浅论杭州市丁桥医院供配电系统的设计

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浅论杭州市丁桥医院供配电系统的设计PRELIMINARY ANALYSIS ON DESIGN OF POWER SUPPLY AND
DISTRIBUTION SYSTEM IN DINGQIAO HOSPITAL, HANG ZHOU CITY
杭州市丁桥医院总建筑面积为167000m2，其中地上建筑面积为128000m2，地下建筑面积为39000m2，拟建床位1000张，按综合性三级甲等中医院标准建设。

工程地上部分由1幢行政科研楼（12层）、3幢病房楼（10层）和多幢（门诊医技楼、后勤服务楼、发热门诊等）24m以下多层建筑组成。

地下一层主要为汽车库、非机动车库及设备用房。

一、变配电间及备用电源
供配电的设计需要根据医院的规模、发展规划和具体要求，统筹负荷性质、用电容量，然后合理确定，这样才能做到远、近期结合，兼顾近期的使用要求和远期的发展需求。

依据建筑设计中考虑的配电房的排布，在地下室设置两处10/0.4kV变配电间，将1#变配电间作为总高配间，主要为门诊医技楼、住院部、发热门诊等供电，内设10台干式变压器；2#变配电间主要为行政科研楼、后勤服务楼等供电，内设两台干式变压器。

拟要求电力部门提供二路独立的10kV 供电电源。

另设置两台300kW的自备柴油发电机组作为医院重要负荷的低压备用电源（自备柴油发电机组为平战结合使用）。

二、负荷等级划分及负荷分配
（一）变压器负荷等级的划分
现代化医院用电负荷多样、复杂，包括各种医疗检查诊断设备用电、工作用电、生活及照明用电等。

有些负荷比较重要，甚至不允许断电，比如涉及生命安全的设备用电；有些负荷是为了满足工作、生活的需要。

因此，确定医院用电负荷的性质、区分负荷等级是确定变压器负荷分配的首步，也是整个供配电设计的基础工作。

根据国家规范要求，消防设备、火灾应急照明、急诊部、监护病房、手术部、分娩室、新生儿监护室、血液透析室、病理切片分析、核磁共振、介入治疗用CT及X光机、血库、安防系统、电子信息设备机房、走道照明、电梯、生活水泵、排污泵等设备及重要部位按一级负荷供电考虑。

其他按二、三级负荷供电，并要求火灾时能自动切断二、三级负荷电源。

一级负荷中特别重要的负荷，除必须由两个电源供电外，还必须增设应急电源，因此一级用电负荷中与生命安全直接相关的急诊部、手术室、ICU、分娩室、新生儿监护室、血液透析室等区域列为特别重要负荷，和部分消防动力一起纳入柴油发电机的供电范围（如表1所示）。

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规划设计 | PLAN & DESIGN
（二）变压器负荷分配
完成对各种负荷的等级分类后，还需考虑各负
荷设备的运行特点、容量大小等，才能最终确定分
配给各变压器的供电负荷数量、种类。

比如加速器、X 光机、胃肠机、CT、磁共振、DSA、伽玛刀、变频器等设备在运行时会产生一定的谐波电流。

而大型医技设备的厂家一般都要求设备主机与其空调分别由不同回路供电，保证不影响设备主机工作。

因此，对放射科设备和空调设备进行分别归类，使用独立的变压器供电，以便进行谐波的综合治理[1]。

经过分类，各变压器的负荷分配分别是：1#变
~4#变主要为大楼照明、动力负荷供电，5#变~8#
变主要为大楼空调负荷供电，9#变、10#变为放射科动力专变；2#配电间11#变、12#变为行政科研楼、
后勤服务楼供电。

接下来，针对各负荷的容量、需用系数、功率
因数进行计算，得到负荷计算书，最后得出变压器总容量为15700kV A。

三、低压配电分级设计和智能化控制系统的应用
供配电系统设计中，除了变压器等高压设备之
外还有占主要部分的低压设备。

低压设备的稳定运行与否直接关系到整个供配电系统的安全性和可靠性，而随着计算机及网络技术的发展，越来越多的
智能控制系统被应用于供配电系统中。

该项目针对低压设备的负荷特点进行了分级设计，同时引入了智能控制设计，以提高整个系统的安全性、可靠性和智能化水平。

（一）低压配电分级设计
医院里既有民用建筑中的各种用电负荷，如生
活供水、空调、锅炉、风机等，还有各种医疗设备和医疗配套设备，如检查仪器设备、医用气体、医用纯水等。

其供电负荷容量大小相差较大，负荷的多样性和复杂性高于普通的民用建筑。

以1#变压器为例，变压器容量为1600kV A，
此变压器所带负荷回路数约50个，容量最大的负荷的计算电流达500A 以上，最小的负荷的计算电流只有约30A。

变压器低压侧主进线开关选用3200A
额定电流的框架断路器。

按普通民用供电设计常规，约50个负荷无论大小全部连接在以主进线开关供电的母线上。

然而这种常规接线方式下，如果小负荷
塑壳开关存在故障又不能切断故障电流，由于主进线开关与小负荷塑壳开关的级差较大，就可能存在小负荷塑壳开关的故障电流不足以使主进线开关启动保护动作，不能起到切断故障电流的作用，这样
就存在安全隐患。

为了消除此类隐患，工程针对负荷种类复杂的6个杂用变（1~4#变、11#变、12#变）
的负荷进行了分级设计。

首先，针对容量较大的负荷选用框架断路
器，各断路器的进线直接连接在主进线开关供电的3200A 的主母线上，组成低压配电PC 段。

其次，容量较小的负荷选用塑壳断路器控制，由1600A 的
较小容量的独立母线供电，组成低压配电MCC 段。

最后，MCC 段通过一个额定电流为1600A 的框架断路器为主进线开关和PC 段连接取电。

1#、2#变
压器接线系统原理图如图1所示。

通过分级设计，缩小了小容量负荷的上下级断
路器的级差，再通过电流整定，以实现全面的、可
靠的、有选择性的配电电路保护。

本次设计仅针对配电房内的高低压配电设备，
未考虑配电房外的各区域和楼层的配电设计。

并且在启动配电房内的高低压配电设计之前，已经完成
负荷性质
编号设备组名称
容量（kW）消防电梯
BXT6
3#病房楼消防电梯2
20BXT5
3#病房楼消防电梯1
20
BXT4
2#病房楼消防电梯2
20
BXT3
2#病房楼消防电梯1
20
BXT21#病房楼消防电梯220
BXT11#病房楼消防电梯120
消防动力
X1
消防水泵房
145
医疗动力
ZL8
血液透析预留120
ZL7
手术室预留250
ZL1急诊室医疗100ZL4ICU 预留110M3
急诊照明插座
90
BZL1
产科和PICU 预留
40
表
1 柴油发电机供电负荷表
Volume 19 October 2018
50
配电房外的各区域和楼层的配电设计。

经过分级后，一定意义上增加了整个院区配电的级数。

如果将整个医院的配电系统综合考虑，将配电房内外的小容量负荷进行融合，分级设计将会更科学、可靠。

（二）智能化控制系统应用
随着计算机技术、网络技术的发展，自动化技
术在社会生活的许多方面都得到了广泛运用，成为当今世界发展的潮流。

近年来，多功能、多元化的建筑智能化管理成为必然趋势，这对供配电系统的智能化控制提出了更高的要求。

而市场上的变配电智能装置也取得巨大进展，可靠的工业级控制网络技术日益发展和成熟，数据库、工业计算机系统成熟地应用于各种控制系统中，为供配电的智能化控
制提供了可靠的技术基础。

该项目设计采用双冗余的Profibus-DP 工业网
络，高压设备采用数字式保护综合测控装置，低压
设备采用低压配电保护测控装置，实现模拟信息、数字信息、电能量信息的采集、传输及控制。

控制中心为了提高可靠性，配置了双机并行的计算机监控系统，包括两台服务器、两台工作站，故障时主备机可自动切换[2]。

系统监控软件进行数据记录、逻辑处理、发出控制命令，可实现报表功能、事件记录、故障诊断、配电回路保护、动态画面显示。

系统配置如图2所示。

监控系统配合高低压配电回路，可实现遥控操
作。

高低压配电回路具有“本地/远程”分合控制选择，当选择远程控制时，具有操作权限的运行人员输入正确的操作口令后，有权对配电柜进行远程分合操作
[3]
；如果控制系统对读取的数据进行逻辑判断后，
认为某个配电回路存在故障，可依据程序设定执行报警或断开故障回路。

对于每次动作，系统均生成历史记录，并记录存盘。

如有需要，监控系统可实
现无人值守。

四、结束语医院属于民用建筑中供电要求高、供电负荷复
杂的一类建筑。

只有对医院所有设备运行进行全面了解，进而根据设备承担的功能（包括在医院建筑中承担的功能和医疗工艺中承担的功能）进行分级
和分类，才能最终建立有针对性的高低压供配电系统。

并且，随着计算机技术的发展，高技术含量的配电系统、自动化系统越来越多地被应用于配电设计中，对保证医院建筑的高效、高质量、高可靠供
电起着重要的作用，为实现医院设备全面智能化管
理打下了基础。

（编辑 吕志新）参考文献
［1］任宝立，刘晓峰．医院配电系统的谐波治理［J ］. 建筑电气，2009（7）：27-29.
［2］颜全生. 供配电自动化控制系统的应用［J ］. 电气应用，2008，27（7）：52-54.［3］卲民杰. 智能配电系统发展综述［J ］. 现代建筑电气，2015（11）：7-11.陈微 温向阳 叶俊
杭州市丁桥医院 杭州 310007
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❷ 控制系统原理图。