摘要:医院因为使用对象特殊、功能复杂、电气系统种类多,所以对不间断供电和防电击都有很高要求。文章介绍了医院电气设计中的用电指标、低压配电、线缆选择、接地与安全、谐波治理等。
关键词:用电指标；配电系统；电气安全；谐波
医疗建筑电气设计因面对对象特殊、医疗设备工艺复杂及电气安全防护要求高，对电气设计而言是比较复杂的难题。
1用电指标统计
《全国民用建筑工程设计技术措施-电气分册》（2009年版）中，医院建筑的单位建筑面积变压器容量指标为50~100VA/m2。表1为国内部分综合医院的电力负荷实例。从以上数据可以看出，医院总体的变压器安装容量并不是很高，一般在65~75VA/m2。医院的用电负荷仍然以空调照明为主。从国内已建成投入使用的医院用电负荷统计数据来看，空调（电制冷）占总负荷的45%~55%，照明占30%，动力（包括医疗设备用电）占总负荷的15%~25%。综合医院中住院部所占总建筑面积的比例较大，而住院部的照明标准不高（如病房的照度标准为100lx），另外住院部以夜负荷为主，而医技诊疗部以日负荷为主，同时系数较小，一般在0.5左右。笔者认为一般二级及以上综合医院，变压器装机容量在80VA/m2左右基本能满足使用要求。
2低压配电系统
医疗建筑的低压配电系统中照明、电力、大型诊疗设备，由不同的配电回路供电；负荷容量较大或大型重要用电设备，由变配电所（总配电室）放射式配电；其余负荷等级相同的设备宜采用树干式或混合式配电。特别重要的负荷除双电源供电外，还应设柴油发电机组或在线式UPS作为备用电源。
2.1大型医疗设备
主要包括影像科和放射科室的大型重要设备，其供电电源应自备配电所（总配电室）引专用回路，有条件时这些设备宜采用一台专用变压器。在设计初期，最大的难点在与业主无法提供准确的设备清单，后期在科室建成后才会招标采购。所以在前期配电时只能按照同类医院的建成经验和相关资料留足设备容量。一般ECT、CT设备的容量分别为120kVA左右和50kVA，DSA设备的容量分别为100kVA左右，设备一般由设备商提供配套的控制箱（柜）。需射线防护安全的治疗室和核素治疗室应有门、机联锁控制装置。诊断类X射线机除MRI为持续性负载外一般为断续性负载，设备同时曝光的可能性很小，它们的需要系数很小，小于0.2。大型医疗设备配电线路电缆截面选择除满足一般电气要求外还需要满足设备内阻的要求。要满足设备的内阻要求，可以考虑变压器的内阻宜小于计算总阻抗的一半、减少变压器至设备的距离、加大配电导线截面等措施。
2.2手术部
在二、三级医院中，手术室用电负荷应为一级负荷中特别重要的负荷。为保证供电可靠性，供电电源除两路电源外还应设柴油发电机组(和在线式UPS电源)作为备用电源。手术室的配电回路一般从变配电室（总配电室）引来两路专用回路供电,并在手术部设备夹层的配电间内设双电源末端自动切换。每个手术室的配电干线必须专线单独敷设，负荷应按设计要求计算,但不应小于8kVA，其配电箱可设在该手术室的外廊侧墙内。
3线缆选择与敷设
医院内活动群体主要是病患。他们体弱、行动不便、疏散所需时间长，火灾发生时有毒气体对人生命会产生严重威胁，根据GB50217—2018《电力工程电缆设计标准》，应选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等无卤绝缘线缆，不选用聚氯乙烯绝缘线缆。消控室、消防电梯和消防水泵等设施，火灾发生时仍需坚持工作3h的消防设备和场所，其供电线缆应采用矿物绝缘类电缆。
4接地、等电位联结和电气安全
4.1接地与等电位联结
实践证明，由于场地的原因，目前设计采用的是共用接地系统。医院除应设总等电位联结外，在治疗室、手术室、CCU、ICU等医用1类、2类医疗场所均应设局部等电位联结（LEB）。等电位联结的作用在于以最大限度地减小在人可触及的区域内出现的预期接触电位差。对于2类医疗场所内,要求所有和LEB母排连接的导体电阻与各接头的电阻总和不得超过0.2Ω。
4.2局部IT系统
医疗建筑的手术室、ICU、DSA室等2类医疗场所一般均采用局部IT系统供电。医疗场所局部IT系统隔离变压器的一次侧与二次侧，除设置短路保护外，还应设置过载时仅报警不跳闸，不动作于切断电源的过负荷保护，所以医用IT系统必须设绝缘故障监测装置。IT系统发生第一次单相接地故障，其对地泄漏电流仅为很小的电容电流，不会造成人身电击伤害。此时绝缘故障监测装置会立即向值班室工作人员发出声光故障报警，工作人员在第二次发生接地故障切断电源前应排除电源故障。在2类医疗场所内采用TN-S供电系统额定剩余电流不超过30mA的A型或B型具有过流保护的电磁式剩余电流动作保护器(RCD)，且仅用于次要回路（不涉及生命安全的电气设备及照明）中。此外，还需要实时检测隔离变压器的空载泄露电流和过负荷超温监测装置，为以后医院投入使用后减少维护管理难度，宜设置绝缘故障监测的集成管理系统。典型的手术室IT系统图参见《医疗场所电气设计与设备安装》08SD706—2P9。
5谐波治理
医疗建筑电气设备存在很多非线性设备，这些谐波源造成N线电流畸变率接近50%，为避免谐波电流超标，应采取一定的措施进行抑制和消除。主要措施有:1）大型医疗设备宜采用专用Dyn11型接线组别的变压器和专用供电回路供电，且宜靠近电源侧集中布置。2）采用有源滤波器。实际工程中往往在设计时难以搜集到足够的电气设备使用时的谐波电流数据，更何况每家医院的科室不同，大型医疗设备的数量也不同。目前从国内的一些数据和文献来看，还没有完整的数据可供参考，设计时可暂按以下的公式估算。在工程设计中，并不需要将各次谐波电流补偿为零，只需对主谐波源进行适度的补偿，使补偿后的谐波电流电压在国标《电能质量公用电网谐波》GB/T14549—1993的限值内即可。
6结语
医疗建筑电气设计内容繁多，功能复杂，需要考虑的问题也很多，其他的设计内容这里不予赘述，以上只是本人在实际工作中遇到的一些问题和体会，希望能给同行提供一点借鉴。
参考文献:
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[4]GB51039-2014,综合医院建筑设计规范[S].
[5]JGJ16—2008,民用建筑电气设计规范[S].[6]JGJ312—2013,医疗建筑电气设计规范[S].
[7]张大为,王薇,代海洋.关于医院电气工程的改造及对策[J].建筑电气,2007(5):33-36.
作者:陈邓先 单位:厦门东翔工程设计有限公司
