式UPS。

3.3供電方案

3.3.1負荷計算

該工程共設置4台10/0.4kv變壓器，容量分別為(wei) 2×1600kvA、2×1250kvA，單位安裝指標為(wei) 72VA/m2。其中TA、TC變壓器為(wei) 專(zhuan) 用的照明、電力變壓器；TB、TD變壓器為(wei) 空調、醫技設備變壓器，另選擇1台1000kW的應急柴油發電機組作為(wei) 應急電源。變電所內(nei) 的負荷計算如表3所示。

4電氣接地及電氣安全保護

電氣安全保護是指防止電流經由人體(ti) 任何部位，通過限製可能流經人體(ti) 的電流，使之小於(yu) 電擊電流。在故障情況下，若觸及外露可導電部分，可能引起流經人體(ti) 的電流大於(yu) 電擊電流時，能在規定的時間內(nei) 自動斷開電源；若發生短路或過負載，過熱或電弧引起可燃物燃燒或使人遭受灼傷(shang) 時，能在規定的時間內(nei) 自動斷開電源。（二）建立完善的規章製度，嚴(yan) 格管理勞動紀律

建立和完善巡視檢查、交接班、設備缺陷管理等一係列的規章製度，嚴(yan) 格執行操作票製度。操作人員持電工進網作業(ye) 許可證上崗，倒閘操作和停送電操作在指令長的監督下，憑操作票進行操作。明確各級指令長、操作員的工作職責和責任範圍，建立人人崗位責任製。嚴(yan) 肅勞動紀律，杜絕習(xi) 慣性違章操作。

（三）加強專(zhuan) 業(ye) 技能培養(yang) ，打造應急能力強的保障團隊

配電係統值班操作人員熟練掌握高低壓配電係統一次接線圖，知曉各饋線開關(guan) 所帶負荷情況，熟練掌握各類應急情況，如市電雙電源同時停電、高低壓電纜故障等，熟練掌握觸電急救應急措施和心肺複蘇術（CPR）。

（四）培養(yang) 員工責任意識，保障臨(lin) 床用電安全

不斷強化員工的責任意識和奉獻精神，培養(yang) 員工對醫院的認同感。強調醫院供電保障的特殊性，讓員工心中時刻繃緊應急保障的弦不放鬆。鼓勵在員工中開展多項技術、管理方麵的創新，如品管圈等。

5照明設計

綜合醫院建築不僅(jin) 包括病房、門診樓、醫技樓等醫療用房，而且也包括各種醫療服務設施，如供應室、真空吸引室、手術室專(zhuan) 用氣體(ti) 站房等。醫院的照明設計不但要滿足各種醫療技術的要求，還要考慮到醫療用房的特殊性。光源的選擇對病人起著重要的心理治療作用，對於(yu) 醫護人員觀察病人的病情、正確診斷治療也有很大的幫助。GB50034—2004《建築照明設計標準》對醫院的照度標準值、統一眩光值（UGR）、顯色指數均有設計標準。照明

光源應選擇光效高、顯色性好的光源，還要滿足規範中規定的功率密度限值，即進行節能設計。為(wei) 提高功率因數，減少頻閃及眩光，克服噪聲對病人的影響，該工程主要場所（如診室、病房、急診觀察室等），采用高顯色格柵熒光燈（T5管）配電子鎮流器，使功率因數cosφ≥0.9；根據功能需要，對特殊場所的照明（如側(ce) 聽室的照明）可采用白熾燈，以減少熒光燈配電感鎮流器產(chan) 生的噪聲影響；眼科暗室采用可連續調光的白熾燈；手術室采用專(zhuan) 用無影燈；手術部清潔走廊、檢驗的細菌培養(yang) 等處，均采用清潔燈具吸頂安裝；血庫、汙物、汙染等處設置紫外線殺菌燈；核廢液處理、柴油發電機房等采用防爆燈具。

5hth下载地址醫院EMS能效管理係統

5.1平台拓撲圖

5.2醫院電力監控解決(jue) 方案

電力監控係統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，並與(yu) 保護設備和遠方控製及其他設備通信，實時掌握供電係統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控係統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀(yi) 表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀(yi) 表，用於(yu) 測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償(chang) 裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源係統狀態進行監測。

 

電力監控係統硬件配置

應用場合

名稱

係列型號

圖片

功能

係統後台

電力監控軟件

Acrel-2000/Z

33

數據的實時采集、數字通信、遠程操作與(yu) 程序拉製、權限管理、車件記錄與(yu) 告營、故障分析、各類報表

通訊層

智能網關(guan)

Anet係列

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8個(ge) RS485串口2kV隔離，2個(ge) 以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳(chuan) 協議、支持多不同數據服務要求，支持斷點續傳(chuan) ，裝置電源:220VAC/DC。

35KV、10KV

微機保護裝置

AM6-x

AM5SE

相間電流速斷保護，相間限*電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩(liang) 段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控製回路異常告警。

35KV\10KV進線側(ce)

電能質量在線監測裝置

APView500

6192c06d2027abc5fae276484deeb26

相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。

35KV/10KV測量

多功能網絡電力儀(yi) 表

APM-520

1d2680370935614b2a0d449bd47e58e

具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質

量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、衝(chong) 擊電流等記錄)、事件記錄功

能及網絡通訊等功能，主要用於(yu) 電網供電質量的綜合監控。該係列儀(yi) 表配有功能豐(feng) 富的DI/DO模塊、AO模

塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關(guan) 狀態監控

35KV\10KV帶電顯示裝置

智能操控裝置

ASD500

ASD320

5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出；

35KV\10KV弧光保護

弧光保護裝置

ARB5-x

主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口；

擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號：

弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域；

35KV\10KV配電櫃

無線測溫

ATE400（PT櫃選用ATE200）

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監測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳(chuan) 輸至ASD320就地顯示，也可以上傳(chuan) 至監控係統。電源分為(wei) 內(nei) 置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫範圍-50℃-125℃，精度±1℃

0.4KV進線

多功能網絡電力儀(yi) 表

APM-520(96外型)

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具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質

量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、衝(chong) 擊電流等記錄)、事件記錄功

能及網絡通訊等功能，主要用於(yu) 電網供電質量的綜合監控。該係列儀(yi) 表配有功能豐(feng) 富的DI/DO模塊、AO模

塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關(guan) 狀態監控

電能質量在線監測裝置

APView500

6192c06d2027abc5fae276484deeb26

相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。

測溫監控裝置

ARTM-Pn-E

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無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊；

無線測溫傳(chuan) 感器

ATE400

00c847d7cad888672b40e9de77f7a18

監測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳(chuan) 輸至ASD320就地顯示，也可以上傳(chuan) 至監控係統。電源分為(wei) 內(nei) 置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫範圍-50℃-125℃，精度±1℃

0.4KV濾波櫃

有源諧波治理係統

AnSin-xxx

ANAPF(整櫃）

有源電力濾波器井聯在含諧波負載的低壓配電係統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償(chang) ，

0.4KV補償(chang) 櫃

有源無功補償(chang) 係統

AnCos-xxx

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低壓無功功率補償(chang) 裝置並聯在整個(ge) 供電係統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控製器控製電力電容器投切進行補償(chang) ,無功功率補償(chang) 裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guan) 、控製器等組成。

補償(chang) 方式:線性補償(chang) ，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償(chang) 效果:≥0.99，可補償(chang) 容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內(nei) 的諧波;自身損耗:≤百分之2，效率:>百分之98;監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監控;具有人性化的人機交互界麵，可通過該界麵看到係統和本體(ti) 的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。

0.4KV饋線

多功能網絡電力儀(yi) 表

APM-510(72外型)

1d2680370935614b2a0d449bd47e58e

具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質

量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、衝(chong) 擊電流等記錄)、事件記錄功

能及網絡通訊等功能，主要用於(yu) 電網供電質量的綜合監控。該係列儀(yi) 表配有功能豐(feng) 富的DI/DO模塊、AO模

塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關(guan) 狀態監控

電氣火災監測模塊

ARCM200係列

ARCM200L正麵

三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩餘(yu) 電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，4路開關(guan) 量輸入，事件記錄，內(nei) 置時鍾，點陣式LCD顯示，2路獨立RS485/Modbus通訊

測溫監控裝置

ARTM-Pn-E

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無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊；

無線測溫傳(chuan) 感器

ATE400

00c847d7cad888672b40e9de77f7a18

合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5安培，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米；

低壓回路

電流互感器

AKH-0.66係列

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測量型互感器，采集交流電流信號

6結束語

醫院的供配電係統設計方案有很多種，設計人員應結合各醫院的實際情況來選擇合適的供配電方案。醫院建設項目中的供配電係統非常重要，係統的安全可靠是醫院安全可靠運行的一個(ge) 重要保障，安全供電關(guan) 係到患者和醫護人員的生命安全。因此，醫院建設項目中的供配電專(zhuan) 業(ye) 技術人員應不斷學習(xi) 、更新知識，與(yu) 國內(nei) 外醫院同行相互交流、溝通、學習(xi) 和探討，總結經驗教訓，這樣才能使醫院的供配電係統建設更加規範和科學，為(wei) 臨(lin) 床醫療業(ye) 務工作的開展提供有力的保障。

參考文獻：

  1. 中國建築設計研究院.JGJ312-2013醫療建築電氣設計規範[S]中國建築工業(ye) 出版 社，2013

  2. [2]中國建築東(dong) 北設計研究院.JGJ16-2008民用建築電氣設計規範[S]中國建築工業(ye) 出版社，2008

[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06版．

[4]hth下载地址用戶變電站變配電監控解決(jue) 方案2021.10