摘要：醫(yī)院主要供電系統(tǒng)為高壓、低壓、自備發(fā)電機、應(yīng)急電源和不間斷電源，根據(jù)用電負荷性質(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)療用電負荷等級劃分.負荷性質(zhì)防雷接地與安全防護等內(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。一般消防用電負荷、 航空障礙燈、變電室安防機房、電子信息中心機房等設(shè)施設(shè)備的負荷以及監(jiān)護病房、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).加速器機房、血庫醫(yī)療場所的用電負荷為一級負荷;重癥監(jiān)護病房、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荷中的特別重要負荷。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)機房手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)等用電負荷為二級負荷;除一.二級 除此以外的其他負荷為三級負荷。
二、負荷性質(zhì)決定供電方式
針對1類、2類醫(yī)療場所用電比較密集,負荷高等特點,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立的10kV線路至醫(yī)院變電所。變電所應(yīng)設(shè)置在用電負荷中心,除雙路電源供電外,還應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機組作為第三電源(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15s內(nèi)達到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后, 投入額定負載運行。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,并配微機
保護裝置。干式變壓器設(shè)高溫報警信號、超溫跳閘保護以保證設(shè)備可靠運行，直流系統(tǒng)選擇免維護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),實現(xiàn)“四遙”功能,并將系統(tǒng)各項運行數(shù)據(jù)上傳至后臺機,方便系統(tǒng)的維護并能及時處理故障。
(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
時投入運行)。正常運行時,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 級負荷切至相鄰
段，保證一、二級負荷用電。對于特別重要負荷和一級、二級負荷均設(shè)雙回路供電。
2.柴油發(fā)電機、不間斷電源
對特別重要負荷,除雙路電源供電外還應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機組作為第三電源。 發(fā)電機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)備用電點供電末端設(shè)有不間斷電源。
3.功率因數(shù)補償
功率因數(shù)補償采用成組電容器動態(tài)方式在低壓側(cè)集中補償,補償后高壓側(cè)功率因數(shù)在0.9以上,電容補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、信息核心機房等設(shè)中性線三次諧波電流抑制器。
(三)特別重要負荷的配電系統(tǒng)
一. 二級負荷配電系統(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)可以實現(xiàn)在線維修維護。UPS額定輸出功率大于最大計算負荷的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
畸變率符合限定標準。
用于心胸外科手術(shù)設(shè)備正常漏點電流不能大于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 點電流, IT系統(tǒng)發(fā)生供電負荷設(shè)備發(fā)生第一次接地故障時 ,系統(tǒng)仍能帶故障運行。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)中的微點擊。
2.醫(yī)療設(shè)備配電
對于DR. CT. MRI、 DSA. 胃腸機、鉬靶機等醫(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 級負荷設(shè)置為雙電源末級切換,機房內(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)有容量大于用電負荷1.5倍的穩(wěn)壓電源。
變電所至加速器機房配線為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,電纜遠離信號線50cm以上,采用雙金屬屏蔽電纜同時做好接地。機房空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備以及照明等,另設(shè)供電線路。機房內(nèi)設(shè)急停開關(guān)便于快速處置。
4.計算機信息機房配電
計算機網(wǎng)絡(luò)核心機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)考負荷增加時UPS能通過“無縫”擴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。負荷延時應(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,以實現(xiàn)對UPS電源的可靠、方便的遠程監(jiān)控。對于過壓保護、低壓保護、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
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,等級為A級,雷電防護區(qū)與區(qū)交界處的浪涌保護器若是高層建筑(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)電物在不同的地點進入建筑物時,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)安裝電涌保護器( SPD )。電涌保護器的接地導(dǎo)線不長于50cm。
2.機房和醫(yī)療設(shè)備的防雷接地
在各機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房電源部分的一級保護。在各機房分配電箱市電輸入端加裝二級防雷箱作為機房電源部分的二級保護。在各機房加裝三級防雷箱作為機房電源部分的三級保護,各配線供點電部分加裝防雷模塊。
(二)安全防護
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,變壓器中性點接地,電氣設(shè)備的保護接地以及電梯機房,消防控制室,通信機房,計算機房等的接地共用統(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、DSA )宜采用單獨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)。在強電間，弱電間,消防控制室,電梯機房, 通風(fēng)機房, 排風(fēng)機房, 冷凍機房,空調(diào)機房, 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)。
