医疗建筑电气系统设计要点与技术发展趋势研究

在医疗技术持续革新与公共卫生要求日益严格的背景下，当代医疗建筑已演变为融合多项专业技术的复合型载体。研究数据显示，医疗机构能源消耗结构中，暖通空调系统占比接近六成，各类电气设备约占三成，而院内发生的感染事件中，有四成与空气或水体污染存在关联。基于此，打造具备安全性、稳定性和高效性的建筑能源供应体系，已然成为医疗建筑设计领域的核心命题。本研究依据现行技术规范与行业标准，结合具体工程实例，深入剖析医疗建筑核心供电系统的设计理论与方法。

1 供电电源及高压配电系统

高压配电系统的规划应当从院区整体布局及远期发展需求出发进行综合考量，这样能有效规避后期高压网络的重复改造。本工程属于大型医疗综合体项目，按照行业标准，变压器配置密度通常控制在 80～120VA/m² 范围内，基于一期和二期工程的整体用电需求，预计总用电负荷将达到 14000kVA 左右。依据当地供电规范并兼顾院区扩建需要，拟采用双回路35kV 专用线路作为主供电源，两路电源形成热备运行模式。地面层规划建设 35kV 电力开关站一座，主要承担市政电网接入及电能分配功能。地下一层西侧区域布置35/10kV 用户变电站，配置两台 8000kVA 容量的主变压器。为优化运维效率， 10kV 配电网络的调度管理也集中在该变电站内实施，并在高压进线端设置集中计量装置。高压配电网络采用分段单母线接线方案，各段母线分别向 10kV 变压器组及冷冻机组高压配电柜供电，两段母线间设置具备电气与机械双重闭锁功能的联络开关，系统架构简洁，运行管理便捷。

2 供配电方案设计

2.1 负荷分级

对项目中所有用电负荷等级确定的要求，在项目开始之前进行明确确定。首先对医院等级确定，根据《医院分级管理标准》的要求，通过考核之后医院分为 3 个等级，该案例选择 3 级医院，那么所有与医院临床相关的设施设备用电、非医疗使用的用电量等因素也应该按照 JGJ312—2013《医疗建筑电气设计规范》、JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》和 GB50016—2014《建筑设计防火规范》等相关规范来确定用电负荷等级。

2.2 供电电源及高压供电系统

该项目是一类负荷为主的综合医院建筑，有多种类型的重要及特殊负荷需要供配电。根据相关规定，有重要负荷一级负荷、二级负荷及有特殊使用要求的负荷，应采用 2 回及以上主供线路供电。由于体量大，总装机容量达到59100kVA ，而报装最大容量在深圳市范围内不超过 40000kVA ，所以决定以该地块内新建 110kV 变电站主电源。前期即与业主要求与当地电网公司协商一致：110kV 由附近位置建设一台主电源变电站，并向该项目提供六回 10kV 电源，作为备用电源使用。将六回 10kV 电源分成三段 ( 每段都满足双电源要求 )，通过管沟方式接入地块内2 座市政配电室，最终形成放射状供电到各个独立变电所。

高压电力系统采用分段单母线运行模式，每组 10kv 双电源之间装设有联络开关，一般情况下两路均为并列运行互为热备用；如某一路电源出现故障，可手动推断母联开关，用另外一路电源对本组 10kv 供电范围内的全部一、二级负荷进行供电。

2.3 变配电所设置

根据医院建设规划及分期实施需求，综合评估供电区域划分、用电特性差异及功能分区特点，本项目将市政开关房与 10 千伏中压配电设施集中设置于首期工程区域，同时采取分楼栋配置 10/0.4 千伏变配电系统的布局方案。

2.4 低压配电系统

本方案采用分段式单母线结构进行低压配电系统配置，每台变压器低压侧均配备联络开关装置。标准运行状态下实施双变压器并联工作模式，主进线开关与联络开关之间设有双重闭锁保护机制。当单台变压器发生异常或需要维护时，该设计可确保所有关键负荷及次重要负荷的持续供电。针对特别重要的一级负荷，采取双变压器不同母线段的双重专线供电模式；次要负荷则通过两条及以上专用线路实现环网供电；普通三级负荷采用单回路放射式供电方案。为应对大功率设备启动冲击，在制冷机房区域设置专用变压器，专门为冷水机组及配套水泵等大电流负载提供独立电源。

2.5 应急电源

依据 JGJ312-2013《医疗机构电气设计标准》相关条款要求，本项目需配置柴油发电机组作为应急供电设施。综合考虑各单体建筑分布特点及变电站选址因素，计划在工程区域内布置 4 处 400V 柴油发电设备间，每个设备间配备 2台1200kW 柴油发电机组。该供电系统专门用于保障关键性负荷（包括消防设施、信息网络、安防系统、医用电梯等）的不间断电力供应，仅针对规范要求的一、二级重要负荷进行供电保障。由于地理位置原因，无法设置室外地下储藏装置。通过现场勘查和初步设计审查，发现本项目所在地区有众多加油站，所以燃料是可以稳定的获取且交通便利。根据本项目前期设计评估中的专家意见，每组柴油发电机房设置一个 1m2 的日常用油桶，在其桶外设置加油口，这些油桶是可以满足三小时日常运行所需要的燃料，已经与当地油库签署了应急供应协议，可以使油库派出车辆在需要的时候送到医院供油，以满足24h 以上的运行时间。

3 安全防护

进入建筑物内部分别将总电位端子箱与建筑物对接；高低压配电室、柴油发电房内均有两个等电位端子箱；风机房、空调机房等设置等电位端子箱。

医疗卫生场所的防电击的类别划分为：电气装置或系统中没有电子装置与人体相连接时，该场合属于 0 类场所；所有电子装置与病人身体内部或表面接触时，该场所属于 1 类场所；断电时有可能威胁到病人生命安全的医疗机构属于2 类。

该项目的医疗器械较多，工程难度较大，在此安全保障尤为重要。在将电气环境进行划分时，一类和二类区域内所有的可导电的金属物件都应连接至局部等电位连接箱。针对一类和二类区域内的配电箱在输出线路上须安装 A 型或是 B 型剩余电流装置。诊断设备的电源分配箱必须按照供电级数、配电箱位置以及接地系统的要求，设置不同形式的电压浪涌保护器 (SPD) 以保证安全。将等电位干线主干线设置在场地周边，以便于辨认且独立分段。在使用人工接地时应做好相应的防腐措施。

结论

综合医院作为特殊类型的公众建筑，存在特有的医理流程及要求，用电负荷较大，1/2 电源占比较大且对供电系统的稳定性、可靠性要求较高。为确保医护人员正常工作，我们在确定供应分配方面，应针对规范规定的等级进行区分并考虑不同医疗区域设施的停电后自发电时间的规定，同时，在供点或设备就近采取一定的优化手段对电能品质的提高加以改善，以充分发挥医院高精密医疗设备和数据文档等贵重资产的作用。

参考文献：

[1] 胡星兴 . 某医疗建筑的电气设计要点与难点 [J]. 现代建筑电气，2021,12(07):65-68.

[2] 许 伟 . 综 合 医 院 电 气 设 计 的 探 讨 [J]. 智 能 建 筑 电 气 技 术，2023,17(02):107-111.