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解读:火神山医院高低压成套设备配电系统设计,非常时期的“非常规”设计!

作者:电气达人  来源:www.zzchnt.com/  更新时间:2020-04-06 13:26:00  点击次数:

    解读:火神山医院高低压成套设备配电系统设计,非常时期的“非常规”设计!

  核心提示:非常时期行非常手段,火神山的建造是如此,火神山的设计同样是如此。

  在疫情防控严峻形势之下,以生命至上为设计首要原则,与时间赛跑,充分考虑项目建造实际困难的设计才是优秀的设计。

  可以说,设计单位在此次疫情防控中打赢了一场漂亮的阻击战。

火神山效果图(来源于网络)

  一、外部电源及供电方案

  本项目高压供电部分是由供电部门负责设计和实施,且存在较多一级负荷和一级负荷中特别重要负荷。

  根据规范要求,需配置主供电源为双重电源,故外部电源方案如下:

  ①市电:由城市电网引来两路10kV电源

  ②工作方式:两路电源相对独立、同时工作、分列运行、互为备用

  ③供电容量及运行方式:正常运行时,每回供电容量为7300kVA,当任意一电源失电时,另一路电源可承担全部容量。

  ④10kV配电方式:由分布在院区内的4台户外环网箱以放射式和链式相结合的形式配出7对回路为各箱式变电站供电。

  (10kV高压配电方案)

  解读

  这里高压供电部分由供电部门直接负责实施,设计单位并未出具10kV配电系统图,具体方案我们不得而知,仅有上图。

  根据《工业与民用供配电设计手册》推荐的10kV配电系统接线方式。(如下图)

  (10kV配电系统接线方式)

  可推知本项目10kV高压供电方案为双侧供电双回路树干式(详见下图)

  (双侧供电双回路树干式)

  需注意,此种方案因属于环网形式,其供电可靠性较之放射式相比仍不高,但本项目为公共临时应急工程,应充分考虑项目所在地周边电网情况和供电送电的快速响应能力。

  且在双重电源之外,设计方增设了柴油发电机作为应急电源,也进一步提高了对火神山医院供电的可靠性。

  二、变电站和柴油发电机组的设置

  该项目建筑特点:

  ①呼吸类临时传染病医院(公用设施尽量远离医护区);

  ②一、二层大占地面积建筑形式(负荷相对分散);

  ③采用轻型建筑材料,集装箱式或板材式活动板房等模块化建筑形式(不宜将变电站设置于室内)。

  再者,项目存在大量一级负荷和特别重要负荷,故需在建筑周边设置10/0.4kV箱式变电站24座(20x630kVA+4x500kVA),室外箱式柴油发电站16台(12x600kW+4x500kW),储油量不小于8h,具体配置如下。

  (箱式变电站和柴油发电站分布图)

  负荷分配:

  ①医技楼、接诊及ICU用电负荷100%配备柴油发电机;

  ②病房医护区除风机电加热负荷外,其他负荷均可由柴油发电机提供应急电源;

  ③每个病房医护区设置1台630kVA箱式变电站;

  ④每两个病房医护区设置1台600kW箱式柴油发电站;

  ⑤每两个病房医护区由2台箱式变电站和1台箱式柴油发电站成组。

  解读

  ①箱式变电站和箱式柴油发电站的规格种类很少,便于快速成批量招采设备和施工;

  ②箱式变电站和箱式柴油发电站数量较多,单台容量较大,沿建筑四周分散布置,将电源深入到负荷中心,减少线路损失和线路故障率,提高用电设备的电能质量和系统可靠性,同时也便于后续医院的改扩建;

  ③供电系统的组成也同样体现了标准化、模块化的设计理念,充分响应了公共临时应急工程的建设目标。

  三、负荷等级

  低压配电方案的设计,一定离不开负荷等级的确定。

  根据《传染病医院建筑设计规范》GB50849-2014、《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014、《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013规定,本项目负荷等级可做如下分级:

  (火神山医院用电设备负荷等级)

  解读

  (1)根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009相关条文要求,对于该项目中一级负荷的供电需要双重电源,而对于一级负荷中特别重要负荷的供电需要应急电源。

  另外,针对手术室、ICU、检验科、弱电机房等重点区域均配备了应急供电时间30min的UPS电源,作为柴油发电机启动前的过渡电源,进一步加强特殊设备的供电可靠性。

  (2)根据《传染病医院建筑设计规范》GB50849-2014第8.1.1条规定,传染病医院的下列部门及设备除应设计双路电源外,还应自备应急电源:

  ①手术室、抢救室、急诊处置及观察室、产房、婴儿室;

  ②重症监护病房、呼吸性传染病房(区)、血液透析室;

  ③医用培养箱、恒温(冰)箱,重要的病理分析和检验化验设备;

  ④真空吸引、压缩机,制氧机;

  ⑤消防系统设备;

  ⑥其他必须持续供电的设备或场所。

  (3)根据《传染病医院建筑设计规范》GB50849-2014第8.1.3条规定,污水处理设备、医用焚烧炉、太平间冰柜、中心供应等用电负荷应采用双电源供电;有条件时,其中一路电源宜引自应急电源。

  四、低压配电方案

  从上述用电负荷等级来看,存在一级负荷、一级负荷中特别重要负荷和三级负荷。

  对于一级负荷的配电,应采取双重电源,两路独立供电,且应在末端配电箱处或用电设备处进行自动切换。

  对于一级负荷中特别重要负荷的供电需要应急电源。

  另外,针对手术室、ICU、检验科、弱电机房等重点区域均配备了应急供电时间30min的UPS电源(也为应急电源的一种),作为柴油发电机启动前的过渡电源,进一步加强特殊设备的供电可靠性。

  因此,本项目设计单位设计的低压配电方案如下:

  (低压配电干线系统设计方案)

  解读

  从图中可知,末端配电箱均以每个病房医护区为一个单元进行配置,并将病房用电和公共区域用电分开设置配电箱。

  对用于一级及以上等级的负荷,由医护区临近两台箱变引出两回线路,先在户外双切箱处进行切换后,再在医护区内配电间的末端双切箱处,与引至柴油发电机的应急电源线路进行切换。

  对病房医护区的风机电加热负荷(三级负荷),则由临近一台箱变引出一回线路。

  可见,虽然本次设计对一级负荷和特别重要负荷进行了分级明确,但实际设计中并未严格执行规范中的强条“严禁将其他负荷接入应急供电系统”、“备用电源的负荷严禁接入应急供电系统”。

  如此,违反规范了吗?违反了!而且违反的还是强条。

  但疫情当下,在各方物资筹集困难之时,以生命至上为设计首要原则,与时间赛跑,充分考虑项目建造实际困难的设计才是优秀的设计。

  这种设计其实并未违反规范之强条精神!什么是强条精神呢?以人为本!

  再者,本项目针对手术室、ICU、检验科、弱电机房等重点区域均配备了应急供电时间30min的UPS电源。我们也可以将柴油发电机理解为一级负荷的第二个备用电源,而这里的UPS则可理解为特别重要负荷的应急电源。

  所以说,没有正确的设计,只有最优、最合理的设计。国外的工程设计中,也并未明确负荷等级及各负荷的供电要求,而只是强调了对于需要持续供电的负荷应有多重电源的保障。

  另外,这种设计有个优点,就是设备和材料可以做到标准化成批量进行生产,这无疑缩短了项目施工工期。

  (低压配电设计方案)

  解读

  对于两台变压器加一台柴油发电机三电源方案,我们最为熟知的就是在各母排中增加联络开关,以用于进一步提高用电可靠性,可参见《工业与民用配电设计手册》推荐的方案。

  (应急电源系统接线示意图)

  当然,此种方案是最优的,但我们还应结合本项目实际情况,即户外箱式变电站是以标准化、模块化进行设计生产的,以满足临时应急建设需要。

  如若增加联络开关,则成为非标产品,与项目本身所需的“快速建设”要求是相悖的。

  需注意的是:对于图中的户外双电源自动切换箱,因无分配电功能,故不属于二级配电,且应建议采用无保护切断功能的隔离开关(非正式用于为“负荷开关”)。

  所以说,火神山医院的电气设计看似“非常规”,实则仍遵守了配电系统设计的基本原则,做到了保障人身安全、供电可靠、接线简单、经济合理,且具有有一定灵活性。

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