01
工程概况
以某大型综合医院项目为例，该医院为综合性三级甲等医院，设有1200余张床位，一期工程医疗综合大楼总建筑面积为14.68万m，建筑总高度为97.8m，属于高层一类公共建筑。其中地下部分4层，主要功能为机动车库、非机动车库、设备用房、中心供应、药库区、病案库、污水处理站等。地上部分25层，地上1~6层为急诊、门诊科室；7~10层为医技科室；11~24层为病房及手术部、重症监护室；25层为科研办公室。
02
变配电系统设计
1）负荷等级
根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）、《医疗建筑电气设计规范》（JGJ 312-2013）规定，一级负荷中特别重要负荷包括：手术室、重症监护室、产房、血液透析室等场所中涉及患者生命安全的设备及其照明用电，大型生化仪器，重症呼吸道感染区的通风系统等用电负荷；一级负荷包括：急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、治疗室及消防负荷、主要业务和计算机用电、安保监控用电、客梯、走道照明等用电负荷；二级负荷包括：影像科诊断、康复病房照明、中心消毒供应、客梯、生活泵房等用电负荷；其余为三级负荷。总体看来，本项目涉及的一级负荷及特别重要负荷数量较多，对供电电源的要求较高。
2）负荷计算
医院医疗设备数量多，单位面积用电指标较高，本项目总设备容量17993kW，有功功率12205kW，补偿后的视在功率13123kVA；保留该医院原有2台2000kVA 变压器，新增4台2000kVA 变压器、2台1600kVA变压器、2台1000kVA变压器，变压器总容量共计17200kVA。
3）供电电源
根据《供配电系统设计规范》（GB 500522009）相关规定及以上负荷计算，考虑综合性医院负荷等级要求高、用电负荷大的特点，拟引入多路电源满足负荷供电需求，结合当地市政电网供电情况，选取2个110kV变电站引入3路10kV电源，其中1、2号电源均为工作回路，3号电源为备用回路，可在1或2号电源任一失电的情况下切换至3号电源供电。10kV高压电源经由高压电缆穿管埋地引入地下室配电房中，低压交流电源等级为380/220V，其电源进线设计如图1所示。
▲图1 电源进线设计
4）备用电源
本项目火灾时消防总计算负荷683kW，停电时需保障总计算负荷1392kW，按消防负荷及停电时需保障的供电负荷二者中较大者确定柴油发电机的容量，选取1台常载1600kW，备载1800kW的自启动柴油发电机组作为本项目的自备电源。根据《医疗建筑电气设计规范》（JGJ3122013）第4.4.5条规定，三级医院柴油发电机组的供油时间应大于24h，在建筑物外部设有储油罐及供油口。当市电停电或2台变压器同时发生故障时自启动，并在15s内供电；当市电恢复供电后，柴油发电机组经由冷却延时后自动停机；柴油发电机组采用风冷却方式，借助电气与机械联锁装置实现与市电的切换。
5）UPS 不间断电源
根据《医疗建筑电气设计规范》（JGJ 312-2013）第3.0.2、4.4.6条规定，对中断供电时间要求小于或等于0.5s的一级负荷中特别重要负荷，设置在线式UPS不间断电源供电。
6）高压供电系统及保护
开闭所、高低压变配电室设在地下一层。选用环保型H 级绝缘节能型干式变压器，设强制风冷系统，接线形式为D，yn11。10kV 高压主接线采用单母线分段运行方式，选用KYN28-12 型高压开关柜，额定电流1250A，分断能力31.5kA，直流操作。10kV配电、保护均采用微机综合保护装置，高压进线采用过流、速断保护；联络采用过流、速断保护；变压器出线采用过流、速断保护；变压器带温控保护装置。
7）低压配电系统及保护
选取每2台变压器为一组保持分列运行，低压采用单母线分段运行方式，在两段母线间设有母联开关。对2000kVA、1600kVA 变压器，在进出线分别配置65kA、50kA断路器；对1000kVA 变压器，在进出线分别配置50kA、35kA 断路器，并设有过载长延时、短路短延时与短路瞬时脱扣器，在部分回路设有分励脱扣器。
柴油发电机房设在地下二层，柴油发电机备用电源在应急母线段上与市电联锁互投。消防负荷采用双回路电源供电在最末一级配电箱自动切换；容量较大的用电负荷及重要负荷采用放射式配电；一般负荷采用放射式与树干式相结合的方式配电。低压配电系统根据不同的故障设置不同的短路、过负荷、漏电、电气火灾监控等保护装置。
03
照明系统设计
1）正常照明
a.照度计算
根据《建筑照明设计标准》（GB 500342013）的要求，医院内不同房间、场所的照度标准值及照明功率密度限值要求不同。例如诊室0.75m水平面，照度标准值300lx，照明功率密度限值9W/m；病房地面，照度标准值为100lx，照明功率密度限值为5W/m。设计时要按不同房间、场所分别计算，平均照度按光源数量光源光通量利用系数灯具维护系数/工作面面积的公式计算，照明功率密度值按光源数量光源光通量/工作面面积的公式计算，经计算本项目各房间、场所不仅满足正常照明的照度要求，同时还满足了照明功率密度限值的节能要求。
b.灯具选择
手术室、重症监护室、治疗室选用高显色性灯具；护士站、办公室等场所，选用格栅式节能灯具；手术室、无菌室、新生儿隔离病房、洁净病房等有洁净要求的场所选用密闭洁净灯具；洗衣房、开水间、卫浴间、清洗消毒室等潮湿场所选用防潮型灯具；候诊室、传染病科诊室、病房及厕所、妇科冲洗、手术室等场所设紫外线杀菌灯；手术室、X 射线诊断室设防止误入的红色信号灯。
2）消防应急照明
（1）医院为人员密集场所，对消防应急照明系统的要求很高。本项目疏散照明的地面最低水平照度不低于3.0lx；病房楼或手术部的楼梯间、前室或合用前室不低于10.0lx；手术室及重症监护室等病人行动不便的病房不低于5.0lx。设计中在各安全出口、疏散通道、封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、人员密集场所等处均应安装相应的消防应急照明灯具，覆盖建筑内全部疏散线路。
（2）消防应急照明系统采用集中控制集中电源方式，应急照明灯具选用A型，额定电压24V，集中电源的连续供电时间为1.5h。
（3）在消防控制室、消防泵房、防排烟风机房、变配电室、发电机房设备用照明，照度同正常照明的照度值。
3）安全照明
手术室、抢救室等涉及人身安全的场所，设置安全照明。2类场所中的手术室、抢救室安全照明的照度为正常照明的照度值，其他2类场所中的照度不低于一般照明照度值的50%。本项目为三级医院，安全照明持续供电时间24h。
04
防雷与接地设计
1）防雷系统
① 本项目属于人员密集场所，根据建筑物的长宽高、等效面积与年平均雷暴日、雷击大地年平均密度等参数，经计算年预计雷击次数N 为0.47次/a＞0.05次/a，故按照二类防雷建筑物进行防雷设计。
NO2
② 防直击雷，采用由准10 镀锌圆钢制成的明装接闪带布置在距女儿墙外缘0.1m 范围内、高度约0.15m 处，将支撑架水平间距设为1m、转角部位设为0.5m；采用屋面结构板内主筋制成规格为10m10m 的天面接闪网；采用净高为0.4m的准12 镀锌圆钢作为接闪短针设置在屋角处；采用准18建筑物结构钢筋经由绑扎或焊接处理后作为引下线，利用基础内的钢筋作接地极。
③ 防雷电感应及雷电波侵入，在LPZ0 与LPZ1 区边界的进线处按第一级防护等级设浪涌保护装置，各楼层配电箱按第二级防护等级设浪涌保护装置，在弱电机房的配电箱按第三级防护等级设浪涌保护装置。
2）接地系统
① 本项目低压配电系统采用TN-S 接地型式；在变配电室设总等电位联结。
NO2
② 消防控制中心、弱电机房、电梯机房、带淋浴的卫生间、手术室及1、2类医疗场所设局部等电位联结。
③ 在各手术室、重症监护室（ICU）以及断电会危及生命的重要治疗的2 类医疗场所采用医疗IT 接地系统，配置一个交流内阻抗100k的绝缘监视仪，当发生第一次单相接地故障时，最迟在绝缘电阻降至50k时，发出故障报警信号，并根据用电负荷配备不同容量的隔离变压器。
05
结论
医疗建筑电气设计与供电质量、安全保障存在密切关联，将直接影响医疗服务质量。本文结合某大型综合性医疗建筑工程特征与供电需求，采用高压电源+柴油发电机+UPS 电源供电方式及放射状+树干式配电方式，配合照明系统、接地系统的设计，为医疗服务效率的提升创设良好基础。