权力职位

发电机和应急电源系统是至关重要的医院和卫生保健设施能够有效地为他们的社区服务

学习目标

• 获得一个基本的了解发电机和医院应急电源系统的主要组件。
• 了解紧急电力系统对医院的监管要求。
• 这些系统的设计提供了一个方法,占关键客户和项目的需求。

由于医疗保健标准的不断变化,技术和建筑系统,医院已经变得更加依赖于电力系统正常运行。因此,医院建筑的电气系统的可靠性比以往任何时候都更重要。

NFPA 70:国家电气规范要求每个医院有两个独立的电源,提供最低级别的可靠性:正常(即来源。实用程序)和一个备用源(即。,generator, fuel cell system or battery system).

因为大多数传统的卫生保健设施使用发电机的备用源由于运行时和维护的优势,本文将集中在发电机和电气系统(即至关重要。“应急电源”)的设计。

对于本文的目的,NEC第517条项“基本电气系统”和第700条项“应急电源系统”是同义的,因为紧急系统中定义NEC第700条特别适用于医院NEC第517条。

紧急系统由NEC定义为“系统法律规定和划分为紧急的市、州、联邦和其他编码。”

NFPA 110:应急和备用电源系统的标准定义组成紧急电力系统的各种组件,包括应急电源和应急电源系统。

EPS是备用电源,在这种情况下是发电机(s)。系统由导体、配电装置过流保护装置,传输交换机和所有控制、监督和支持设备所需的操作系统和发电机之间的转换开关。导体、配电设备和过电流保护装置的负荷端转移开关不考虑系统/ NFPA 110的一部分,但是被认为是整个应急电源系统的一部分(参见图1)。

发电机由两个主要组件:提供机械功率的引擎,通过旋转驱动轴和一个交流发电机,将机械能转换为电能。转换开关是电子设备,配置为连接两个输入电源(通常效用源和电源)和一个输出连接到负载(s)使用一个转换机制选择的两个输入源连接到负载(参见图2)。

还有其他监管机构、规范和组织需要考虑根据项目所在地:

• NFPA 99:卫生保健设施代码建立标准的医疗服务水平以减少火灾的危害,爆炸和电力病人,工作人员和游客。
• 的设施指南研究所发布的FGI指导设计和施工,它由多个文档的识别需要为医院、门诊设施和住宅保健设施。
• 医疗保险和医疗补助服务中心和联合委员会需要医院坚持的要求NFPA 99除了NEC和通常需要(取决于管辖)符合的要求FGI指南。

回顾这些监管机构的要求,规范和出版物建议在开始一个新项目来确定任何项目特定的影响采用代码不同的州和地方政府。

应急电源设计注意事项

发电机制造两个评级:主要和备用。'额定发电机是为了持续经营作为主要的电力来源系统,通常使用在公用电源不可用,如农村地区。备用发电机额定设计操作间歇时的主要电源发生故障或发电机测试期间。为备用应急电源系统为医院使用发电机额定使用,因为发电机运转的备用电源。

NFPA 110需要发电机和系统分类,类型和水平。“类”定义的最小运行时间小时。“类型”定义的最长时间,以秒为单位,后转移到备用源功率损耗。人类生命的“水平”定义了风险由于系统的失败。

医院应急电源系统通常必须类96(最低96小时的运行时)或有一个操作计划提供96小时的燃料,类型10(最高10秒转移)和一级(系统的失败可能导致丧失生命或严重伤害)。

医院的两个常见的燃料类型发电机2号柴油和天然气。一般来说,医院选择安装柴油发电机有两个主要原因。

• 医院需要96小时的燃料存储现场或达成协议的额外燃料送到维持96小时的连续运行时(请参阅联合委员会的应急管理96小时计划详情)。天然气从效用送到医院通过地下管道分布,不能现场储存时所需的数量。当局有管辖权通常不考虑一个非现场燃料足够可靠的独家燃料发电机(见NEC 700.12 (D) (2))。
• 应急发电机和医院的系统是需要NFPA 110型系统。这需要系统恢复供电负荷在不到10秒。大多数天然气发电机无法达到这个要求,由于发电机引擎的时间开始。

发电机可以安装在室内或室外。室内安装的优点是更好的保护从天气和交通提供易于维护,但通常是一个更高的成本。发电机房需要设计占所需的大量的气流冷却发电机和发电机提供燃烧空气。理想情况下进气口在房间的后面和空气放电在前面是促进适当的气流引擎块,便于发动机冷却。从上面房间与进气或放电或房间的一边可以创建冷却问题,应该避免。设计还需要考虑的声学影响发电机在进气和放电位置。发电机内创建一个很大的噪音和消音室可能需要符合当地法令或医院要求(见图3)。

户外设施通常有一个低成本但没有访问,可能随着时间的推移容易退化的设备如果不妥善保护。通常情况下,一台发电机安装在户外会防风雨的外壳与阻尼器和加热元件外壳内保持环境在一定程度上控制。外壳也可能有一个垫板罐燃料存储、声衰减或提高人员平台根据项目的具体要求。户外发电机的自包含的性质可以有利通风和燃油交付的问题简化。

应急电源配电设备

完成必要的电气系统,所定义的NEC第517条由系统(即。,everything between the transfer switch and the generator, including the transfer switch) and the switchboards, panels, transformers, feeders and overcurrent protective devices that are connected to the load side of the transfer switch.

在医院,基本每个电气系统分为三个独立的分支NEC第517条:生命安全,关键设备。每个分支都有自己的自动转换开关或开关的大小取决于系统,在医院隔离功率分布:

• 生命安全部门仅限于电路生命安全的关键,包括照明方式出口,出口标志,选择报警和报警系统,通信系统,发电机组配件,电梯和选择自动门。
• 关键的分支是主要用于系统和设备对病人护理和安全至关重要,包括,但不限于,任务照明和插座病人护理空间,护士呼叫系统、临床信息技术系统,并选择所需功率电路有效的医院手术。
• 设备部门主要包括有效的医院操作和所需的机械设备通常包括空气处理单元、水泵、锅炉、制冷机、医疗真空/压缩空气设备、厨房设备和任何其他可选加载医院认为有必要保持设施公用电源时丢失。

转换开关可以是自动的,非自动的或手册。医院主要使用自动转换开关,转移到发电机没有人员输入。然而,非自动的和手动转换开关是用于可选加载时自动切换不需要或期望由于发电机容量。

非自动的和手动的区别在于非自动的有一个自动转换机制,但转移需要人员启动;手册需要手工人员身体移动机制从一个来源。

自动转换开关有三个过渡类型。开放的过渡是最常见的在医院和断开与权力的主要来源(效用)之前连接到备用源(发电机),也称为“打破之前。“延迟转换类似于开放的过渡,但有一个内置的延时断开两个来源的地方一段时间,是最常用的机械设备,允许时间汽车慢下来之前的连接到另一个电源。

封闭的过渡是不太常见的由于公用事业公司批准需要安装前,因为封闭的过渡与发电机(s)简要比较实用。封闭的过渡将暂时连接到源断开之前从一个源或“前休息。”的优点是设备没有经历一个短暂的“昙花一现”掌权期间每月发电机测试或当转移从发电机功利性权力。

许多医院需要自动转换开关旁路隔离。旁路隔离开关提供了两个切换机制配置,这样一个开关可以删除和工作在一个安全的方式,而另一个转换机制向负载提供电力。设计需要考虑的足迹和成本增加旁路隔离开关在传输交换机和一个切换机制。

常见的应急电源系统配置

有两种常见的系统配置,大多数医院使用:独立和并行的系统。一个独立的系统包括一个发电机转移开关分离生命安全,临界载荷和设备分支。发电机起动信号时开始收到的任何转让开关和每个转换开关转到发电机电源一旦开关感官发电机源已经达到了系统电压和频率。

独立系统的优点是典型的最初成本比较低一个同样大小的multi-generator配置以及更少的复杂控制。奇异信号发生器的缺点是失败结果的设施没有备用电源基本负荷在公用事业中断。此外,独立的系统,如果没有能力就少了临界荷载发电机无法跟上需求负载设备的公用事业中断,除非提供了楼宇自动化系统接口监控实时负载生成器和关闭选择设备时的感官发电机达到高峰容量。这个额外的特性将增加项目成本如果实现,设计过程中需要考虑。

平行配置包括两个或两个以上发电机连接在平行于一个共同的总线与多个转移开关。一次发送起始信号转换开关,第一个发电机达到额定电压和频率接近公共汽车。交换机将开始转移转移到发电机源和随后的发电机将接近普通巴士一旦他们达到电压/频率和与第一同步发电机。

平行配置的优势是它提供了设备冗余事件发电机无法启动或离线维修。此外,该系统能够负载低优先级传输交换机(即。,disconnect them from the generator source) if the generators are unable to keep up with the demand load. This prevents a complete outage to the facility and ensures the most critical loads remain operational.

电气系统冗余

医院不断为最坏的情况做准备,以确保他们提供最高水平的护理病人。设备和系统冗余是当务之急。建议设计师讨论设备和系统配置与客户端提供内在的冗余,确保设计符合客户的冗余需求和项目预算。

发电机的常见配置是提供发电机提供的数量N + 1冗余的事件的一个发电机无法启动或离线维修。例如,如果一个工厂的用电高峰负荷900千瓦,医院希望N + 1冗余,提供三个500千瓦的发电机的配置能满足冗余目标。

另一个策略来提高弹性的基本电气系统是独立的应急电源的关键或设备分支到“关键”和“关键B”各有其自己的自动转换开关。这限制了潜在故障设备由于灾难性故障转换开关或其他配电设备,分支的权力。它还允许医院的急救护理区域是完全连接到应急电源,同时保持两个独立的能源所需的代码。

发电机的燃料

如前所述,2号燃料油是最常见的医院应急发电机的燃料来源。通常,医院将有至少96小时的燃料现场,如果遵守可能更少联合委员会的应急管理96小时计划或在当地管辖,没有那么严格的要求。

根据实用的可靠性,发电机可能一年只运行15到20小时达到月度/年度测试要求为每个生成器。这导致燃料之前可能对长时间坐着。为了避免燃料质量的退化,大多数医院将安装一个燃料抛光系统把水和其他微粒从燃油。如果集中坦克安装服务多个发电机、泵燃油系统将提供燃料和返回位于每个发电机发电机天坦克。

修改、升级现有的电力系统

当设计一台发电机或应急电源系统升级现有医院,逐步和中断一开始就需要考虑的设计,因为他们可以在医院业务产生巨大影响。医院不能随时关闭关键服务。

尽管中断是不可避免的一个主要系统升级,与医院管理和关键人员的讨论在设计的早期是至关重要的,因为它可能需要不同的设计方法来满足项目的目标和维护设施施工。

发电机和应急电源系统是一个重要的系统在医院,确保一个实用程序中断的操作影响最小。随着卫生保健设施和人员继续适应护理的最新标准,需要更健壮和可靠的应急电源系统还是需要的。

当启动一个新的应急电源系统的设计或升级现有系统,业主和设计专业人员需要不断的交流,确保设计符合项目目标、预算和医院的操作优先。

应急发电机和电力系统的设计起到至关重要的作用在确保在每个设备提供可靠的电力通过提供一个备用电源在公用事业中断源。

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