于學(xué)亮

(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，成都 610042)

0 引言

對于多數(shù)民用建筑而言，配電系統(tǒng)的常規(guī)做法是：以市電加柴油發(fā)電機組作為供電電源，在變壓器低壓母線處設(shè)置應(yīng)急母線段和保障母線段，這兩段的主用電源取自市電，第二電源取自柴油發(fā)電機組。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 常規(guī)配電系統(tǒng)示意圖

圖中消防負荷及保障負荷通常為一級或二級負荷，其他負荷通常為三級負荷。此示意圖一般適用于包含一級到三級負荷的大多數(shù)民用建筑。而醫(yī)療建筑中存在大量一級負荷中特別重要的負荷，結(jié)合JGJ 312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“《醫(yī)規(guī)》”)和GB 51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》中對配電系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)定，其系統(tǒng)做法相比圖1會有較大差別。下文筆者將對其中較為關(guān)鍵的配電系統(tǒng)設(shè)計給出一些思考，列舉并分析幾種設(shè)計方案。

1 配電系統(tǒng)方案設(shè)計

醫(yī)療建筑的電源配置通常采用兩路10kV電源(該兩路電源應(yīng)滿足雙重電源供電要求)加柴油發(fā)電機組的方式。此外，還要為一級負荷中特別重要的負荷配置UPS。柴油發(fā)電機組的容量由消防負荷及一級負荷中特別重要的負荷的容量確定。各類負荷的供電措施見表1。

基于以上分析，配電系統(tǒng)設(shè)計可以有以下三種方案。

(1)方案一

將一級負荷中特別重要的負荷及部分一級負荷設(shè)置于保障母線段，將消防負荷設(shè)置于應(yīng)急母線段，負荷供電措施按表1執(zhí)行，系統(tǒng)示意圖如圖2所示，圖中其他負荷指二級及三級負荷。

醫(yī)療建筑負荷供電措施表 表1

圖2 方案一配電系統(tǒng)示意圖

(2)方案二

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(2018年版)(以下簡稱“《建規(guī)》”)中10.1.6條的條文說明：當(dāng)采用柴油發(fā)電機作為消防設(shè)備的備用電源時，要盡量設(shè)計獨立的供電回路，使電源能直接與消防用電設(shè)備連接，其配電系統(tǒng)分組方案如圖3所示。

圖3 柴油發(fā)電機作為消防設(shè)備的備用電源的配電系統(tǒng)分組方案

從圖3中可以看出，消防負荷及一級負荷中特別重要的負荷可以共用母線段。據(jù)此，對方案一進行調(diào)整，將部分一級負荷設(shè)置于保障母線段，將消防負荷及一級負荷中特別重要的負荷設(shè)置于應(yīng)急母線段，其他做法同方案一。系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

圖4 方案二配電系統(tǒng)示意圖

(3)方案三

基于前面兩種方案，將帶入柴油發(fā)電機組的消防負荷、一級負荷中特別重要的負荷、部分一級負荷完全分開，分別設(shè)置應(yīng)急母線段1、應(yīng)急母線段2、保障母線段，其他做法同方案一。系統(tǒng)示意圖如圖5所示。

圖5 方案三配電系統(tǒng)示意圖

2 方案可行性研究

針對以上三種配電方案，進行對比分析。

方案一是在常規(guī)做法的基礎(chǔ)上結(jié)合醫(yī)療建筑的配電要求，將一級負荷中特別重要的負荷和部分一級負荷設(shè)置于保障母線段。

方案二是基于醫(yī)療建筑的配電要求以及《建規(guī)》中10.1.6條的條文說明，將一級負荷中特別重要的負荷和消防負荷設(shè)置于應(yīng)急母線段。

方案三則是在方案二的基礎(chǔ)上，深化了配電系統(tǒng)內(nèi)部的獨立性，將一級負荷中特別重要的負荷和消防負荷分設(shè)于不同的應(yīng)急母線段。

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“《供規(guī)》”)中3.0.3條及3.0.4條：一級負荷中特別重要的負荷供電，應(yīng)符合下列要求：1 除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴禁將其他負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)；下列電源可作為應(yīng)急電源：1 獨立于正常電源的發(fā)電機組。2 供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用的饋電線路。3 蓄電池。4 干電池。

前文已經(jīng)提到醫(yī)療建筑常用的電源配置方式，那么在醫(yī)療建筑中，柴油發(fā)電機組應(yīng)被視為備用電源還是應(yīng)急電源呢？筆者對此進行了如下分析。

首先，備用電源與應(yīng)急電源其實是兩個完全不同用途的電源。備用電源是當(dāng)正常電源斷電時，由于非安全原因用來維持電氣裝置或者其某些部分所需的電源。應(yīng)急電源，又稱安全設(shè)施電源，是用作應(yīng)急供電系統(tǒng)組成部分的電源。應(yīng)急供電系統(tǒng)，又稱安全設(shè)施供電系統(tǒng)，是用來維持電氣設(shè)備和電氣裝置運行的供電系統(tǒng)，主要是為了人體和家畜的健康和安全以及避免對環(huán)境或其他設(shè)備造成損失。

由此可見，二者的根本區(qū)別在于，是否是從保障安全的角度出發(fā)，來利用其維持電氣設(shè)備和電氣裝置的運行。

另外，在醫(yī)療建筑中，如果將柴油發(fā)電機組視為備用電源，將專為一級負荷中特別重要的負荷配置的UPS視為應(yīng)急電源，那么方案一將一級負荷中特別重要的負荷及部分一級負荷設(shè)置于保障母線段的做法是可以的。同時《建規(guī)》中10.1.6條的條文說明也將柴油發(fā)電機組稱為備用電源，可以作為支持方案一的依據(jù)。但是，通過《醫(yī)規(guī)》中4.4.1～3條及4.4.7條可以看出，在醫(yī)療建筑中，柴油發(fā)電機組被視為應(yīng)急電源。若為應(yīng)急電源，則根據(jù)前文提到的《供規(guī)》中的有關(guān)規(guī)定，一級負荷中特別重要的負荷及部分一級負荷不應(yīng)設(shè)置于同一保障母線段，這就與《建規(guī)》中對柴油發(fā)電機組的定義相矛盾。

對此，筆者認為兩部規(guī)范對柴油發(fā)電機組的定義并不沖突，只是對其理解的角度不同?！督ㄒ?guī)》中對電氣專業(yè)的規(guī)定，是在界定了僅針對電氣消防部分的前提下而進行的，故其側(cè)重于從保證消防設(shè)備可靠運行的角度來理解柴油發(fā)電機組。《建規(guī)》總則1.0.1條即寫明：為了預(yù)防建筑火災(zāi)、減少火災(zāi)危害、保護人身和財產(chǎn)安全，制定本規(guī)范。當(dāng)消防設(shè)備啟動時，說明其所在建筑已進入應(yīng)急處理狀態(tài)，此時消防設(shè)備的供電電源，均應(yīng)視為應(yīng)急電源，市電電源作為消防設(shè)備的正常電源，柴油發(fā)電機組自然可以理解為消防設(shè)備的備用電源。此處柴油發(fā)電機組的作用是當(dāng)正常電源斷電時，繼續(xù)維持消防設(shè)備的可靠運行，保障火災(zāi)情況下的人身財產(chǎn)安全，故其本質(zhì)為應(yīng)急電源。

而《醫(yī)規(guī)》則側(cè)重于從醫(yī)療場所用電設(shè)備的運行可靠性角度來理解柴油發(fā)電機組。某些用電設(shè)備，例如手術(shù)室、急診搶救室等場所中涉及患者生命安全的設(shè)備及其照明等一級負荷中特別重要的負荷，要求自動恢復(fù)供電時間≤0.5s，一旦斷電時間超出規(guī)范要求，勢必危及患者生命安全。因此，當(dāng)正常市電供電電源停電或故障時，應(yīng)采取措施保證這類關(guān)鍵用電設(shè)備的供電連續(xù)性。結(jié)合《醫(yī)規(guī)》4.4.5條第1款及8.4.3條兩處的條文說明：醫(yī)院一般的治療過程及疏散所需時間通常為3～24h；二級及以上醫(yī)院手術(shù)、搶救等一般12h內(nèi)可以完成。二級以下醫(yī)院手術(shù)、搶救等一般3h內(nèi)可以完成?？梢姡摬糠钟秒娫O(shè)備所需的供電時間較長，若為此設(shè)置較大電池容量的UPS作為應(yīng)急電源，顯然是不太合理的。根據(jù)《醫(yī)規(guī)》4.4.7條可知，當(dāng)設(shè)置有柴油發(fā)電機組時，UPS的供電時間≥15min即可。因此，UPS和柴油發(fā)電機組均為應(yīng)急電源，但UPS屬于過渡應(yīng)急電源，在滿足要求自動恢復(fù)供電時間規(guī)定的前提下，短時供電即可，而柴油發(fā)電機組則是主應(yīng)急電源，當(dāng)正常電源斷電時，繼續(xù)維持醫(yī)療設(shè)備較長時間可靠運行，持續(xù)保障患者生命安全。

綜上所述，在醫(yī)療建筑中，柴油發(fā)電機組應(yīng)被視為應(yīng)急電源，部分一級負荷可接入柴油發(fā)電機組，但一級負荷中特別重要的負荷及部分一級負荷不應(yīng)共用保障母線段。此外，如果消防負荷及一級負荷中特別重要的負荷共用應(yīng)急母線段，可能因電氣線路短路等原因，導(dǎo)致兩者之間相互影響，故對《建規(guī)》中的配電方案進行改進，將二者分設(shè)于不同的應(yīng)急母線段，即得到方案三的做法。

3 結(jié)束語