安科瑞 劉秋霞
摘要：醫(yī)院供配電系統(tǒng)關(guān)系著整個醫(yī)院的正常運行，一旦出現(xiàn)故障將會對病患的安全造成威脅?；诖?，本文就大型綜合醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計進行深入探討，以期為其他類似醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計提供借鑒。
關(guān)鍵詞：負荷等級；供電；配電；不間斷電源
0引言
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，廣大人民群眾生活水平逐漸提高，健康意識逐步增強，對醫(yī)療服務的需求也逐步增加。為滿足廣大人民群眾日益增長的醫(yī)療需求、保證醫(yī)療服務質(zhì)量，許多醫(yī)院開始進行新建或改擴建工程。筆者結(jié)合大型醫(yī)院供配電系統(tǒng)建設(shè)和運行管理的實際體會，對醫(yī)院建設(shè)項目中的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案進行探討。
1大型綜合醫(yī)院供電的基本特性分析
（1）可靠性。供電的可靠性是供電質(zhì)量的一個重要指標。正規(guī)的大型醫(yī)院對供電的可靠性有著非常高的要求，如果醫(yī)院的供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使電力供應中斷，很可能造成嚴重的后果。
（2）連續(xù)性。正規(guī)大型醫(yī)院的用電負荷都比較大，因為醫(yī)院可能每一分鐘都有重要的手術(shù)，這也對供電的連續(xù)性提出了很高的要求。通常情況下，醫(yī)院都有兩個以上的高壓電源供電和發(fā)電機組，就是為了保證電力供應的連續(xù)
性。
（3）復雜性。醫(yī)院就如同一個復雜的小社會一般，供電系統(tǒng)與醫(yī)院的醫(yī)療服務活動之間存在著這樣或者那樣的復雜聯(lián)系，國家對手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等場所的供電做了特別規(guī)定，其目的就是為了確保這些場所供電的連續(xù)性，從而更好地為病人進行診療服務。
（4）穩(wěn)定性。這里穩(wěn)定性和上文中的可靠性不同，其主要是指醫(yī)療設(shè)備對電源和電壓的穩(wěn)定性要求。對于不同的醫(yī)療設(shè)備，要采用相應的穩(wěn)壓等設(shè)備，確保電源和電壓的穩(wěn)定性。
2工程概況
該工程為某綜合性三級甲等醫(yī)院，建筑面積為79567m2，其中地下30257m2，地上49310m2。建筑樓包括地下3層，地上2座塔樓，分別為15層的病房樓和9層的門診樓。地下整體連通，地上1～4層連通。地下3層為汽車庫、庫房，局部設(shè)戰(zhàn)時醫(yī)療救護站；地下2層為供應、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層為放療，包括CT、X光室、鉬靶、數(shù)字胃腸、MRI、職工食堂、廚房。醫(yī)院首層為門急診部、藥房和掛號處；2層為透析室、門診部；3層為產(chǎn)房、ICU、檢驗科室；4層為手術(shù)部、病理科、內(nèi)鏡（手術(shù)部設(shè)備層為手術(shù)部的凈化空調(diào)機房）；5～6層為病房、門診部；7～9層為病房、行政辦公；10～14層為病房；15層為特需病房。
3供電系統(tǒng)
（1）負荷分類
醫(yī)療建筑用電負荷根據(jù)供電可靠性要求及中斷供電對生命安全、人身安全、經(jīng)濟損失等所造成的影響程度進行分級。根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ312-2013中，表《醫(yī)療建筑負荷分級》和《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008中附錄A《民用建筑中各類建筑物的主要用電負荷分級》的相關(guān)規(guī)定，本工程中的用電負荷等級劃分如表1所示。
（2）負荷容量
對于通風、空調(diào)、水泵、電梯、扶梯等用電設(shè)備按相關(guān)專業(yè)工藝所提供的設(shè)備安裝容量進行負荷統(tǒng)計，其備用設(shè)備容量不計入在內(nèi)；對于照明等設(shè)備用電負荷按規(guī)范照度標準、單位容量法和具體方案進行負荷統(tǒng)計。
本工程設(shè)備安裝總?cè)萘繛?0555.00kW，計算有功功率8351.50kW，視在功率9279.44kVA。其中病房樓變電室內(nèi)設(shè)備安裝容量為4203.65kW，計算有功功率3152.74kW，視在功率3503.04kVA，采用二臺2000kVA干式變壓器；門診變電室內(nèi)設(shè)備安裝容量3193.00kW，計算有功功率2362.00kW，視在功率2624.44kVA，采用二臺1600kVA干式變壓器；冷凍機房變電室內(nèi)設(shè)備安裝容量3319.00kW，計算有功功率2899.80kW，視在功率3222.00kVA，采用二臺
2000kVA干式變壓器。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
為了滿足醫(yī)院負荷的電源要求，需由市政引來兩路獨立的電源。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
為滿足負荷中特別重要負荷的供電，根據(jù)規(guī)范的需求應設(shè)置應急電源。采用柴油發(fā)電機組作為第三電源。
負荷采用兩路市電自動切換后供電，ATS（雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)）從接收指令到完成指令，一般轉(zhuǎn)換時間在1s內(nèi)，可滿足規(guī)范要求。但對于負荷中特別重要的負荷（如手術(shù)室、ICU、重癥監(jiān)護病房、搶救室等），雖有發(fā)電機組作為第三路應急電源，但其起動時間一般在15s內(nèi)，尚不能滿足該類負荷恢復供電時間（t≤0.5s）的要求，故還需設(shè)置UPS作為應急柴油發(fā)電機組起動時的不間斷電源。根據(jù)該工程負荷分布的特點，采用集中與分散相結(jié)合的方式設(shè)置不間斷電源。
在手術(shù)室的技術(shù)層內(nèi)，由于負荷中特別重要的負荷比較集中，設(shè)置了手術(shù)室、ICU、CCU、重癥監(jiān)護病房的UPS，該套UPS納入電能管理，采用專用的UPS空調(diào)，方便今后醫(yī)院的管理。首層急診搶救室距離手術(shù)室設(shè)備層較遠，如果將UPS設(shè)置于手術(shù)室的設(shè)備層內(nèi)，線路較長，損耗較大，不經(jīng)濟，應在其就近配電間內(nèi)設(shè)置搶救室的專用UPS。
檢驗科內(nèi)有大型生化儀器類負荷，其負荷等級并不屬于負荷中特別重要的負荷，不需另設(shè)應急電源，但其允許恢復供電時間很短（t≤0.5s），市電切換時間不能滿足其工藝要求，故仍需設(shè)置不間斷電源，因此，檢驗科內(nèi)設(shè)置了大型生化儀器使用的UPS。對于病房內(nèi)大量分散使用呼吸機的情況，設(shè)置集中的UPS不經(jīng)濟，也不現(xiàn)實，因此如病房呼吸機類分散的小容量重要設(shè)備，設(shè)計時要求業(yè)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(shè)置4臺10/0.4kv變壓器，容量分別為2×1600kvA、2×1250kvA，單位安裝指標為72VA/m2。其中TA、TC變壓器為專用的照明、電力變壓器；TB、TD變壓器為空調(diào)、醫(yī)技設(shè)備變壓器，另選擇1臺1000kW的應急柴油發(fā)電機組作為應急電源。變電所內(nèi)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(jīng)由人體任何部位，通過限制可能流經(jīng)人體的電流，使之小于電擊電流。在故障情況下，若觸及外露可導電部分，可能引起流經(jīng)人體的電流大于電擊電流時，能在規(guī)定的時間內(nèi)自動斷開電源；若發(fā)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時，能在規(guī)定的時間內(nèi)自動斷開電源。（二）建立完善的規(guī)章制度，嚴格管理勞動紀律
建立和完善巡視檢查、交接班、設(shè)備缺陷管理等一系列的規(guī)章制度，嚴格執(zhí)行操作票制度。操作人員持電工進網(wǎng)作業(yè)許可證上崗，倒閘操作和停送電操作在指令長的監(jiān)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范圍，建立人人崗位責任制。嚴肅勞動紀律，杜絕習慣性違章操作。
（三）加強專業(yè)技能培養(yǎng)，打造應急能力強的保障團隊
配電系統(tǒng)值班操作人員熟練掌握高低壓配電系統(tǒng)一次接線圖，知曉各饋線開關(guān)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復蘇術(shù)（CPR）。
（四）培養(yǎng)員工責任意識，保障臨床用電安全
不斷強化員工的責任意識和奉獻精神，培養(yǎng)員工對醫(yī)院的認同感。強調(diào)醫(yī)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松。鼓勵在員工中開展多項技術(shù)、管理方面的創(chuàng)新，如品管圈等。
5照明設(shè)計
綜合醫(yī)院建筑不僅包括病房、門診樓、醫(yī)技樓等醫(yī)療用房，而且也包括各種醫(yī)療服務設(shè)施，如供應室、真空吸引室、手術(shù)室專用氣體站房等。醫(yī)院的照明設(shè)計不但要滿足各種醫(yī)療技術(shù)的要求，還要考慮到醫(yī)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，對于醫(yī)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《建筑照明設(shè)計標準》對醫(yī)院的照度標準值、統(tǒng)一眩光值（UGR）、顯色指數(shù)均有設(shè)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(guī)范中規(guī)定的功率密度限值，即進行節(jié)能設(shè)計。為提高功率因數(shù)，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(zhèn)流器，使功率因數(shù)cosφ≥0.9；根據(jù)功能需要，對特殊場所的照明（如側(cè)聽室的照明）可采用白熾燈，以減少熒光燈配電感鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的噪聲影響；眼科暗室采用可連續(xù)調(diào)光的白熾燈；手術(shù)室采用專用無影燈；手術(shù)部清潔走廊、檢驗的細菌培養(yǎng)等處，均采用清潔燈具吸頂安裝；血庫、污物、污染等處設(shè)置紫外線殺菌燈；核廢液處理、柴油發(fā)電機房等采用防爆燈具。
5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
5.1平臺拓撲圖
5.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設(shè)備和遠方控制及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。
電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺 | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序拉制、權(quán)限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表 |
通訊層 | 智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列 |
| 8個RS485串口2kV隔離，2個以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據(jù)服務要求，支持斷點續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。 |
35KV、10KV | 微機保護裝置 | AM6-x |
| 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，控制回路異常告警。 |
35KV\10KV進線側(cè) | 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 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(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)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，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35KV/10KV測量 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的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(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 |
35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲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、人體感應、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、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個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、11個跳閘出口； 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： 弧光探頭，可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域； |
35KV\10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400（PT柜選用ATE200） |
| 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ |
0.4KV進線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520(96外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的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(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 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(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)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，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ | |
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償， |
0.4KV補償柜 | 有源無功補償系統(tǒng) | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。 補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內(nèi)的諧波;自身損耗:≤百分之2，效率:>百分之98;監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監(jiān)控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質(zhì)量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設(shè)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(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-510(72外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計、電能質(zhì) 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的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(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控 |
電氣火災監(jiān)測模塊 | ARCM200系列 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時鐘，點陣式LCD顯示，2路獨立RS485/Modbus通訊 | |
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66系列 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
6結(jié)束語
醫(yī)院的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案有很多種，設(shè)計人員應結(jié)合各醫(yī)院的實際情況來選擇合適的供配電方案。醫(yī)院建設(shè)項目中的供配電系統(tǒng)非常重要，系統(tǒng)的安全可靠是醫(yī)院安全可靠運行的一個重要保障，安全供電關(guān)系到患者和醫(yī)護人員的生命安全。因此，醫(yī)院建設(shè)項目中的供配電專業(yè)技術(shù)人員應不斷學習、更新知識，與國內(nèi)外醫(yī)院同行相互交流、溝通、學習和探討，總結(jié)經(jīng)驗教訓，這樣才能使醫(yī)院的供配電系統(tǒng)建設(shè)更加規(guī)范和科學，為臨床醫(yī)療業(yè)務工作的開展提供有力的保障。
參考文獻：
中國建筑設(shè)計研究院.JGJ312-2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S]中國建筑工業(yè)出版 社，2013
[2]中國建筑東北設(shè)計研究院.JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S]中國建筑工業(yè)出版社，2008
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
