廖梦莹（上海建科建筑设计院有限公司，上海 200032）

有关资料显示，我国老龄人口已近 3 亿。解决养老问题已成为当今社会重大民生需求。近年来，我国逐步发展了很多医养结合的养老机构，而这些机构可为老龄人提供日常照料、娱乐、看病住院、康复护理以及临终关怀等一体化服务 。

此类建筑群功能复杂、体量大、人员密度高，配套的建筑电气供配电系统庞杂，对该类建筑的电气设计也有更高的要求，包括电气工程师需从建筑功能、用电性质等方向出发，提出安全、可靠、节能、合理的供配电设计方案。本文从用电负荷的分级及计算、供配电设备的选型、供配电方案的策划、供配电的节能措施等方面阐述该类建筑的供配电设计要点。

1 工程概况

本项目位于上海市中心城区徐汇区，为徐汇区“十三五”建设重大工程。项目总用地面积为 21 649.7 m2，总建筑面积为 98 467 m2，建筑单体分为一类高层建筑 3栋、裙房，下设 2 层地下车库。1 号楼、2 号楼及 3 号楼的5～14 F 为养老用房，共设 2 000 床位；1 号群房为文体活动用房；3 号楼 1 F 至 4 F 为养老社区内设医疗机构。其运营主体为某二级甲等综合医院，内设门诊部、抢救室、手术室及各种大型医疗设备用房等。

2 供电电源和电压

2.1 市政供电电源

上海电力部门对单回路 10 kV 电源供电容量范围规定为250～6 300 kVA，而本项目用电总装机容量为 7 700 kVA，且含有大量一二级负荷，为满足电业供电容量要求及项目一二级负荷两路电源的要求。本项目进线采用 2 路 10 kV 市政电源，并明确要求两回路 10 kV电源相互独立以满足一级负荷供电要求。

2.2 应急电源

柴油发电机：项目内设有二级甲等综合医院，为保证供电可靠性，为医疗机构设置一台 400 kVA 的柴油发电机作为第三路备用电源，服务于医院的重要医疗设备用电及消防负荷用电。考虑供电范围及供电半径，柴油发电机房紧邻医院专用变电所。柴油发电机组的启动取样信号分别引自 10 kV电压互感器柜、低压侧主开关的辅助接点。在正常电源失电时，15 s 内自启动并向应急负荷供电。另外为保证供电安全性，设计中考虑机组与电力系统联锁，以防止其与市电并列运行。

本项目为二级甲等综合医院，应急供油时间按照不小于12 h 设计，柴油机的储油量约为：12 h×107 L/h（油耗量由康明斯柴油发电机样本查得）=1 284 L，即 1.284 m³。

柴油的易燃性危及人们生命财产安全。按照我国防火规范的相应要求，本项目在机房内设储油间的储油量考虑为1 m3。燃油不足的部分有两种方式补足，第一种常规做法设置室外储油罐；第二种如项目条件许可，可就近采购。经走访项目周边情况，并与运营方详细沟通得知，本项目运营方管理模式成熟并具有就近采购燃油的条件，燃油不足处可由运营方就近采购，故不另设室外储油罐。

UPS 电源：医院的抢救室、手术室对供电可靠性要求极高，在供电连续性设计上尤为重要。本项目除设计柴油发电机外，还为抢救室及手术室设置了在线式 UPS 不间断电源，以填补柴油发电机供电不连续性的缺点。UPS 供电维持时间按不小于 15 min 设计，即满足柴油发电机启动时差，同时也提高了供电的经济可靠性。

3 负荷分级及负荷计算

3.1 负荷分级

本项目用电从供电可靠性、人身安全、经济损失等方面进行合理科学的负荷分级。按国家供配电系统设计的相关规范为依据，并考虑项目为功能复杂的建筑群，包含老年人建筑、医疗建筑、停车库建筑等。建筑分类有一类高层及多层裙房，负荷分级经综合考虑建筑分类及建筑功能取其高者。本项目负荷分级如下：

一级负荷：消防设施；安保及电子信息设施；地上建筑公共走道照明、医护人员值班场所照明、航空障碍灯；排污泵、生活水泵、电梯；生化实验室、培养箱、恒温箱、医技CTDR、医技 CT/DR 影像室的照明。

二级负荷：X 光机、药品存放冰柜、太平柜、中心供应室、污水处理设施；

三级负荷：除上述用电负荷之外的其余常规的照明、动力及空调用电。

3.2 负荷计算

施工图项目采用需要系数法，设备功率由各设备专业提供，照明插座等按照单位指标进行预留。

本项目各变压器负荷计算如表 1 所示。

表1 变压器负荷计算表

柴油发电机负荷计算：经统计，本项目保障负荷（非消防停电状态）设备功率为 308 kW，消防负荷（消防停电状态）设备功率为 246 kW，接入柴油发电机组的总负荷应按保障负荷及消防负荷中取大值者，故接入柴油发电机总负荷取值为 308 kW。按照《工业与民用供配电设计手册》（第四版）中对民用建筑柴油发电机容量计算选型综述，选型结果详见表 2。

表2 柴油发电机负荷计算表

4 10 kV 供配电系统设计

经考察项目附近无可用的 10 kV 电业配电仓位，按照远近期发展规划，并经与供电局进行沟通。本项目在地上靠近主道路设置一座 10 kV 开关站，建成后由电力部门管理。

依据负荷容量和负荷分布，项目设置两座 10/0.4 kV 变电所，使项目内低压配电回路供电距离均不大于 200 m。其中 10 kV 高压配电系统设置于变电所 1，再经变电所 1 分配至分变电所 2。变电所 1 为项目主变电所，内设高压配电柜、2 台装机容量共 3 200 kVA 的变压器及其低压配电柜，主要供 1 号楼及局部地库用电；变电所 2 内设 4 台装机容量共 4 500 kVA 变压器及其低压配电柜，供 2 号楼、3 号楼及另外一部分地库用电。供配电拓扑图如图 1 所示。

图1 供配电拓扑图

5 供配电系统节能设计

本项目的供配电系统的节能设计主要从提高电能质量、科学分类分项配电、降低线路损耗、合理选用变压器等方面出发，以实现供配电系统的经济、节能运行。本项目供配电系统的节能设计主要包含如下：

（1）按照供电半径设置两座变配电所，使变压器以就近配电原则深入负荷中心，由变电所引至设备的电缆路径选择最短路径，低压供电距离均不大于 150 m，以减少线路损耗。

（2）按照上海建筑设计节能要求，变压器的负荷率控制在 75% 范围内。

（3）项目变电所为建筑内设变电所，从安全及运维方便出发选择干性变压器，且要求节能环保、低损低噪。其能效值见表 3。

表3 变压器能效限定值

（4）提高电能质量，在 10 KV /0.4 KV 分变电所低压侧集中设置成套全功能电能质量装置，同时自动补偿功率因素、治理谐波和三相不平衡。使 10 kV 高压侧功率因素提高到0.9 以上。

6 结 语

随着国家对养老事业的积极推动，各类养老建筑蓬勃发展，对电气设计人员的要求越来越高，在供配电的设计中应采取科学合理的计算及分析手段。本文通过对本人实际主持设计的典型医养结合养老项目供配电设计进行分析，以期对该类建筑群的电气供配电设计提供一定的参考及借鉴。