如何设计眼科医院配电系统

1 引言

随着医院建筑在我国的蓬勃发展, 营造良好的设施、幽雅的就医环境、提供优质的医疗服务已成为医院运营所必不可少的手段。现在的医院建设将目前国内外先进的供配电技术、照明技术、电气安全技术等运用于其中, 在提供温馨、舒适的就医和工作环境的前提下, 降低能量消耗, 实现安全可靠的运行, 使建成后的医院高效、稳定的运营。

根据目前调研的医院负荷情况, 医院的负荷比例仍然以空调照明为主体, 医疗设备用电所占的比例很小, 中医眼科医院不例外, 空调(电制冷的) 43 %, 照明35 %, 动力(包括医疗用电)22 %。医院变压器安装指标为76VA/m2 。

医院供电系统应遵循国内供电规范并参考国际IEC 相关标准进行设计, 将医院的供电等级分为一级或二级负荷, 因此电源一般采用两路10kV 供电。一级负荷采用双路电源供电。

照度水平在我国执行的标准的基础上有所提高。每个病床有床头灯, 病房及病房区设夜间照明灯。眼科医院的眼科诊室设有可调光的白炽灯。

中心层流手术室是一个医院的核心, 是医院最重要的医疗机构, 手术部的供电照明系统为最重要的供电系统。

数字检影成像设备是医院的重要医疗设备。它的配电设计引出了电源内阻来校核设备的配电线路截面。

医院电气安全是医院电气设计的一个重要环节。低压系统采用TN —S 系统。医院的接地也涉及到病人的安全、设备正常的运行等, 因此中医眼科医院设计采用防雷接地、电力系统接地、设备保护接地共用接地系统。以下对中医眼科医院的电气设计做一系统的介绍。

2 工程概况

某眼科医院位于北京市石景山区鲁谷路。医疗综合楼建筑面积为21000m2,是一座拥有病床位170 床的以中医眼科为重点的专科医院。某眼科医院的医疗综合楼由地下一层、三层A 、B 区裙房、一层设备层和B 区四层病房组成。裙房高13.2m , 病房高30.1m 。结构型式A 区采用现浇钢筋混凝土框架结构, B 区采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构, A 段为独立基础, B 段为筏基基础及独立基础。

3 强电电气设计

3.1 电气负荷及供电

某眼科医院的医疗综合楼属一类高层建筑。

主要用电设备有:冷水机组2 台;水泵16 台(其中冷冻、冷却泵6 台, 生活泵4 台、消防泵4台, 热交换站2 台);风机47 台(其中排烟、加压风机11 台, 新风及空调机组36 台);电梯8 部及医院动力, 照明等设备用电。

以上用电负荷性质可分为:一级负荷、二级负荷和三级负荷。该医疗综合楼的手术室、ICU 、急诊室、配变电所的照明、应急照明、计算中心、消防用电设备以及故障时必须持续供电的医疗设备均为一级用电负荷;生活泵、电梯、排水泵等为二级负荷;其余为三级负荷。

电气负荷计算采用了需要系数法并考虑其最大负荷的同期系数。本工程采用低压电容器作为无功功率补偿, 以提高功率因数。工程负荷计算如下:

用电设备安装容量Pe =2164.5kW

计算有功负荷P j =1190.6kW

计算无功负荷Qj =388.4kvar

补偿后全院平均功率因数:0.92

全院总的需要系数:0.55

其中一类负荷计算结果如下:

全院一类用电设备安装容量P e =390.1kW

一类负荷计算有功负荷Pj =210.8kW

一类负荷计算无功负荷Qj =121.6kvar

3.2 配变电所设计

本建筑为一类建筑, 供电电源采用两路10kV 专用线路, 电缆埋地敷设进入本楼地下一

层电缆分界室, 作为配变电所高压柜进线。配变电所高压柜采用KYN —10 型金属铠装移开式手车柜, 两路出线供本楼两台变压器两路出线备用。本楼变压器为两台800kVA 环氧树脂绝缘干式变压器。20 台低压配电屏采用GCL1 型抽出式配电屏。

10kV 高压系统采用单母线分段接线, 正常情况下两路电源同时供电, 分列运行, 互为备用。10kV 母联手动切换, 两路电源均能承担100 %用电负荷。配变电所内两台变压器, 一台变压器给一段220/ 380V 低压母线供电, 两段母线间设联络断路器, 其中一段母线失电后, 母联自动投入。中医眼科医院的高低压系统图见图1 。

在设计变压器低压侧出线系统时, 设计采用了能够快速开断短路电流并有限流作用的塑壳断路器。在短路电流上升未达到峰值之前(10ms之内, 短路电流从零迅速上升到峰值的时间是在短路发生后的半周波10ms 的时刻), 塑壳断路器快速开断。由于采用了具有限流作用的塑壳断路器, 通过查验曲线和核实导线, 在选择设计变压器低压侧出线电缆时, 可大大减小电缆截面, 即较小电缆截面的电缆即可通过电缆的短路稳定校验。

电气系统的无功功率补偿我们采用了低压侧集中无功功率补偿, 通过谐波校核, 在电容器回路串接6 %Xc 的电抗器, 以抑制5 次、7 次谐波电流。由于系统采用D , Yn11 接线的变压器,就限制了3 次谐波注入电源系统。

3.3 配电设计

医院用电负荷分成一般照明系统、医疗动力(插座) 系统、空调系统(新风机、空调机等)、应急照明系统等。

本楼用电设备的电源电压均为220/ 380V 。其中大型、重要性设备由配变电所放射式供电,

一类负荷均为双路供电末端自投。冷水机组、真空吸引、X 光机、CT 机等设备主机、中心手术

部的电力及照明、电梯及屋顶排风机、冷却塔风机、屋顶照明、中心供应的动力、值班室路灯照明均分别由配变电所低压配电屏放射式供电;地上部分风机、空调机、电梯等设备由低压配电屏采用放射式与树干式相结合的方式配电。

本楼A 、B 区各设有1 个电气竖井, 其中B区的电气竖井由地下1 层至地上7 层均设置, A区的电气竖井仅裙房3 层设置。竖井兼作配电间。竖井内设有一般照明总箱、应急照明箱、空调配电箱。其中照明及配电、应急照明及空调采用树干式配电方式。低压电气竖向系统见图3 。

大型水泵和风机采用了软起动器, 通过相位控制降低电动机电压, 并能在起动时间内将电动机电压提升到电网电压。软起动器可以限制起动电流和起动转矩, 从而有效防止机械冲击以及电网电压压降, 使机械设备能够平稳加速, 延长了机器的使用寿命。

在检验科、中心实验室等用房设置了沿墙敷设的电气组合线槽, 并将电源断路器设置其上,

以适应实验室用电设备多、用电变化多的要求。

一般配电及照明线路采用隔氧层阻燃交联聚乙烯电力电缆(GZR —YJV —0.6/1kV -), 导线采用BV 型铜芯导线;一级用电负荷的配电干线采用隔氧层耐火交联聚乙烯电力电缆(GNH —YJV —0.6/1kV -), 导线采用ZR —BV 型铜芯阻燃导线。从配变电所引出照明、应急照明和动力干线电缆, 走地下夹层, 沿封闭电缆桥架引至电气竖井、空调机房或用电设备;一般用电设备的电缆和一级用电设备的电缆分开, 分别用电缆桥架敷设, 一级用电设备的电缆桥架金属构件的外表面应加符合国家有关规范的耐火涂层。中间竖井内的照明、应急照明和设备层以上病房楼空调采用密集型插接式保护母线, 通过插接箱向各层配电箱供电。从电气竖井内一般总配电箱引至各层分配电箱的线路沿金属线槽在吊顶内暗敷;从电气竖井内应急照明总配电箱引至各层分配电箱的线路穿钢管在墙及结构内暗敷;中心手术部及设备层内一级用电负荷的配电干线沿金属线槽在吊顶内暗敷, 或沿电缆桥架在设备层明敷, 此类电缆桥架, 金属线槽等金属构件的外表面应施加符合国家有关规范的耐火涂层。从各分照明配电箱和各分动力配电箱引出的分支线路应穿钢管在吊顶内或结构内暗敷。插座及危险场所配电回路应安装漏电保护器。

3.4 照明设计

3.4.1 照度标准

由于经济发展水平的差异, 我国与国外发达国家的医院的照度标准相差甚远, 发达国家的照度标准约是我国现行标准的5 ～ 10 倍。为了体现现代化医院的良好形象, 结合本工程的具体情况, 照度水平在我国执行的标准的基础上有所提高。

(1) 手术室 500lx

(2) 诊断治疗室、护士站、药房 300lx

(3) 医生办公室、CT 室、中心供应 200lx

(4) 病房 100lx

(5) 夜间守护 5 ～ 10lx

(6) 大厅 300lx

(7) 候诊室 150lx

3.4.2 设计中注意医疗功能性用房照明的特殊要求

诊室、病房、急诊观察室、治疗室等处采用高显色荧光灯, 以便于观察病人的情况。色温在3500K 左右。病房、急诊观察室、手术室、治疗室等处的顶灯采用漫反射式灯具, 以减少眩光。手术室、中心手术部清洁走廊、污物、洗消等处设置电子灭菌灯。测听室的照明采用白炽灯。眼科暗室采用可调光的白炽灯。每个病床有床头灯, 病房及病房区设夜间照明灯。

3.4.3 其他灯具选型及安装

配变电所、强弱电竖井、病房值班及电梯机房等无吊顶的房间采用控照式荧光灯链吊安装;夹层和设备层采用控照式荧光灯吸顶安装, 地下一层水泵房、冷冻机房及热交换间采用壁装投光灯。空调机房采用控照荧光灯壁装;楼梯间和雨棚等处采用1 ×60W 斜扁圆吸顶灯;淋浴、开水间采用吊装防水防尘灯管。首层急诊、儿科及大堂雨棚采用节能筒灯吸顶安装。手术室、口腔诊室及修复诊室等采用棱晶面罩荧光灯嵌顶安装;病房采用棱晶面罩荧光灯吸顶安装。荧光灯管采用高显色荧光灯管。办公室、诊室、化验、挂号、收费、药房及病历等房间采用2 ×36W 格栅荧光灯嵌顶安装。洗消、备餐及消毒等潮湿环境场所采用密闭式荧光灯吸顶安装。走道采用2 ×18W 格栅荧光灯嵌顶安装, 候诊、大堂及卫生间等处采用3 ×18W 格栅荧光灯嵌顶安装。病房设置地脚灯。

各强电竖井内均设有应急照明配电箱, 其电源由配变电室提供两路电源末端切换, 为疏散通道及人员密集的门诊楼内的应急照明提供可靠电源。为便于疏散, 在疏散走廊和楼梯间设有明显的疏散指示灯和安全出口灯。

3.5 手术部的配电系统

本工程中心手术室集中在地上3 层, 共有手术室4 间, 四间均为千级。

中心手术室是一个医院的核心, 是医院最重要的医疗机构, 手术部的供电照明系统为最重要的供电系统。手术部配电设计以满足手术部用电需要,安全供电为目的。

(1)系统

根据规范规定, 手术室配电、照明均按照一级负荷配电, 应采用双路供电电源, 并且两路电源有自动切换功能。中心手术部设有专用双路电源自动切换配电柜, 从专用配电柜向各个手术室配电箱放射式配电。双路电源从配变电所低压配电屏直接引入。

手术部洁净空调集中在设备层, 设有专用配电柜, 双路电源从配变电所