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大型医院直流屏的分区供电

发布时间:2025-07-11 点击次数: 来源:川扬电气

大型医院直流屏的分区供电是保障医疗设备(如呼吸机、除颤仪)与应急系统(如消防联动、疏散指示)连续运行的核心设计,需根据 “用电负荷等级”“科室功能” 及 “故障影响范围” 划分供电区域,实现 “局部故障不扩散、重要负荷优先保障”。其核心设计要点如下:
一、分区划分原则与供电等级
医院负载按 GB 50052《供配电系统设计规范》分为三级,分区供电需匹配不同等级的可靠性要求:
1. 一级负荷分区(优先级)
  • 涵盖区域:ICU(重症监护室)、手术室、急诊抢救室、心血管介入中心、血透中心。

  • 供电要求:需配置 “双直流屏 + 双回路” 冗余供电,两路电源分别来自不同变压器的交流进线,切换时间≤50ms(呼吸机、麻醉机等设备无停机)。

  • 负载特性:以小容量、高稳定性设备为主(单台设备电流≤10A),总容量占医院直流负荷的 30%~40%。

2. 二级负荷分区(中优先级)
  • 涵盖区域:普通病房、检验科、药房、消毒供应中心。

  • 供电要求:单直流屏带双回路,主回路故障时自动切换至备用回路(切换时间≤100ms),允许短时间(<5s)蓄电池供电。

  • 负载特性:包含中型设备(如离心机、恒温箱),总容量占比 40%~50%,需限制单回路电流≤100A。

3. 三级负荷分区(一般优先级)
  • 涵盖区域:行政办公区、食堂、后勤仓库。

  • 供电要求:单回路供电,故障时可自动断开(不影响其他区域),依赖蓄电池供电时间≤30min(等待柴油发电机启动)。

  • 负载特性:以应急照明、普通插座为主,总容量占比 10%~20%。

二、分区供电的拓扑结构设计
采用 “总直流屏 + 区域分屏” 的层级架构,通过物理隔离与逻辑联动实现精细化管理:
1. 总直流屏(核心枢纽)
  • 安装位置:医院配电房(靠近变压器室),配置 2 套 1000Ah/220V 直流屏(一主一备),采用 “并列运行 + 自动均分负载” 模式(负载分配误差≤5%)。

  • 核心功能:

  • 向一级负荷直接供电(双回路输出);

  • 为区域分屏提供直流电源(每路输出电流≤200A);

  • 集中监测各分区电压、电流及绝缘状态(通过 RS485 总线,采样频率 1kHz)。

2. 区域分屏(局部管控)
  • 按建筑楼层或功能分区设置(如外科楼 1-3 层分屏、内科楼分屏),每个分屏容量 200~500Ah,输出回路按科室划分(如手术室回路、病房回路)。

  • 核心功能:

  • 配置独立绝缘监察装置(检测精度 ±5kΩ),定位局部接地故障(如某病房插座漏电);

  • 实现 “负载限流”(单回路电流≤50A),避免某一设备短路导致整个分区断电。

3. 回路隔离设计
  • 总屏与分屏之间采用 “空气断路器 + 快速熔断器” 双重保护:断路器(脱扣时间 50ms)用于过载保护,熔断器(熔断时间≤10ms)用于短路保护。

  • 分区之间通过 “隔离二管”(反向耐压≥400V,正向电流≥200A)阻断环流,防止某分区故障(如接地)影响其他区域电压稳定。

三、关键技术要求与配置
1. 蓄电池配置与放电时间
  • 一级负荷分区:蓄电池容量按 “120min 放电” 设计(10h 率容量 C10=1000Ah),双屏同时故障时仍能供电(实际放电电流≤50A,电压维持在 210V 以上)。

  • 二级 / 三级负荷分区:按 “30min 放电” 设计(C10=500Ah),配合柴油发电机(启动时间≤15s)实现长期供电。

2. 监控与联动功能
  • 分区监控:通过医院能源管理系统(EMS)实时显示各分区电压(精度 ±0.5%)、电流(±1%)及绝缘电阻(±10%),异常时按分区发出声光告警(如 ICU 回路接地优先报警)。

  • 应急联动:当某分区发生短路故障,总屏需在 100ms 内切断该分区电源,同时自动提升其他分区的输出电压(补偿线路压降,维持 220V±5%)。

3. 线缆路由与防护
  • 一级负荷线缆:采用 “耐火铜缆(NH-YJV-1kV)”,截面≥16mm²(载流量≥100A),沿桥架敷设且与其他线缆间距≥300mm(防电磁干扰)。

  • 分区间线缆:穿镀锌钢管暗敷(壁厚≥2.5mm),埋深≥0.8m(防机械损伤),接头处做防水处理(IP65 级密封)。

四、运行维护与故障处理
1. 日常维护要点
  • 定期巡检:每周测试分区绝缘电阻(≥200kΩ),每月检查蓄电池单体电压(2.23~2.27V / 只),每季度进行 “假负载放电试验”(放出 30% 容量),避免板硫化。

  • 负载监测:通过 EMS 统计各分区负荷曲线(如手术室在 8:00-18:00 电流达峰值),优化蓄电池充电策略(高峰前 2h 完成均充)。

2. 故障处理机制
故障类型
影响范围
处理流程
一级分区单屏故障
无影响(自动切换至备屏)
2h 内抢修主屏,期间密切监控备屏负载(≤80% 额定值)
二级分区回路接地
仅该分区绝缘告警
断开分屏电源,通过 “分段排除法” 定位故障点(如依次断开各病房回路)
三级分区短路
该分区断电
更换熔断器后,先空载测试电压(220V±5%),再逐步投入负载
五、典型案例与设计效果
某三甲医院(建筑面积 15 万㎡)的分区供电设计:
  • 总直流屏 2 套(1000Ah/220V),分别服务于门诊楼与住院楼;

  • 划分 8 个分屏(ICU、手术室等一级分区各 1 个,普通病房等二级分区 5 个);

  • 运行效果:单分区故障处理时间从传统设计的 2h 缩短至 30min,年停电次数从 5 次降至 0 次,满足 GB 50333《医院洁净手术部建筑技术规范》的 “零断电” 要求。

总结
大型医院直流屏的分区供电核心是 “等级适配、故障隔离、精准管控”,通过总屏 - 分屏 - 回路的三级架构,结合冗余电源、智能监控与快速保护,一级负荷 “零中断”、二级负荷 “少中断”、三级负荷 “可恢复”。实际设计需结合医院科室布局(如手术室集中在顶楼)优化线缆路由,并通过仿真软件(如 DIgSILENT)验证端故障下的电压稳定性,终满足医疗场所对供电可靠性的严苛要求。


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