優(yōu)化醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要性

0 引言

醫(yī)療領(lǐng)域里面電能的應(yīng)用至關(guān)重要，優(yōu)化醫(yī)療建筑工程供配電設(shè)計，才能夠為診療設(shè)備提供穩(wěn)定電源。近年來醫(yī)院在用電需求類型、數(shù)量方面都呈現(xiàn)增長態(tài)勢，醫(yī)院供配電設(shè)計難度逐漸提升，對于醫(yī)院運轉(zhuǎn)水平和診療服務(wù)會產(chǎn)生較大影響。要對醫(yī)院供配電設(shè)計更詳細探究。

1 醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要性

通過優(yōu)化醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計，能夠提升醫(yī)院整體服務(wù)水平，醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要性主要體現(xiàn)在以下幾點：先進技術(shù)，提升電能利用率，才能夠提升醫(yī)院設(shè)計水平，更好的適應(yīng)社會發(fā)展。

2 醫(yī)院供配電系統(tǒng)用電負荷

2.1國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)的等級劃分

根據(jù)功能和服務(wù)能力不同，可以將醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)分為三個級別，第三，綜合性大醫(yī)院，即跨地區(qū)、省市的全國性醫(yī)院，其不僅能夠提供醫(yī)療工作，而且還可以進行科研、教育等，能夠體現(xiàn)國內(nèi)醫(yī)療服務(wù)水平。

2.2醫(yī)院用電負荷

在醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備、空調(diào)、照明設(shè)備等運行過程中，供配電系統(tǒng)會在很大程度上影響設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。在醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，要求對各個設(shè)備系統(tǒng)的用電負荷等級進行科學合理的劃分，并根據(jù)重要程度進行排序，確保設(shè)備供電穩(wěn)定性。根據(jù)我國供電相關(guān)標準、規(guī)范等等，對于醫(yī)院用電負荷，可以將其分為一級、二級和三級這三類。

2.2.1醫(yī)院二級負荷指的是公共服務(wù)設(shè)備，對于二、三級醫(yī)院具體具體包括電子顯微鏡、影像科診斷用電設(shè)備；肢體傷殘康復(fù)病房照明用電；中心供應(yīng)室、空氣凈化機組；貴重藥品冷庫、太平柜；扶梯、采暖鍋爐及換熱站等用電負荷，如果這類設(shè)備發(fā)生供電故障，就會對醫(yī)院正常運轉(zhuǎn)造成不良影響，因此，應(yīng)優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計，在*大程度上保障設(shè)備供電正常。

2.2.2 一級負荷指的是當醫(yī)院發(fā)生供電故障時，會造成醫(yī)院設(shè)備全面癱瘓和人員傷亡的供電負荷，對于二、三級醫(yī)院具體包括消防系統(tǒng)以及下列場所的診療設(shè)備及照明用電：急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內(nèi)鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫(yī)學室等；高壓氧艙、血庫、培養(yǎng)箱、恒溫箱；病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設(shè)備；計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電；門診部、醫(yī)技部及住院部30%的走道照明等等，對于影響人員生命安全這類系統(tǒng)，應(yīng)該將其納入至一級負荷中特別重要負荷，比如醫(yī)院急診搶救室、手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等都可以作為醫(yī)院供配電系統(tǒng)一級負荷管理要點。

2.2.3三級負荷

在醫(yī)院供配電系統(tǒng)中，在排除一級設(shè)備、二級設(shè)備后，剩余其他設(shè)備均為三級負荷，在供電保障中居于次要位置。

3醫(yī)院供配電系統(tǒng)設(shè)計實例

3.1項目概況

某綜合性二級甲等醫(yī)院醫(yī)療綜合樓，其功能涵蓋門診、急診、健康管理中心、病理科、地下車庫及設(shè)備機房等，總建筑面積約為6.5萬m2，建筑主體高度為37m，地下1層，地上9層，屬于一類高層建筑，耐火等級為一級。

3.2供配電系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1市電電源設(shè)計

結(jié)合負荷分級、醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分與自動恢復(fù)供電時間要求，與當?shù)毓╇姴块T溝通后該工程采用兩路10kV進線，進線采用電纜埋地方式引入，兩路電源同時工作互為備用。其中一路電源中斷供電時，另一路電源能承擔全部一級負荷中的特別重要負荷、一級負荷及二級負荷。

3.2.2應(yīng)急電源設(shè)計

為保證一級負荷中特別重要負荷、一級負荷，以及甲方要求市電斷電時需保障的負荷及消防

負荷供電的可靠性，該工程設(shè)置一臺800kW快速自起動柴油發(fā)電機作為應(yīng)急電源。當正常供電電源中斷供電時自動起動，安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供在15s內(nèi)，還可以向規(guī)定的用電負載供電；一旦恢復(fù)供電電源供電，即可延時切換并停機。此外，對于停電時間要求自動恢復(fù)供電的時間≤0.5s的負荷，如手術(shù)室、術(shù)前準備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗科大型生化儀器、產(chǎn)房、早產(chǎn)兒室以及重要的計算機機房設(shè)備用電等，設(shè)置在線式不間斷電源（UPS），且應(yīng)急供電時間≥30min。

3.2.3配電變壓器數(shù)量設(shè)計

根據(jù)負荷具體情況，在-1F變電所內(nèi)設(shè)置SCBH15-1600kVA 2臺，SCBH15-1250kVA 2臺，其中1#~2#變壓器對大樓的照明、動力及消防負荷供電，3#、4#變壓器對空調(diào)動力等供電。供電方案示意如圖1所示。

3.3典型醫(yī)療場所低壓配電設(shè)計

3.3.1潔凈手術(shù)部

為了保證用電可靠性，安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供潔凈手術(shù)部根據(jù)防火分區(qū)及潔凈區(qū)的劃分，分別設(shè)置配電總柜。配電總柜設(shè)置在非潔凈區(qū)，采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)置自動切換。后端經(jīng)UPS后再分配至每個潔凈手術(shù)室的配電箱。手術(shù)室內(nèi)除手術(shù)臺驅(qū)動機構(gòu)及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外，對于其他醫(yī)療設(shè)備，均應(yīng)用醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)供電方式。另外，還需要注意，設(shè)置短路及過負荷保護。

3.3.2大型診療設(shè)備配電

考慮到放射科及體檢中心設(shè)置大量的診療設(shè)備，其中CT，DSA，MRI等診療設(shè)備均采用雙電源供電，設(shè)置自動切換，X光采用單回路放射式供電。為了確保診療設(shè)備的正常運行，設(shè)備廠家往往會對電源內(nèi)阻或線路壓降提出要求。以飛利浦PrecedenceSPECTCT為例，按廠家提供數(shù)據(jù)，要求容量為112kVA，額定負載為80kVA，瞬時電流為135A，要求相間內(nèi)阻小于0.2Ω。因此，采用額定電流為160A的塑殼斷路器進行保護。另結(jié)合該工程實際情況，變壓器與配電柜距離為50m左右，電纜線徑建議不小于70mm2，且保護接地線的線徑與相線相同。

3.3.3 ICU配電

為保證用電可靠性，安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供重癥監(jiān)護室（ICU）采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)置自動切換。后端經(jīng)UPS后再分配至末端各用電回路。ICU內(nèi)除照明及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外，其他設(shè)備均應(yīng)用局部IT系統(tǒng)供電方式。

3.3.4檢驗科供電

檢驗科設(shè)備儀器眾多且用電要求各不相同，因此在設(shè)計之前需與甲方確認科室內(nèi)主要設(shè)備的用電功率及供電要求。考慮到該工程檢測儀器較多，且血液自動分析流水線、尿液分析流水線、科室內(nèi)電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性，在檢驗科內(nèi)設(shè)置2個配電箱，兩者均采用雙電源供電（一路引自應(yīng)急母線）。其中，一只配電箱后端經(jīng)UPS后再分配至末端各用電回路，供要求自動恢復(fù)供電的時間≤0.5s的負荷使用。

3.3.5普通病房配電

該工程病房主要集中在塔樓區(qū)域，考慮到安全性與可擴展性，除走道照明外，塔樓照明及插座采用兩條密集型封閉母線供電，兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線，當一條母線出現(xiàn)故障或檢修時，有供電需求的樓層可手動切換到另一條母線上，以保證該區(qū)域的供電需求。病房內(nèi)設(shè)置小配電箱，電源引自樓層總配電箱。

3.3.6陽光產(chǎn)房配電

陽光產(chǎn)房為院區(qū)特色醫(yī)療項目，安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供因此甲方對該區(qū)域供電提出較高的要求。在電氣設(shè)計中產(chǎn)房樓層設(shè)產(chǎn)房照明插座用總配電箱，采用雙電源供電，其中一路引自應(yīng)急母線，設(shè)自動切換。產(chǎn)房內(nèi)設(shè)小配電箱，電源引自樓層總配電箱。陽光產(chǎn)房樓層空調(diào)及熱水均采用放射式供電方式。

4醫(yī)院能源管理平臺的選型與應(yīng)用

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)平臺。

4.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供云平臺的“監(jiān)、控、維”一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，幫助醫(yī)院后勤管理部門全面了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時預(yù)警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統(tǒng)

4.4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設(shè)備和遠方控制中心及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

4.4.2醫(yī)院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

4.4.3醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

②排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導(dǎo)值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦對能耗的使用安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4.4.5醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應(yīng)控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能安科瑞電氣13+77-+44//30-992廠家直供照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導(dǎo)軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防安全非常重要，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

4.4.9醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

4.4.10醫(yī)院消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應(yīng)急預(yù)案，提升人員逃生概率。

4.4.11醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精密化驗設(shè)備可能會產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSin I有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSin I系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

4.4.12醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設(shè)置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；能夠遠程控制，提供財務(wù)報表和數(shù)據(jù)分析等功能。

4.4.13醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手術(shù)和其他位于患者周圍的電氣裝置均應(yīng)采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監(jiān)控治療室、導(dǎo)管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設(shè)計的，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準。