解放军总医院群体工程电气设计

中国中元国际工程公司 王 漪/涂 路/奚传栋

解放军总医院是全军规模最大的综合性医院，集医疗、保健、教学及科研于一体，是国家最重要的保健基地之一。医院分为东西两个院区,西院区为干部保健基地，东院为服务全军及地方的综合医院。

本项目总建筑面积为37.2万m2，包括东西两个院区的建设：西院区的9051工程，新建面积为9万m2,由门诊医技楼、西区病房楼及南区病房楼组成；东院区新建总建筑面积为28.2万m2,其中外科大楼工程建筑面积12万m2，设普通外科病房1350床，47间手术室，ICU 70床；肿瘤中心工程建筑面积3.2万m2，设肿瘤病房350床，血液病房20床，43台大型医疗设备；内科大楼工程建筑面积13万m2，设内科病房1350床。扩建完成后，两院建筑面积共71.7万m2。项目总投资约40亿人民币。下面主要对该项目强电设计的有关内容进行介绍。

1 安全、可靠及先进的供电系统

1.1 三路10kV市政电源系统

为保证供电可靠性，东院和西院各从市政供电部门引入了三路10kV电源。三路电源互相闭锁、互为备用，每路均能给另外两段母线供电，在发生故障停电情况下能自动投入备用电源，大大提高了供电可靠性。

西院为中央首长的医疗保健服务，为特别重要的用电。采用三路10kV的供电系统能满足N-2的可靠性，即全部三路电源有200%的电量冗余，即使出现极小概率的重大故障，造成了两路10kV电源停电也能满足全部用电负荷需求；东院是一级用电，且总建筑规模巨大。采用三路10kV供电系统能满足N-1的可靠性，即如果全部三路电源中任意一路失电，另外两路还可满足全部用电的需要。

从图1主接线图可知东院变压器总安装容量为34 550kVA，西院变压器总安装容量为11 460 kVA，电量差距大。虽然同样采取了三路供电的主接线方式，但意义不同：对于东院能满足电源N-1的可靠性要求且解决了10kV系统的容量瓶颈；对于西院则考虑了特殊的高可靠性，这也是特别重要用电户的普遍要求。这种做法对用10kV系统为超大规模建筑（群）供电的容量限制问题提供了一种解决方案。因传统的双路10kV系统的供电容量一般不超过1.5万kW，当建筑（群）规模很大时，在一路停电情况下另一路不能满足全部一级和二级负荷的容量需求，以往经常通过设置两个相对独立的双路10kV系统来解决问题，这样做必然增加投资、占用更多电网资源、提高管理成本。采用三路10kV系统比较好地解决了这个问题。

为了使电力系统能可靠运行，设置了一套先进的微机继电保护及监控系统，解决了三路10kV系统复杂的继电保护整定和闭锁设置问题，对高、低压电气设备，电能参数进行实时监控。做到故障时能快速反应、迅速排除，恢复供电快捷高效。

1.2 应急柴油发电机组

东院各建筑物规模大且建筑间距较大，因低压线路的供电半径有限，在各建筑物中分别设置柴油发电机作为自备应急电源。当市电均失去时，由应急发电机15s内自动起动且带负荷，保证重要一级负荷持续可靠供电。西院各建筑物规模小且相对集中，集中设置柴油发电机作为自备应急电源为所有新建建筑物供电。

本工程在柴油发电机设计上还考虑了方便设备运输、进排风通畅、烟气高空排放、减震降噪和高度自动化控制等因素。因内科和外科大楼工程的规模均超过12万m2，各设置柴油发电机为容量1 000kW。而按照消防规范要求只能设置1m3日用油箱，所以如果发生长时间市政停电，日用油箱将面临油料不足的问题。所以设计中还专门在方便的位置设置了外接输油管路，为建筑物内部的容积仅1m3油箱供燃油，保障了自备发电机能够长时间持续供电。

2 集中式UPS电源系统

设计采用了新做法，在医疗建筑物中集中设置UPS电站，对手术部、重症监护病房和西院一类干部病房等除了采用双路市电在末端切换外，还采用在线式UPS电源供电，当其他电源失电时做到0秒切换，不间断供电。

2.1 集中式UPS电源系统的优势

东院外科大楼工程的中心手术部有47间手术室，并有多个重症监护病房单元，是全国规模最大、技术最先进、要求最高的手术部，其中包含了术中核磁、术中导管、术中放疗及术中机器人等世界领先的技术。为确保供电可靠，将UPS设备集中设置在靠近手术部的UPS电站，而并非按传统的做法将UPS分散设置在各手术室。集中设置UPS电站克服了以往传统做法总安装容量大、故障点多、维护困难、造价高的缺点，对于超大规模的手术部，这些缺点尤为突出。因手术部和重症监护病房单元都是洁净区域，出入管理非常严格，使得后勤部门的日常维护操作或突发故障时进入抢修极为不便。而集中式UPS电站靠近手术部，但属于非净化区域，更便于人员出入及维护。

2.2 集中式UPS电源系统的经济效益

集中设置UPS时容量计算应考虑同时系数，规模越大的手术部或重症监护病房单元，其同时系数越低，总容量下降越多；UPS单机的容量越大，其单位kVA的造价也越低；综合以上两个因素，在经济性方面集中式UPS电站比分散UPS设置的优势明显。另外，UPS频频发生故障的主因是设备本身长期发热，一般使用3～5年UPS就开始出现各种故障。工程为集中UPS电站配置了专用机房空调，确保UPS设备在适合的温湿度下工作。从2007年至今，UPS电站零故障率的运行实践表明，这种做法非常成功。

表1为设置集中式和分布式UPS电站的经济对照表，初始投资节约近50%。如果考虑蓄电池的使用寿命延长，经济性更佳。

表1 解放军总医院外科大楼手术部UPS配置经济比较

3 智能照明控制系统（EIB）

本工程利用智能照明控制系统（EIB），解决了风机盘管的集中和三速控制。

大面积公共空间的风机盘管数量较多，如果就近设三速开关采用一对一的控制方式既不美观也不合理，应当在值班室集中管理控制。本工程采用智能照明控制系统（EIB）对风机盘管进行控制，结合三速开关的控制原理，用EIB系统的控制方式来实现成组盘管的三速控制。这样在公共场所取消了大量三速开关，统一在值班室对多组盘管进行三速控制。

4 高干病房配电设计

一类病房为最高标准的病房。每套病房设置了两个配电箱，一个为生活用电、另一个为医疗用电。生活用电采用放射式双回路供电，其中一路与自备发电机联络；医疗用电除采用放射式双回路供电且配套UPS外，还采用了医用IT系统供电，保证供电的高度可靠和安全。二、三类病房配电与一类病房有一定的差别，但可靠性也极高。分别设置生活用电和医疗用电配电箱，双路电源分别引自竖井照明干线和医疗设备干线，两根干线引自不同的变压器且医疗干线与自备发电机联络，两条干线互为备用，保证供电的可靠性。

5 绿色节能的设计理念

5.1 采用绿色照明

本工程包括门诊、病房、治疗、大型医疗设备及手术室等各种医疗服务设施。照明光源均选用三基色节能型荧光灯管；灯具选用漫反射系列，并且配套高品质、低谐波的电子镇流器。力求无眩光、无噪声、低能耗和高显色性。在病房的照明设计中采用暖色调光源，营造出一个温馨舒适、宁静和谐的环境；其他场所体现医疗环境洁净、明亮、舒适和照度适宜的特点。

医院有大量的公共空间除充分利用自然光照明外，部分照明采用智能照明系统集中控制和管理，根据时段及场景变化需求进行灵活调节，大大降低了公共能耗。

5.2 采取谐波治理措施

医疗建筑中存在大量的高次谐波源，如灯具及医疗设备等。如不治理会影响电器及医疗设备的正常运行，也会在供配电线路上造成不必要的损耗。设计中在变电所设置了L-C无源滤波系统，限制高次谐波流向电力系统；在配电线路的设计上把医疗设备用电与其他用电严格分开，防止照明灯具等谐波源产生的高次谐波串入医疗用电系统中。

5.3 采取有效的电气节能措施

选用新型SCB系列树脂绝缘干式变压器，降低变压器运行的铜耗和铁耗；因昼夜电压波动较大，设计还采用了有载调压型干式变压器；变电所及电气竖井靠近负荷中心设置，保证设备的用电质量且配电线路距离最短、节约铜材；选用节能环保型柴油发电机组，发电机房尽量靠近变电所设置，对柴油发电机进行减震、降噪和烟气排放处理。

变电所低压屏装设低压电力电容器自动补偿无功功率，将功率因数提高至0.95，减少由无功功率引起的不必要的电能损耗。

6 重视电气安全

6.1 医用IT系统的应用

医用IT系统用于确保用电的安全。现在医疗技术越来越多地依靠电子医疗器械来对病人进行诊断和治疗，当这些医疗器械的绝缘被破坏时，病人就可能遭到电击。分析表明，当用电设备对人体心脏直接漏电大于10uA 时，即可造成心脏骤停死亡。因此，在医院的2类场所采用了医用IT系统。

在西院的一类病房应用医用IT系统是一种新的做法。按国家规范规定，手术室及ICU病房才需要设置医用IT系统。而解放军总医院一类病房由于住院病人的特殊性，病床附近将会有多种医疗用电设备，这些设备的配置标准往往高于普通的ICU病房，所以有必要采用这种特别安全的医用IT系统供电方式。

6.2 重视等电位连接

等电位连接是安全用电的一项最基本的要求。将共用接地体、进出建筑物的公用设施的金属管道和保护地母排（PE）可靠连接形成总等电位连接；手术室、各种诊疗室及病房、卫生间、浴室等处均做局部等电位连接。

6.3 采用雷电电涌及操作过电压保护

采取各种过电压保护措施，在配变电所10kV电源进线上装设避雷器，防止雷电波侵入；在变压器出线柜上装设避雷器防止操作过电压；变压器低压侧进线柜亦装设电涌保护器SPD；在安防和建筑设备监控设备、数据交换设备、UPS设备、火灾自动报警装置及其他控制装置等的末端配电箱装设SPD。

6.4 设置漏电火灾报警系统

为防电气火灾，根据消防规范要求，设置漏电火灾报警系统。在电气竖井的照明总箱和应急照明箱设漏电火灾报警系统装置，动作于报警而不跳闸，将报警信号发送至消防控制中心，提前预报火灾隐患，防患于未然。