大型综合医院建筑供配电系统设计

徐 峰 峰

(筑博设计股份有限公司上海分公司, 上海 200070)

0 引 言

随着“健康中国2030规划”的推进,提升医疗系统服务能力,建立智慧高效的医疗卫生服务体系基础设施成为各地区、部门的重要建设目标。在国家政策的支持下,新建医院项目有所增加,功能完善的现代化综合医院更符合当下需求,成为省、市(县)各地医疗设施的建设目标。

综合医院建筑是最复杂的民用建筑之一,涉及的用电设备种类繁多,用电要求各异,供电可靠性要求高于一般民用建筑[1-2],因此,如何保障用电安全显得尤为重要。本文结合深圳某大型综合医院项目,对综合医院建筑的供配电系统设计进行分析和梳理,以期能给电气同仁提供借鉴。

1 项目概况

某项目位于深圳市龙岗区,总建筑面积大约60万m2,其中地上建筑面积约48万m2,地下建筑面积约12万m2。地上建筑由1#～8#楼组成,其中,1#楼为急诊急救中心,地上12层,建筑高度为63.3 m;2#、3#楼均为病房楼,其中2#楼地上23层,建筑高度为88.25 m;3#楼地上24层,建筑高度为92.25 m;4#、5#和6#楼为门诊医技综合楼,地上9层,建筑高度为49.6 m;7#楼为城市客厅钢结构天幕及钢结构连廊;8#楼为科研综合楼,地下3层,地上22层,建筑高度为92.15 m;各楼栋地下室均连通,共2层,地下1层为商业、餐饮、设备用房、机动车停车库等,地下2层为平战结合全埋甲类民防工程,平时功能为小型汽车停车库,设备用房、丙类库房等。地上各楼栋(1#～6#、8#)均为一类高层公共建筑,耐火等级一级。医院效果图如图1所示。

图1 医院效果图

2 供配电方案设计

2.1 负荷分级

设计之初,用电负荷等级的确定尤为重要。首先,应确定医院的等级,按照《医院分级管理标准》,医院经过评审,可分为三级。该项目确定为三级医院,医疗场所、医用设备以及脱离医疗功能以外的其他用电负荷应参照JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》、GB 50016—2014《建筑设计防火规范》等相关规范中的电气条文进行分级[3-7]。

2.2 供电电源及高压供电系统

该工程为三级甲等综合医院建筑,有大量的一级及特别重要负荷,根据相关规范要求,应采用双重电源供电,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏,以保证一级负荷的用电需求。由于建筑体量大,装机容量经计算为59 100 kVA,而深圳地区规定报装容量超过40 000 kVA时应采用110 kV电压供电,即需在地块内设置110 kV变电所为项目供电。项目前期经过与建设单位、当地供电部门积极沟通协调,最终确定在该项目附近、地块红线范围以外设置1座110 kV变电所,由供电部门提供6路10 kV电源供电。10 kV电源分3组引入(每组电源均满足双重电源要求),以电缆埋地方式进入建筑物地下一层的两个市政开关站,再放射式分配至各单体变电所。高压采用分段单母线方式运行,每组10 kV双电源中间设置联络开关,平时分列运行,互为热备用;当其中一电源故障时,通过手动方式投入母联开关,由另一电源承担本组10 kV电源供电范围内的全部一、二级负荷。高压供电系统示意图如图2～图4所示。

图2 高压供电系统示意图一

图3 高压供电系统示意图二

图4 高压供电系统示意图三

2.3 变配电所设置

根据院方同步建设、分期开放的使用要求,同时兼顾供电半径、用电负荷性质、业态分布等因素综合考虑,该工程市政开关站、10 kV中压配电室均设于一期范围内,10/0.4 kV变配电所按楼栋设置,各变电所容量及供电范围如表1所示。

表1 各变电所容量及供电范围

2.4 低压配电系统

低压配电系统采用分段单母线的接线方式,同组变压器低压侧设置手动低压联络开关,平时2台变压器分列运行,低压主进线开关与联络开关之间设电气及机械联锁。当其中一台变压器故障或检修时,由另一台变压器保证本组变压器的全部一、二级负荷供电。一级负荷及特别重要负荷采用来自两台变压器不同母线段的两个专用回路供电;二级负荷采用双回路或专用单回路放射式供电;三级负荷采用单电源单回路供电。

为降低大型设备启动对低压系统的影响,制冷机房低压冷水机组及配套冷热水泵等在机房附近设置专用变电所,由专用变压器放射式供电。

2.5 应急电源

按JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》要求,该工程应设应急柴油发电机组作为应急电源。结合项目各单体建筑的分布以及变电所设置的部位等情况综合考虑,该工程共设置4座0.4 kV柴油发电机房,每座发电机房内均设置2台1 200 kW发电机组,为工程一级负荷中的特别重要负荷、部分一级负荷(如消防负荷、计算机网络系统、安防系统、医用电梯等)提供连续供电保障。1#柴油发电机房服务于1#楼、4#～6#楼,2#柴油发电机房服务于2#楼,3#柴油发电机房服务于3#楼,4#柴油发电机房服务于8#楼;8#楼信息中心按B级数据中心设计,按GB 50174—2017《数据中心设计规范》要求,同时结合院方信息科建议,4#柴油发电机房专设1台性能等级G3的发电机组供8#楼信息中心专用,进一步提高医院数据机房的供电可靠性。

由于地形原因,室外无处放置埋地油罐,设计之初经现场勘查,项目周边有多处油库,燃油来源可靠,运输也较为方便;结合初步设计阶段项目评审专家意见,该工程各柴油发电机房每间储油间内设置1 m2日用油箱,发电机房外预留注油口;日用油箱可满足机组运行3 h供油需求,通过与当地燃油供应商签订应急供应合同,应急时由燃油供应商派油车驻医院供油,满足不少于24 h的运行时间需求[8-9]。

3 主要医疗场所及医疗设备供电措施

参照JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》负荷等级划分以及备用电源自动恢复时间的规定,该工程要求自动恢复供电时间不超过15 s的医疗场所及设施均采用双电源供电,其中要求自动恢复供电时间不超过0.5 s的用电负荷按功能区域分别集中设置在线式UPS;大型医疗设备采用专用回路放射式供电,部分医疗设备(如医用磁共振成像设备、回旋加速器等)其设备主机和水冷机组分别从变电所引出专用双回路供电;主要医疗用房供电措施如表2所示。大型医疗设备供电措施如表3所示。

表2 主要医疗用房供电措施

表3 大型医疗设备供电措施

4 结 语

综合医院建筑是一类特殊的公共建筑,医疗工艺流程和医疗功能复杂,用电负荷大,且一、二级负荷用电量占比高,各种医疗设备对供电系统的可靠性及稳定性要求高。为确保医务人员工作的正常开展,在供配电系统设计时,不仅要满足规范中的负荷分级,还要兼顾供电中断后不同的医疗场所及设施的自动供电时间的要求。同时,还应在供电端或设备就地采取适当措施提高电能质量,为医院的精密医疗设备、数据信息资料提供更好保障。