大型综合医院配电系统方案优化设计探讨
日期:2015-01-18

大型综合医院的医疗设备为人民的生命健康检查及诊断提供了坚实的设施保障。我们根据四川大学华西医院近10年来对配电系统的改扩建和维护管理,并借鉴国内外大量先进技术经验,对医院配电系统的优化设计进行了实践和探讨。

  一、大型综合医院用电负荷的划分

  在确定医院供电系统之前,首先根据供电需求进行负荷分级。根据供电可靠性的不同要求,我国将用电负荷分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。综合医院的负荷等级应以医疗场所与人体生命的安全程度及电气设备与人体的接触程度进行划分。消防设备、医用客梯、医用气体供应系统设备、真空吸引系统设备、中心供应室内的医用蒸汽、洁净空调系统用电设备、走道照明用电及生活泵用电等,按一级负荷供电。其中,所有消防设备、重症监护室、急救室、重要手术室等涉及患者生命安全的设备及照明用电,为一级负荷中特别重要的负荷。一般空调电源、客梯用电、自动扶梯电源、电子显微镜、高级病房照明用电等为二级负荷,其他用电按三级负荷设计。

  二、大型综合医院供电系统方案的优化设计

  (一)高压系统方案

  大型综合医院10kV高压系统采用两路l0kV电缆专线供电,保证双路l0kV电源供电,两路均能为100%负荷供电,且一路检修或故障时,另一路不断电。主接线为单母线分段接线。应按照负荷的不同特点进行分类,各类负荷使用单独的变压器供电。空调、照明及其他普通负荷采用1号变压器供电;特别重要的专用负荷采用2、3号变压器供电;普通医用设备(如x光机、CT机、B超等),采用4号变压器供电。高压主进线开关与分段开关之间设电气联锁,任何情况下只能闭合两个开关。变压器选用干式变压器,其高压主接线如图1所示。

  图1 高压主接线图

  (二)高压系统的继电保护方案

  大型综合医院变压器保护装置应配置三段式复压闭锁方向过电流保护,其中限时速断保护范围应延伸至变压器内部。装置同时具备过负荷告警和超温告警功能。

  大型综合医院电容器保护装置除配置三段式复压闭锁方向过电流保护外,还应配置低电压保护、过电压保护。

  分段开关应配置备用电源自动投入装置。该装置具备四种自投方式,其中两种为进线备自投,另外两种为分段备自投。备用电源自动投入装置自投于故障应具备加速跳闸功能。

  (三)低压系统方案

  低压系统采用单母线分段接线。根据负荷特点的划分,对特别重要的负荷供电应取自两段不同的常用低压母线,并设置ATS或者备用电源自动投入装置,同时在末端应采用EPS 供电。此外,还应设置一段应急母线,为一、二级负荷在两路市电均失电情况下供电。正常情况下,应急母线引自常用的低压母线;紧急情况下,应急母线的电源引自柴油发电机组出线。

  当常用母线失电时,将在15s内起动应急柴油发电机组完成供电。对于重要手术室及重要医疗设备等对间断供电时间要求很短的设备,需在末端配置UPS或EPS设备来满足要求。EPS和UPS的配置应视用电负荷的特点选择,EPS电源具有持续供电功能,一般对逆变切换时间要求不高,特殊场合的应用具有一定要求,有多路输出且对各路输出及单个蓄电池具有监控检测功能,日常着重旁路供电,市电停电时才转为逆变供电,电能利用率高。UPS电源相对于EPS有三大特点:1、稳压稳频;2、对切换时间要求极高的不间断供电;3、可净化市电。考虑到EPS持续供电的优点,且目前许多性能较好的EPS的切换时间都能满足实际需要,因此本方案仅选择EPS电源,其低压主接线如图2所示。

  图2 低压主接线图

  (四) 监控系统方案

  为了使大型综合医院配电运行值班人员及时掌握电气设备的工作情况,必须用信号及时地显示出电气设备的工作状态,例如断路器是处在合闸位置还是跳闸位置,是自动跳闸还是手动跳闸,隔离开关是处在闭合位置还是处在断开位置等。当电气设备发生事故或出现不正常工作情况时,应发出各种灯光和音响信号,唤起值班人员的注意,帮助分析判断事故的范围和地点或不正常运行情况的具体内容等。我们将事故信号、预告信号回路及其他一些公用信号回路集中在中央信号屏上。

  信号回路一般包括:位置信号、事故信号及预告信号回路。

  位置信号主要包括:断路器位置信号、隔离开关(手车)位置信号。

  事故信号由灯光信号和音响信号组成。当电气设备出现不正常运行状态时,继电保护动作启动警铃发出声响,同时伴有相应光字牌显示不正常运行状态的具体内容。它可以帮助运行人员发现隐患,以便及时处理。

  预告信号有:TV断线、交直流回路绝缘损坏、控制回路断线及其他要求采取处理措施的不正常情况。

  三、电气接地及安全装置

  大型综合医院配电装置10kV高压系统为中性点不接地系统,低压配电系统的接地形式为TN—S系统,局部为IT系统。配电所应使用扁钢敷设主接地网,扁钢规格和接地网地阻必须满足规范要求。配电所各电压等级设备的接地排应与主地网可靠连接。

  鉴于个别配电房出现过过电压保护装置爆炸的事故,加之过电压保护装置容易老化,因此选择技术较为成熟可靠的金属氧化锌避雷器,用于防止高、低压系统过电压及雷电冲击电压。

  四、结束语

  总之,大型综合医院配电系统设计不同于一般的民用建筑电气设计,安全供电关系到患者的生命安全,供电可靠性是医院安全运行的一个重要指标之一。因此,对大型综合医院新建项目的电气专业设计人员应积极与医院配电运行管理人员进行相互沟通与交流,加强相互理解及探讨,不断学习和掌握国内外同业的先进设计理念,这样才能使其配电系统方案的设计不断优化,从而提高供电的可靠性。

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