摘要：醫(yī)院主要供電系統(tǒng)為高壓、低壓、自備發(fā)電機(jī)、應(yīng)急電源和不間斷電源，根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)的不同,如何采取不同的供電方式，在醫(yī)院建設(shè)過程中顯得尤為重要。文章通過對醫(yī)療用電負(fù)荷等級劃分.負(fù)荷性質(zhì)防雷接地與安全防護(hù)等內(nèi)容的分析,論述了醫(yī)院建設(shè)中對于可靠性供電系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用。
醫(yī)療用電負(fù)荷等級劃分
醫(yī)院不同的醫(yī)療場所、不同的醫(yī)療設(shè)備對供電的要求也不一樣。一般消防用電負(fù)荷、 航空障礙燈、變電室安防機(jī)房、電子信息中心機(jī)房等設(shè)施設(shè)備的負(fù)荷以及監(jiān)護(hù)病房、手程血液凈化室、血液透析室、病理切片分析.磁共振(MRI)介入治療(DSA).加速器機(jī)房、血庫醫(yī)療場所的用電負(fù)荷為一級負(fù)荷;重癥監(jiān)護(hù)病房、重要手術(shù)室等涉及患者生命安全的設(shè)備及照明用電為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。普通電梯.生活水泵電子顯微鏡、內(nèi)窺鏡、CT、DR.醫(yī)用氣體供應(yīng)機(jī)房手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)等用電負(fù)荷為二級負(fù)荷;除一.二級 除此以外的其他負(fù)荷為三級負(fù)荷。
二、負(fù)荷性質(zhì)決定供電方式
針對1類、2類醫(yī)療場所用電比較密集,負(fù)荷高等特點(diǎn),供電電源采用不同區(qū)域的兩個中心變電站分別引入兩路獨(dú)立的10kV線路至醫(yī)院變電所。變電所應(yīng)設(shè)置在用電負(fù)荷中心,除雙路電源供電外,還應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為第三電源(當(dāng)兩路市電均因停電缺相、電壓或頻率超出范圍,信號延時0s ~ 15s自動啟動柴油發(fā)電機(jī)15s內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后, 投入額定負(fù)載運(yùn)行。對于自動恢復(fù)供電時間在15s以內(nèi))。
對于自動恢復(fù)供電時間在0s ~ 10s內(nèi)還要配置-定容量的應(yīng)急電源(EPS) , 自動恢復(fù)供電時間在小于0.5s以內(nèi)需配置-定容量的不間斷電源
(一)變電所的高壓配電
醫(yī)院供電電源由2路市電提供,高壓開關(guān)柜之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖,二次部分采用直流控制,總裝負(fù)荷率小于90%。
變電站高壓開關(guān)柜采用具備“五防” 功能的中置柜。高壓開關(guān)柜之間的電氣聯(lián)鎖選用真空斷路器作為變壓器的過載和短路保護(hù),并配微機(jī)
保護(hù)裝置。干式變壓器設(shè)高溫報(bào)警信號、超溫跳閘保護(hù)以保證設(shè)備可靠運(yùn)行，直流系統(tǒng)選擇免維護(hù)鋁酸蓄電池作為后備控制電源 ,為了便于對
配電系統(tǒng)的監(jiān)控,特別設(shè)有后臺監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“四遙”功能,并將系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至后臺機(jī),方便系統(tǒng)的維護(hù)并能及時處理故障。
(二)變電所低壓配電
1.低壓配電
低壓側(cè)單母線分段運(yùn)行,設(shè)母聯(lián)柜,低壓總柜及母聯(lián)柜三臺斷路器均采用操作閉鎖及電氣聯(lián)鎖手動投入(只允許三臺斷路器中任意兩臺同
時投入運(yùn)行)。正常運(yùn)行時,低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開。當(dāng)某臺變壓器故障或某路電源失電時,母聯(lián)開關(guān)手動投入,將故障段- -。二 級負(fù)荷切至相鄰
段，保證一、二級負(fù)荷用電。對于特別重要負(fù)荷和一級、二級負(fù)荷均設(shè)雙回路供電。
2.柴油發(fā)電機(jī)、不間斷電源
對特別重要負(fù)荷,除雙路電源供電外還應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為第三電源。 發(fā)電機(jī)控制柜電纜引低壓配電柜當(dāng)兩路市電停電時可自動投入 。
重要設(shè)備用電點(diǎn)供電末端設(shè)有不間斷電源。
3.功率因數(shù)補(bǔ)償
功率因數(shù)補(bǔ)償采用成組電容器動態(tài)方式在低壓側(cè)集中補(bǔ)償,補(bǔ)償后高壓側(cè)功率因數(shù)在0.9以上,電容補(bǔ)償柜采用消諧濾波型以降低諧波分量。對重要的醫(yī)療設(shè)備如DR. DR. CT. DSA.直線加速器、信息核心機(jī)房等設(shè)中性線三次諧波電流抑制器。
(三)特別重要負(fù)荷的配電系統(tǒng)
一. 二級負(fù)荷配電系統(tǒng)采用放射式,由變電所不同低壓母線段兩路供電,未端自動切換。手術(shù)部ICU. 信息中心機(jī)房除雙路電源末端自動切換以外再增設(shè)UPS電源,這樣自動恢復(fù)供電時間會在0.5s以內(nèi)保證供電的質(zhì)量和可靠。
1.手術(shù)室配電
手術(shù)室,在采用雙路電源末端自動切換的供電方式后,再增設(shè)UPS電源保證供電質(zhì)量和可靠性。UPS采用在線方式多模塊組成的N+1的安全模式。同時系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線維修維護(hù)。UPS額定輸出功率大于最大計(jì)算負(fù)荷的1.5倍。UPS輸出功率因數(shù)≥0.8 ,諧波電壓畸變率和諧波電流
畸變率符合限定標(biāo)準(zhǔn)。
用于心胸外科手術(shù)設(shè)備正常漏點(diǎn)電流不能大于10μA ;發(fā)生接地故障時,漏電電流不得大于50μA。采用系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng))的供電方式，設(shè)置隔離變壓器容量為8KVA ,有剩余電流監(jiān)測裝置。通過隔離變壓器二次側(cè)兩相導(dǎo)線對地高阻抗來減少系統(tǒng)的漏 點(diǎn)電流, IT系統(tǒng)發(fā)生供電負(fù)荷設(shè)備發(fā)生第一次接地故障時 ,系統(tǒng)仍能帶故障運(yùn)行。除此以外在IT系統(tǒng)配出回路相線與地線之間安裝絕緣檢測器,監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)相對低的絕緣水平。系統(tǒng)輔以等電位連接,可以防止心臟手術(shù)中的微點(diǎn)擊。
2.醫(yī)療設(shè)備配電
對于DR. CT. MRI、 DSA. 胃腸機(jī)、鉬靶機(jī)等醫(yī)療設(shè)備,為了減少諧波對電力系統(tǒng)的污染,應(yīng)設(shè)專路供電,配線距離宜小于70m。中CT. MRI. DSA等- 二 級負(fù)荷設(shè)置為雙電源末級切換,機(jī)房內(nèi)設(shè)有急停開關(guān)便于快速處置, CT. MRI應(yīng)配有單元凈化電源設(shè)備。
3.直線加速器配電
加速器供電的電源由變電所不同段引出,專路供電并設(shè)置有雙電源末級切換裝置。為確保電壓穩(wěn)定在400V+5%的范圍內(nèi), 20ms內(nèi)相間不平衡不得超過+2%的要求,在設(shè)備端應(yīng)安裝設(shè)有容量大于用電負(fù)荷1.5倍的穩(wěn)壓電源。
變電所至加速器機(jī)房配線為70m?？紤]到電源內(nèi)阻小于190mQ。電纜選用宜放大-級。 為避免對信號線干擾電源,電纜遠(yuǎn)離信號線50cm以上,采用雙金屬屏蔽電纜同時做好接地。機(jī)房空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備以及照明等,另設(shè)供電線路。機(jī)房內(nèi)設(shè)急停開關(guān)便于快速處置。
4.計(jì)算機(jī)信息機(jī)房配電
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)核心機(jī)房除必須滿足各種設(shè)備對溫度、濕度和空t氣潔凈度、電磁場和振動.靜電、噪育、消防等各項(xiàng)要求外,還必須滿足全天候24小時不間斷供電。
在采用雙路電源末端自動切換的供電方式的同時,再設(shè)UPS電源。UPS系統(tǒng)須采用模塊化N+1 UPS系統(tǒng),還應(yīng)考負(fù)荷增加時UPS能通過“無縫”擴(kuò)容滿定冗余使用要求,并具有容量冗余和功率模塊備份,保證系統(tǒng)的高可靠性,同時具有在線維修能力,盡量減少系統(tǒng)的故障點(diǎn)。負(fù)荷延時應(yīng)大于2小時，UPS應(yīng)采用雙變換純在線式,應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。該系統(tǒng)具有完備的監(jiān)控軟件,以實(shí)現(xiàn)對UPS電源的可靠、方便的遠(yuǎn)程監(jiān)控。對于過壓保護(hù)、低壓保護(hù)、溫度監(jiān)控、過載、電池低壓、斷電等均由微處理器監(jiān)控,并自動進(jìn)行處理。輸入功率因素≥0.90 ,總輸入電流諧波≤6%。
三、防雷、接地與安全防護(hù)
接地系統(tǒng)包括以下幾個部分:防雷接地、配電系統(tǒng)接地(如消防、結(jié)構(gòu)化布線、監(jiān)控、樓控等系統(tǒng)) .醫(yī)療設(shè)備接地(功能性接地、等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽接地)總等電位聯(lián)結(jié)。接地宜采用共同接地,各醫(yī)療設(shè)備機(jī)房設(shè)專用接地端子箱,并通過接地干線引至基礎(chǔ)接地網(wǎng)。但對特殊要求的大型醫(yī)療設(shè)備,應(yīng)預(yù)留單獨(dú)接地條件。接地電阻應(yīng)按設(shè)備技術(shù)要求確定。共同接地一般不大于12。如須采用單獨(dú)接地一般不大于4Q,兩接地網(wǎng)距離小于10m。
(一)建筑物防雷接地
醫(yī)療建筑物防雷設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定。女兒墻四周避雷帶作接閃器,屋面上設(shè)避雷網(wǎng)格。屋面上的鋼管,金屬構(gòu)件及突出屋面的金屬物體應(yīng)就近與避雷帶焊接。電子信息系統(tǒng)及醫(yī)療電子設(shè)備也應(yīng)設(shè)置雷擊電磁防護(hù),等級為A級,雷電防護(hù)區(qū)與區(qū)交界處的浪涌保護(hù)器若是高層建筑(高度大于45m )應(yīng)設(shè)均壓環(huán)及防側(cè)擊雷的避雷帶。玻璃幕墻或外掛石材的預(yù)埋件及龍骨的上下端均應(yīng)與防雷引下線焊接。
1.防雷擊電磁脈沖
外來導(dǎo)電物在不同的地點(diǎn)進(jìn)入建筑物時,分別設(shè)若千個等電位連接帶,并將其就近連到環(huán)形接地體,雷電防護(hù)區(qū)與區(qū)交界處的等電位連接在電氣上是貫通的。內(nèi)部如電梯軌道、金屬地板、金屬門框架、設(shè)施管道、電纜橋架等大尺寸的導(dǎo)電物應(yīng)以最短路徑連接到最近的等電位連接帶的金屬物。
各豎向的管道井內(nèi)均設(shè)一豎向的等電位連接帶。在各級配電系統(tǒng)的電源側(cè)應(yīng)安裝電涌保護(hù)器( SPD )。電涌保護(hù)器的接地導(dǎo)線不長于50cm。
2.機(jī)房和醫(yī)療設(shè)備的防雷接地
在各機(jī)房的配電屏和配電箱市電輸入端加裝高容通量的防雷器作為機(jī)房電源部分的一級保護(hù)。在各機(jī)房分配電箱市電輸入端加裝二級防雷箱作為機(jī)房電源部分的二級保護(hù)。在各機(jī)房加裝三級防雷箱作為機(jī)房電源部分的三級保護(hù),各配線供點(diǎn)電部分加裝防雷模塊。
(二)安全防護(hù)
低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-S系統(tǒng),設(shè)專用PE線。N線和PE線自變壓器分別引出。電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分,插座的保護(hù)接地孔,電纜橋架等須與PE線連接,所有照明及電力回路均加PE線。防雷接地,變壓器中性點(diǎn)接地,電氣設(shè)備的保護(hù)接地以及電梯機(jī)房,消防控制室,通信機(jī)房,計(jì)算機(jī)房等的接地共用統(tǒng)-接地極,要求其接地電阻值不大于10。醫(yī)療設(shè)備(MRI、DR. CT機(jī)、DSA )宜采用單獨(dú)的接地線與接地體相連,其接地電阻應(yīng)滿足設(shè)備本體的要求。
建筑物電源進(jìn)線處做總等電位聯(lián)結(jié)端子板,將PE線,建筑物底板鋼筋網(wǎng),建筑物內(nèi)的水管, 煤氣管,空調(diào)管道等做等電位聯(lián)結(jié)。在強(qiáng)電間，弱電間,消防控制室,電梯機(jī)房, 通風(fēng)機(jī)房, 排風(fēng)機(jī)房, 冷凍機(jī)房,空調(diào)機(jī)房, 手程,病房衛(wèi)生間及帶有淋浴設(shè)備的衛(wèi)生間等做局部等電位聯(lián)結(jié)。
四、結(jié)束語
近年來，可靠供電日益引起人們的重視,隨著新技術(shù)的日新月異,各種復(fù)雜的,精密的,敏感的科技含量高的醫(yī)療設(shè)備廣泛用于臨床的診斷和治療。隨著用戶對電能質(zhì)量的要求不斷提高,高可靠供電系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用也成為每個醫(yī)院建設(shè)過程中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
