安科瑞 劉秋霞
摘要：醫院供配電系統關系著整個醫院的正常運行，一旦出現故障將會對病患的安全造成威脅。基于此，本文就大型綜合醫院供配電系統設計進行深入探討，以期為其他類似醫院建筑供配電系統設計提供借鑒。
關鍵詞：負荷等級；供電；配電；不間斷電源
0引言
隨著社會經濟的不斷發展和進步，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系統建設和運行管理的實際體會，對醫院建設項目中的供配電系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，如果醫院的供電系統出現故障，使電力供應中斷，很可能造成嚴重的后果。
（2）連續性。正規大型醫院的用電負荷都比較大，因為醫院可能每一分鐘都有重要的手術，這也對供電的連續性提出了很高的要求。通常情況下，醫院都有兩個以上的高壓電源供電和發電機組，就是為了保證電力供應的連續
性。
（3）復雜性。醫院就如同一個復雜的小社會一般，供電系統與醫院的醫療服務活動之間存在著這樣或者那樣的復雜聯系，國家對手術室、重癥監護室等場所的供電做了特別規定，其目的就是為了確保這些場所供電的連續性，從而更好地為病人進行診療服務。
（4）穩定性。這里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。對于不同的醫療設備，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
該工程為某綜合性三級甲等醫院，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，局部設戰時醫療救護站；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、數字胃腸、MRI、職工食堂、廚房。醫院首層為門急診部、藥房和掛號處；2層為透析室、門診部；3層為產房、ICU、檢驗科室；4層為手術部、病理科、內鏡（手術部設備層為手術部的凈化空調機房）；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
（1）負荷分類
醫療建筑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《醫療建筑電氣設計規范》JGJ312-2013中，表《醫療建筑負荷分級》和《民用建筑電氣設計規范》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
對于通風、空調、水泵、電梯、扶梯等用電設備按相關專業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；對于照明等設備用電負荷按規范照度標準、單位容量法和具體方案進行負荷統計。
本工程設備安裝總容量為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設備安裝容量為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，采用二臺1600kVA干式變壓器；冷凍機房變電室內設備安裝容量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，根據規范的需求應設置應急電源。采用柴油發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（雙電源自動轉換開關）從接收指令到完成指令，一般轉換時間在1s內，可滿足規范要求。但對于負荷中特別重要的負荷（如手術室、ICU、重癥監護病房、搶救室等），雖有發電機組作為第三路應急電源，但其起動時間一般在15s內，尚不能滿足該類負荷恢復供電時間（t≤0.5s）的要求，故還需設置UPS作為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，采用集中與分散相結合的方式設置不間斷電源。
在手術室的技術層內，由于負荷中特別重要的負荷比較集中，設置了手術室、ICU、CCU、重癥監護病房的UPS，該套UPS納入電能管理，采用專用的UPS空調，方便今后醫院的管理。首層急診搶救室距離手術室設備層較遠，如果將UPS設置于手術室的設備層內，線路較長，損耗較大，不經濟，應在其就近配電間內設置搶救室的專用UPS。
檢驗科內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，故仍需設置不間斷電源，因此，檢驗科內設置了大型生化儀器使用的UPS。對于病房內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、醫技設備變壓器，另選擇1臺1000kW的應急柴油發電機組作為應急電源。變電所內的負荷計算如表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任何部位，通過限制可能流經人體的電流，使之小于電擊電流。在故障情況下，若觸及外露可導電部分，可能引起流經人體的電流大于電擊電流時，能在規定的時間內自動斷開電源；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時，能在規定的時間內自動斷開電源。（二）建立完善的規章制度，嚴格管理勞動紀律
建立和完善巡視檢查、交接班、設備缺陷管理等一系列的規章制度，嚴格執行操作票制度。操作人員持電工進網作業許可證上崗，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）加強專業技能培養，打造應急能力強的保障團隊
配電系統值班操作人員熟練掌握高低壓配電系統一次接線圖，知曉各饋線開關所帶負荷情況，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（CPR）。
（四）培養員工責任意識，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松。鼓勵在員工中開展多項技術、管理方面的創新，如品管圈等。
5照明設計
綜合醫院建筑不僅包括病房、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、手術室專用氣體站房等。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，對于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《建筑照明設計標準》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，還要滿足規范中規定的功率密度限值，即進行節能設計。為提高功率因數，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（如側聽室的照明）可采用白熾燈，以減少熒光燈配電感鎮流器產生的噪聲影響；眼科暗室采用可連續調光的白熾燈；手術室采用專用無影燈；手術部清潔走廊、檢驗的細菌培養等處，均采用清潔燈具吸頂安裝；血庫、污物、污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。
5安科瑞醫院EMS能效管理系統
5.1平臺拓撲圖
5.2醫院電力監控解決方案
電力監控系統實現對變壓器、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，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，實時掌握供電系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。
電力監控系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表進行保護和監控，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和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。
電力監控系統硬件配置
應用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統后臺 | 電力監控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數據的實時采集、數字通信、遠程操作與程序拉制、權限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表 |
通訊層 | 智能網關 | Anet系列 |
| 8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，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等上傳協議、支持多不同數據服務要求，支持斷點續傳，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 | 電能質量在線監測裝置 | 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、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，內存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 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520 |
| 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。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，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控 |
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、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、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，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域； |
35KV\10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400（PT柜選用ATE200） |
| 監測母線、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，也可以上傳至監控系統。電源分為內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 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520(96外型) |
| 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。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，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控 |
電能質量在線監測裝置 | 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、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，內存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 |
| 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，也可以上傳至監控系統。電源分為內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 | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償， |
0.4KV補償柜 | 有源無功補償系統 | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數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、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面，可通過該界面看到系統和本體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 | 多功能網絡電力儀表 | APM-510(72外型) |
| 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、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。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，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控 |
電氣火災監測模塊 | 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，單回路剩余電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，4路開關量輸入，事件記錄，內置時鐘，點陣式LCD顯示，2路獨立RS485/Modbus通訊 | |
測溫監控裝置 | 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結束語
醫院的供配電系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系統非常重要，系統的安全可靠是醫院安全可靠運行的一個重要保障，安全供電關系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業技術人員應不斷學習、更新知識，與國內外醫院同行相互交流、溝通、學習和探討，總結經驗教訓，這樣才能使醫院的供配電系統建設更加規范和科學，為臨床醫療業務工作的開展提供有力的保障。
參考文獻：
中國建筑設計研究院.JGJ312-2013醫療建筑電氣設計規范[S]中國建筑工業出版 社，2013
[2]中國建筑東北設計研究院.JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范[S]中國建筑工業出版社，2008
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10
