[分享]解读:武汉火神山医院高低压配电系统设计

发表于2020-03-27     442人浏览     2人跟帖     总热度:652   等级:

今年年初,一场突如其来的疫情打破了安静祥和的新春。武汉作为疫情中心城市更是面临巨大的考验。而火神山和雷神山两座医院的神速建造为患者的及时救治立下了不可磨灭的功劳。

虽然并不是火神山、雷神山医院一线设计者和施工员,但我们可以充分学习其优秀的经验,今天就来了解一下火神山医院高低压配电系统设计。

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。
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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。
④ 10kV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。

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(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)
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(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)
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(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。
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(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》GB 51039-2014、《医疗建筑电气设计规范》JGJ 312-2013 规定,本项目负荷等级可做如下分级:
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(火神山医院用电设备负荷等级)

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:
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(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。
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(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。
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(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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奖励  荣誉分+1    筑龙币+300

  • 奖励于 2020-03-27 12:10:54

 发表于2020-03-27   |  只看该作者       筑龙币+10

2

像一线建造者和工人以及设计师致敬,真的太厉害了!

 发表于2020-03-27   |  只看该作者      

3

设计以人为本!

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