医疗建筑供配电设计的相关要点

郑勇

（太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002）

调查数据表明，我国的人口老龄化发展成为了不可逆转的趋势，因而社会各界越来越关注医疗养老问题，医疗养老的需求使得我国各地都投入了更多的人力物力去建设大型医疗建筑与养老公寓设施。大部分政府会出台一定的优惠政策，以此激发建筑企业的参与兴趣，使其能够主动加入医疗建筑的建设实践中。然而相较于其他建筑，医疗建筑具有较多的不同之处，其施工质量关系着病人这个特殊群体的生命安全，一旦出现问题，必定会导致不可挽回的严重后果。特别是在医疗设备持续优化升级的推动下，医疗建筑要求供配电达到更高的技术水准，从而大幅度提高供配电的安全性和稳定性，更好的为病人提供服务。

1 医疗建筑对供配电的要求

医疗建筑不同于其他建筑，其对供配电的要求是更高的，与此同时，在社会经济飞速发展的背景下，随着医疗设备的不断优化升级，医疗建筑对供配电的特殊要求也在一直升高。现阶段，医疗建筑对供配电的要求主要涉及以下几个方面：首先，因为医疗建筑拥有庞大的日人流量，同时每天的物流量也同样不小，使得医疗场所的供电系统在运行的过程中主要包括三种供电需求，即一般负荷、重要负荷、应急负荷。在这种情况下，医疗建筑的低压配电系统不仅要与日常用电需求相符，并且还应当达到以上三点供电要求；其次，医护人员在救治病人时，会运用众多的医疗设备，而运行中的医疗设备是不允许中途断电的，如果中途断电造成医疗设备骤然停止，会严重威胁病人的生命安全的。因此，施工人员在设置医疗建筑的电源的过程中，需要为重要的医疗设备安装备用电源，以此确保一旦发生意外断电，可以及时恢复供电，为医疗设备的顺利运转提供保障；再次，医生通过医疗电气设备为患者进行诊疗时，会直接接触病人的身体，所以为了进一步确保病人的生命安全，医疗场所的供配电一定要可以有效防止出现宏电击和微电击的现象；最后，因为一些医疗设备的精密程度比较高，所以对供电质量的要求更为严格。在实践中，工作人员应当以具体情况为依据应用合理的方法予以处理。

2 科学设计供电方案

2.1 设计方案

以二、三级医院举例

第一种供电方案：主要使用专线供电的方式，从上级不同的城市区域高压电网环网柜各引出一条电源，要求均为10kV，将这两条电源充作彼此的备用电源，满足两路10kV高压双重电源供电要求。由此可见，一旦其中一条电源发生供电骤停的情况，另一条电源可以替代承担医疗场所中的全部的二级负荷以上用电。如果两路电源在同一时间出现供电停止的问题，关乎病人的生命安全的重要场所，包括急诊产房、重症监护室、早产儿室以及手术室、血透室等处的一级负荷转为柴油发电机来进行担负。该供电方案要求当地的供电条件达到较高的水平，而目前，我国部分供电条件较差的地区只有一个变电所，因此不能实现两路专用电源。

第二种供电方案：采用一条10kV的专用电源，并且选择柴油发电机来作为备用电源。由于不存在另一条10kV专用电源，若是常用电源发生停止供电的现象，此时将由柴油发电机来承担全部的二级负荷以上的用电。在此方案中，要求柴油发电机的容量足够大，不仅可以提供医疗场所内的一级负荷用电，还能够承担二级负荷用电。然而柴油发电机的储备箱油量会随着其容量的增加而提高，一旦油量多于1m，此时工作人员应当设计室外地埋油罐来满足储存需求。

2.2 对比两种供电设计方案

从表面上来看，上述两种设计方案的区别在于相差一路10kV高压供电电源，然而就实际而言，两种方案之间存在非常大的差异，而这些不同之处会直接影响建筑方案，继而造成建筑方案的不同。所以，在正式开始建设医疗场所前，医院和施工企业必须要及时向供电局按照第一种供电方案申报，之后再以供电局的审批意见为依据科学的设计供配电方案。但是在部分医疗建筑施工中，院方与施工方都不重视此项申报，结果导致临近供电才清楚当地的供电条件与设计不符，继而引发改动供电方案、调整建筑设计、施工拖延等情况，而此时已经建成的土建会影响后续施工，严重时还需要推翻已完成的土建重新施工，这样会给工程建设带来严重的负面影响。

3 医疗建筑供配电设计的相关要点

3.1 供电电源设计要点

首先，市电电源进线为两路10kV高压双重电源供电，提供应急电源的柴油发电机房必须要设置在距离门诊部、病房与医技部等处较远的地方。若是医疗场所的条件不充足，需要在门诊部或医技部等地安置柴油机机房，此时工作人员应该积极采取有效手段降低噪音污染。调查数据显示，对于城市环境而言，在白天，应当将0类标准噪声控制在50dB，而晚上应该控制在40dB。

其次，工作人员应该严格依照下列标准来选用柴油发电机组：1）在设置机组时，需要遵循集中原则，确保总容量能够满足医用需求，换言之，就是柴油发电机组的总容量应该是应急照明、重要负荷及最大单位的消防器材分区的电量需求的总和；2）不仅需要为机组配备电压调节和电源快速启动装置，还应该设置电源切换等自动装置；3）对三级以上医院来说，发电机组的储存供油时间应当保持在24h以上，但是位于机房内部的储油室的储存供油时间最好不要超过8h。

最后，如果医疗场所的供配电符合下列条件，则需要安装在线型的UPS装置。1）重症监护病房及手术室等地方，此外，还有需要持续为医疗设备供电的场所；2）能够中断供电的电子照明信息系统的负荷，其中要求供电的中断时间是毫秒级别；3）UPS应该应用“N+1”的安全模式，由多机组与多模块共同组成，从而为在线检修及维护提供便利；4）UPS输出的功率因数需要不得小于0.8，与此同时，谐波电流应该符合国家相关的I级标准，并电压的畸变率也要求满足此条件；5）若是安装柴油发电机组来应对紧急情况，应当保证UPS装置的供电时间在15min以上；6）如果是两路市电电源，工作人员应该选用PC级转换开关，同时还需要确保配电系统内部的保护装置能够予以完美的协作。

3.2 供配电系统设计要点

首先，对于一些大型的、复杂程度较高的医疗设备，例如X光机与核磁共振机等，通常需要安装专用的变压器提供用电，除此之外，还可以选用供电专线实施独立供电，以此将谐波对电力系统的影响降至最低。值得注意的是，供电线路的电压降应该与电力设备的运行标准相符；其次，若是放射科运行负荷的最大值超过160KVA，此时应该在场所周边安装单用的配电变压器；再次，对于二级及以上医院来说，需要为变配电站安装适宜的监控装置。在实践过程中，要求监控系统包括以下功能：第一，遥测功能，不仅需要监测高压进出线的电压、电流和功率因数等数值，还应该可以测量变压器的温度和低压进线的相关数据，此外，还要对柴油发电机组的运行情况进行监控，并监测油箱的油位，与此同时，还要测量机柜温度、0.4kV零序电流等；第二，遥信功能，既涵盖了高压进线、馈线及装置故障报警、跳闸报警、记录时间等功能，还需要负责变压器的超温报警。另外，还要求执行低压进出线的开关故障以及跳闸报警、柴油发电机组的运行故障报警、UPS装置故障报警等功能；第三，遥控功能。该项功能主要用于监控变配电站中的线路和设备的运行状态，同时要求设置短路故障的继电保护装置和设备运行异常的保护器。电子监控系统在运行时，通信控制层不仅需要完成采集、整理和储存信息的环节，并且还要将上位机发出的控制口令转达给每个对应的设备。若是变配电站的条件水平低，在对高低压配电器展开控制的过程中，工作人员需要利用开关柜来进行就地操作；最后，遥调功能，能够在线调节低压保护的定值与时限。除上述内容外，还涉及导体的选择问题。实际在铺设室内线缆时，二级以上医院可以使用低烟、无卤阻燃式。而对于一级及以下的医疗场所，低烟、无卤阻燃式是最好的选择。

3.3 医疗建筑配电安全设计要点

1）TN系统的安全防护措施。在选择TN—C—S系统的情况下，施工人员需要在电源进线的位置设置PEN线，PEN线由PE线与中性线组成。在1类医疗场地中，需要在32A及以下末端回路的自动断开电源位置设置RCD动作，RCD动作需要满足I△n≤30mA的要求，而在其他回路中则不需要设置RCD。这些回路主要包括X光机电源、手术台电源以及其他普通电气设备；2）IT系统的安全防护措施。对于2类医疗场所而言，手术台附近存在“患者区域”，这个区域一般为手术台附近水平距离1.5m、高2.5m的范围内。在2类医疗场所的“患者区域”中，由于需要使用来维持患者生命以及进行手术的电气设备，因此需要为其选择IT系统供电；3）医疗IT系统安全防护措施。再医疗场所中，应用的IT系统主要由隔离变压器、绝缘监视仪以及外接报警设备等部分构成，如果采用单相隔离变压器，需要对额定容量进行严格控制，一般可以控制在（0.5～10）kVA之间，最好为8kVA以下。还要严格控制变压器二次端的额定电压，一般控制在250V以下。在设计医疗IT系统时，需要将其设置在可监视区域，方便医务工作者进行监视，需要具备照明与声光报警功能，至少为其配置二组独立运行的供电插座回路，这些回路中都需要设置短路保护，其中专用插座需要设置醒目标志；4）隔离变压器安全防护措施。对于隔离变压器而言，需要剑气设置在手术室等场所附近，并采取必要的安全防护措施。将供电插座与变压器出线端之间的距离控制到最小，并且保证其处于散热、通风效果良好的环境中，还要在现场安装外接报警设备。如果隔离变压器在空载运行时满足额定频率及容量要求，需要保证大地泄漏电流在0.5mA以下。

4 医疗建筑供配电施工应注意的问题

4.1 严格执行正规程序

在医疗建筑供配电施工开始前，供电局需要根据供配电设计方案制定供电协议，再设计施工图纸。如果医院或代建方的工程经验不足，获得供电协议可能会存在一定的难度。如果出现无法获得供电协议的情况，需要在施工图纸通过审核后立即上报给供电局，以便供电局对施工图纸进行及时的审查，确保在施工开始前供电系统满足医院的用电需求，一旦出现供电系统无法满足医院供电要求的情况，需要对供配电设计进行相应的调整。

4.2 重视供配电消防审查工作

在医疗建筑供配电设计阶段，不仅要与供电局进行沟通与协调，而且需要通过消防审查。近年来，我国对于医疗建筑供配电消防审核重视程度进一步提升，只有通过严格的审核，才能保证医疗建筑的消防安全。由于医院建筑属于公共建筑，因此其消防审查标准要高于其他民用建筑。与此同时，由于医院中经常会有一些行动不便的患者接受治疗，一旦发生火灾，这些行动不便的患者在逃生时会遇到更大的困难，因此需要提高供配电消防审查标准，进一步保障患者的生命财产安全。为了更好的实现这一目标，医疗建筑供配电设计需要在火情前期报警、人员疏散以及装修材料的选择上执行更高的规格。一般情况下，需要在供配电设计中使用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线，以便获得更好的防火性能，保证医院的消防安全。

4.3 根据实际情况进行电缆敷设

根据建筑供配电设计规范，需要根据医疗建筑的实际情况进行供配电电缆的敷设，如果将电缆与普通电缆敷设在相同的竖井中，需要选择矿物绝缘电缆。在我国，矿物绝缘电缆包括BTZ系列与柔性矿物绝缘电缆系列。其中BTZ系列虽然执行统一的国家标准，但其电缆外层通常会使用铜管作为金属护套，在一定程度上增加了电缆敷设的成本，同时也增加了电缆敷设施工的难度。因此，目前大部分民用建筑供选择柔性矿物绝缘电缆应用到供配电设计中。在电缆铺设工作中，使用的柔性矿物绝缘电缆主要有铝合金金属护套柔性矿物绝缘电缆和螺旋形铜护套的无机矿物绝缘电缆，在实际的应用过程中，这两种工艺类型可以替代BTZ矿物绝缘电缆。为了对工程施工成本进行有效的控制，在施工过程中需要考虑到电缆的成本因素，具体的电缆选择还要参考不同电缆的价格情况，结合实际需求确定最终的电缆类型。在以上两种类型的柔性矿物绝缘电缆中，螺旋形铜护套的无机矿物绝缘电缆的铜护套可以作为PE线使用，而铝合金金属护套柔性矿物绝缘电缆的铝合金保护套则不能作为PE线使用，因此，使用螺旋形铜护套的无机矿物绝缘电缆可以有效的降低施工成本。然而，如果在使用过程中受到巨大的外力冲击，螺旋形铜护套的无机矿物绝缘电缆可能会出现裂开的情况，导致其中的无极矿物绝缘失效。因此，对于重点防火项目而言，需要选择铝合金金属保护套柔性矿物绝缘电缆，虽然会在一定程度上造成施工成本增加，但具有更好的可靠性，有利于医院建筑中供配电系统安全、稳定的运行。

5 结语

总而言之，在医院建筑项目中，供配电系统是一项关键性的施工项目，为了保证医院建筑的正常运行，必须对做好供配电设计工作，充分发挥供配电系统的各项功能，使医院能够更好的为患者提供医疗服务。然而，在实际的医院建筑供配电设计工作中，由于供配电系统的复杂程度较高，因此可能会出现不同的问题，需要把握设计要点，根据问题的实际情况制定针对性的措施，妥善解决这些问题，保证医院建筑供配电设计的科学性与合理性，促进医院建筑项目施工质量的提升。