既有医院建筑如何做好配电房重建及扩容改造?本文实例解析
日期:2020-12-31

本文以杭州市某三甲专科医院总配电房重建与扩容改造工程为例,介绍了医院总配电房重建规划选址、配电系统扩容改造方案、节能技术应用及工程实施全流程。

杭州市某三甲专科医院占地面积26240.4平方米,建筑总面积57330平方米,实际开放床位数为1100张,院内总共有4幢主要医疗功能建筑物。其中1号楼为行政及医技大楼,2号楼为老年科病房楼,3号楼为精神科病房楼(在建,预计2021年初投入使用),4号楼为医疗综合楼。

重建改造前总配电房及配电设备情况

重建改造前,医院原有配电房变压器总容量为2600kVA,其中 1#、3#变压器由一路高压外线供给,容量分别为800 kVA、1000kVA ;2#变压器由另一路高压外线供给,容量为800kVA;1#变压器与2#变压器之间设置了 800KVA的联络柜,3#变压器不能联锁切换另一路高压外线。对照现行医院安全用电标准,原有配电房及配电设备主要存在以下问题:

01

设备老化淘汰,故障频发

医院原有配电房整体建设于15年前,原设计床位规模是800床,但随着医院业务的发展,实际用电负荷远超原设计容量。变压器和配电柜所用的设备及元器件已属于上一代产品、濒临淘汰,易损件及备品备件供货周期长、维护成本高,仅能维持基本的更换无法实现扩容更新。

与此同时,SCB9系列的变压器经过多年的高负荷运行,效率衰减明显,相关电缆及开关均会发热,改造前频繁出现跳闸断电的现象,系统的整体安全性和可靠性面临很大风险。

02

单回路供电,无应急能力

重建改造前,医院虽然有两路高压进线,但3#变压器出线没有联络柜,一旦该高压进线出现故障,相关的用电负荷无法切换至另一路供电。此外,另两台变压器因负载过大,单台变压器已经不能满足另一台变压器上的一级、二级负荷,放射科的CT、MRI等大型医疗设备使用上承受巨大风险。

03

容量饱和,无法满足需求

原设计容量虽然满足当时的医院用电需求,但随着近几年医院用电需求的不断上升,特别是2017年新建医疗综合楼的投入使用,原供配电设备已达到了原设计安全用电负荷上限。

对2019全年医院用电情况分析,峰值功率已达1907KW,一旦院内在建的精神科病房大楼建成并投入使用(设计总功率为1207.2KW,其中一级、二级负荷377.2KW),医院原有总容量将完全饱和。

此外,大型医疗设备逐年更新换代,对电气的安全性、可靠性提出了更高的要求,原有供配电设备也无法满足设备更新需求。

反观医院原总配电房位于老年科病房楼地下室北临院区外墙、东临大楼人防区域,原有空间已经布置满档、没有足够扩展空间实施升级扩容,只能在院内重新选址重建总配电房。

重建改造方案

01

地址与容量的选择

充分考虑了院内总体规划布局,避开4幢医疗建筑的地下室空间,在院区主要医疗功能区的中心,合理布局了总配电房的重建位置。同时,为集约用地、回避控规限制,利用院区内坡地的特点,在两幢病房楼前广场区域、高差约1.9米的半地下空间,布置院区新的总配电房(见图1)。该重建工程单独立项实施,土建工程与当时在建的精神科病房楼同期施工,极大降低了对医院运营的影响。

在设计确定改造扩容总容量时,充分吸取了原配电房建设的教训与不足,在满足医院当前需求与近期业务发展的同时,充分考虑了医院的中长期整体发展规划,将总设计容量扩充确定为6400KVA(其中单路供电3200KVA可实现互为备用)。

▲ 图1 新配电房平面定位图及剖面图

02

供配电设备的选型

01

变压器的选型

本次扩容改造选用了技术先进的低损耗型SCB13系列变压器,变压器铁心材料采用具有软磁特性的优质非晶合金材料,空载损耗只有 常规的SCB13变压器40%左右,达到2级能耗标准,相较原SCB9系列变压器,节能效果大幅提升(主要技术参数见表1)。 

表1 SCB13系列变压器相关参数

02

配电设备选型

为了设备能够稳定长久的运行,配电柜的高压部分增加了进线隔离柜、PT柜和直流屏柜,提高了高压侧的用电安全,高低压配电柜元器件及柜体全部采用品牌授权产品,主要技术指标参数都做了详细的要求,确保整套系统的可靠稳定(见图2、图3)。

▲ 图2 高压配电柜新旧对比

▲ 图3 低压配电柜新旧对比

03

电力监控系统的接入

进线柜、联络柜、馈线柜等都安装多功能仪表,实时监测电压、电流、频率等数据,预留RS485接口,支持MODBUS-RTU等常规通信协议,支持采用现场总线组网。

增设电力监控系统并接入配套建设的电力值班室,系统可实现设备运行状态的实时监控、记录存储运行数据、故障即时报警等,使得管理人员一体化管理更直观便捷。远期,该系统可接入医院的一站式后勤服务中心,实现总配电房的远程监控及无人值守(见图4)。

▲ 图4 电力监控系统

扩容改造的原系统优化与实施方案

01

原配电系统的优化

由于本次总配电房通过异地重建方式改造,原配电房内设备全部报废处理,通过改造腾挪出的时间与空间为优化全院的配电系统提供了可行性:如老年科病房楼原设计没有考虑单独的低配房,病房楼的用电设备直接从原总配电房出线柜中接出,存在很大系统性风险,在重建扩容后将原配电房值班室功能性调整为老年科病房楼的低配间,新增8个GGD配电柜,按照使用功能和负荷等级将设备与线路重新整理并优化;如医技楼按照医院整体规划将上马大型实验与医疗设备,在本次改造时在医技楼低配间新增3个GGD配电柜,以便日后扩展预留;如在制定电缆割接方案的同时,把全院电缆管网情况进行了摸底与梳理,优化电缆沟的位置、大小与走向,合理分配各建筑内的低配间容量,让整套系统更科学、合理、可扩展。

02

制定实施方案

在新配电房建成后,在确保医院正常运营并符合属地供电部门的切换通电要求的前提下,如何将原供配电系统停用、将新供配电系统启用是本次扩容改造最大的难题。通过制定周全的总体与详细实施方案及计划,并经多方论证后并严格执行,较好地解决该难题,如期顺利通电。

01

新老配电房启停的总体实施方案

为保证区域电网安全,属地供电部门要求高压供电外线先断开再接通,在改造过程中原配电房仅留一路外线能正常供电。基于上述条件,总体实施方案如下:

将医院原配电房1#、2#变压器上的部分三级负荷关闭,降低总负荷;断开2#变压器低压端出线将1#变压器和2#变压器进行低压母联,使用1#变压器供电;供给2#变压器的高压外线停止供电,断开高压进线改接到新配电房①#和③#变压器上并正式供电,低压母联②#和④#变压器;割接低压出线柜线路;供给原配电房1#和3#变压器的另一条高压外线停止供电,断开原配电房1#和3#变压器高压进线,改接到新配电房②#和④#变压器并正式供电,两路切换测试完成后,实现真正双路供电。(见图5、图6)

▲ 图5 原高配房平面布置图

▲ 图6 新高配房平面布置图

02

详细割接计划

制定总体实施方案后,接下来就是制定具体的实施步骤。在这一阶段,为统筹全院各部门的用电需求与电力割接施工要求,医院层面成立供配电割接工作协调小组,由院长任组长、分管后勤副院长任副组长,医院各科室负责人、参建单位负责人为组员。具体由后勤保障部牵头组织各科室负责人研究论证具体实施计划与保障方案。每次割接工作所涉及可能停电的科室与重要负荷所在科室,在割接前均单独召开协调会议专题研究每个实施步骤与风险防范措施。

经各方研究后,制定出详细的割接计划表(见表3),按日按线路细分每个具体步骤,在院内钉钉群及时发布、更新工作进程。

表3 割接计划表

03

应急处置措施

01

医疗设备应急保障

切割整个过程中,由于原配电房采用了单路供电,为防止外部线路出现故障,特向属地供电部门申请租赁一台500KVA柴油发电机组供医院应急使用,重点保障一级负荷和部分二级负荷的正常运行。

02

邀请厂家维保配合

在切割的过程中,医院邀请精密仪器和重要设备的维保单位到现场做跟踪实时服务,如电梯、消防、信息机房、MRI、DR、CT等,在对这类设备割接前的一小时通知所在科室,安排人员到设备现场待命,切换备用电源;对设备的断电前后开展电能质量分析,确保恢复供电后设备的正常启动和运行。

03

实时调整部分线路割接计划及相关保障措施

医院开始割接工作处于夏季最热时期,经与各临床科室商讨之后,决定对割接时间做出局部调整:空调相关线路的切割时间改到晚上9点钟以后开始。同时,为了保障割接断电期间病区患者的舒适度,临时采购一批冰块供病房降温使用。

为防止夜间病区断电的不利影响,病区楼层的照明及插座等线路由计划中的夜间作业调整为午休时间作业,并在每个病区加强安保力量,防止不良事件发生。

行政医技综合楼建筑年代较为久远,历经多次功能布局调整,用电线路混乱、基建档案资料缺失、部分重要负荷线路末端没有备用回路,一旦断电后果严重。针对上述情况,该割接工作时间压缩至10小时内(一个夜晚)完成,在做足割接前准备工作的基础上,由协调小组商议决定当晚医技大楼暂停运营,急诊功能临时调整到医疗综合楼开展。

供配电系统改造成效

本次重建扩容改造完成后实现了全院电力增容一倍多,并且全部线路均实现了双路电源互用互备,主要变压器以及高低压配电设备均选用了目前技术先进、节能效果显著的品牌产品。整个实施阶段,在前期经过数周的商讨研究制定工作方案,做足充分准备工作与应急预案,仅用一周时间完成割接施工,各项验收测试均合格,达到预期改造目标。取得了以下几点成效:

1.

大幅度提高了医院用电设施设备的安全性、环保性、可靠性,为医院正常运行提供了坚实的能源保障;同时,在总配电房的选址、空间预留、电缆管路等方面均设置了充足的预留,为医院后续发展提供了充实的保证与拓展的可能。

2.

在院内电缆管线改造的同时,在医院主干道、楼前广场等区域重新摸排并布设了综合管网,包括给排水、污水、弱电等,进一步提升了院内整体管网的运行能力,同步提高了院内基建档案资料的准确性、完整性。

3.

改造引入智能抄表系统与电力监控系统,提高了电力资源的使用效率、提升了医院后勤管理的信息化水平,为医院后勤智慧化运维、管理与决策提供了技术保障。

4.

借助配电房硬件的提升,进一步规范总配电房的日常管理。根据新建配电房的实际情况,修订医院配电房日常管理相关制度,通过定期培训、操作考试、定期演练、制度上墙等方式,使工作人员尽早熟悉设备性能、规范操作。(图7,通过大屏显示的配电房一次系统图)

▲ 图7 新配电房一次系统图

实践体会

01

领导挂帅统筹协调

本次改造不同于一般改造,属于涉及全院每个部门、每个科室、每职工的系统性改造。医院运营连续性与电力部门强势要求存在矛盾的同时,全院各部门的用电需求与割接施工要求又存在巨大的矛盾,仅由后勤部门负责统筹协调是不可能完成的任务,有必要在院级高层面建立相应协调工作机制。

本次改造成立的由一把手任组长的供配电割接工作协调小组在统一思想、实施方案研究、具体过程把控、应急处置等方面均起到了很大的作用,保证了改造工作保质保量如期完成。

02

重视档案资料的归集

本次重建改造发生的不确定性意外均源于医院基建档案资料缺失:医院前期不同时期不同人员实施的修缮与改造均没有设计图纸、竣工图纸等基础资料;电工实施的部分零星维修存在不规范的私拉乱接现象,导致本次院内管网改造不得不边开挖、边摸排、边设计、边施工,既延长了工期又增加了造价。因此,实施本次重建改造时,所有基建档案资料均要求按规范归集留档,为医院未来实施的改造留下准确的基础资料。

03

制定周全细致的实施方案

细致整理接至配电房的每条线路,排摸明确每条线路对应的用电设备,确定该线路所涉及范围、科室、人员,结合施工计划确定影响时间区间,据此研究制定出对应的解决方案,落实责任主体、协调沟通机制、具体工作步骤、应急预案,同时保证参与各方的信息及时对称。

参考文献

Reference Documents

[1]

老旧院区配电房高低压设备扩容改造体会 中国医院建筑与装备 2019年 第10期

作者简介

About the Author 

陈 戎

杭州市亚组委场馆建设部

建设管理二处处长

毕业后供职于浙江省建筑科学设计研究院建筑设计所从事结构设计;2008-2016年在杭州市卫生事业发展中心工作,先后担任办公室副主任、规划发展与项目管理处副处长、资产管理处处长等职务;2016年至今,担任杭州市第七人民医院副院长,具体分管总务科(包括保卫、基建)、财务科、膳食科。

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目经验

2018年负责医院建设项目

1.杭州市第七人民医院精神科病房楼改扩建项目:院内拆除原3号楼病房,面积4836平方米,新建一幢精神科病房楼,总建筑面积19024.48平方米,其中地上建筑面积13790平方米,包括连廊、立体机械停车库和地埋式污水处理池,总用地面积26585平方米,总投资9485万元。

2.杭州市第七人民医院浙西院区一期工程新建项目:地处建德市寿昌镇,在本部以外新建一家三级甲等精神病专科医院,分两期建设,总共占地200亩,按照800张床位数, 其中一期用地面积为127.15亩(合计8.477公顷),总建筑面积47465平方米,其中,地上建筑面积35008平方米,地下建筑面积12457平方米,总投资2.7亿;二期用地面积72.85亩。 

2018年负责后勤管理项目

来源:筑医台

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