摘要：醫院主要供電系統為高壓、低壓、自備發(fā)電機、應急電源和不間斷電源，根據用電負荷性質(zhì)的不同,如何采取不同的供電方式，在醫院建設過(guò)程中顯得尤為重要。文章通過(guò)對醫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容的分析,論述了醫院建設中對于可靠性供電系統的選擇和應用。
醫療用電負荷等級劃分
醫院不同的醫療場(chǎng)所、不同的醫療設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施設備的負荷以及監護病房、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、血庫醫療場(chǎng)所的用電負荷為一級負荷;重癥監護病房、重要手術(shù)室等涉及患者生命安全的設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、內窺鏡、CT、DR.醫用氣體供應機房手術(shù)室空調系統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(lèi)、2類(lèi)醫療場(chǎng)所用電比較密集,負荷高等特點(diǎn),供電電源采用不同區域的兩個(gè)中心變電站分別引入兩路獨立的10kV線(xiàn)路至醫院變電所。變電所應設置在用電負荷中心,除雙路電源供電外,還應設柴油發(fā)電機組作為第三電源(當兩路市電均因停電缺相、電壓或頻率超出范圍,信號延時(shí)0s ~ 15s自動(dòng)啟動(dòng)柴油發(fā)電機15s內達到額定轉速、電壓、頻率后, 投入額定負載運行。對于自動(dòng)恢復供電時(shí)間在15s以?xún)?。
對于自動(dòng)恢復供電時(shí)間在0s ~ 10s內還要配置-定容量的應急電源(EPS) , 自動(dòng)恢復供電時(shí)間在小于0.5s以?xún)刃枧渲?定容量的不間斷電源
(一)變電所的高壓配電
醫院供電電源由2路市電提供,高壓開(kāi)關(guān)柜之間設有電氣聯(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(kāi)關(guān)柜采用具備“五防” 功能的中置柜。高壓開(kāi)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(guò)載和短路保護,并配微機
保護裝置。干式變壓器設高溫報警信號、超溫跳閘保護以保證設備可靠運行，直流系統選擇免維護鋁酸蓄電池作為后備控制電源 ,為了便于對
配電系統的監控,特別設有后臺監測系統,實(shí)現“四遙”功能,并將系統各項運行數據上傳至后臺機,方便系統的維護并能及時(shí)處理故障。
(二)變電所低壓配電
1.低壓配電
低壓側單母線(xiàn)分段運行,設母聯(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(dòng)投入(只允許三臺斷路器中任意兩臺同
時(shí)投入運行)。正常運行時(shí),低壓聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。當某臺變壓器故障或某路電源失電時(shí),母聯(lián)開(kāi)關(guān)手動(dòng)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設柴油發(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兩路市電停電時(shí)可自動(dòng)投入 。
重要設備用電點(diǎn)供電末端設有不間斷電源。
3.功率因數補償
功率因數補償采用成組電容器動(dòng)態(tài)方式在低壓側集中補償,補償后高壓側功率因數在0.9以上,電容補償柜采用消諧濾波型以降低諧波分量。對重要的醫療設備如DR. DR. CT. DSA.直線(xiàn)加速器、信息核心機房等設中性線(xiàn)三次諧波電流抑制器。
(三)特別重要負荷的配電系統
一. 二級負荷配電系統采用放射式,由變電所不同低壓母線(xiàn)段兩路供電,未端自動(dòng)切換。手術(shù)部ICU. 信息中心機房除雙路電源末端自動(dòng)切換以外再增設UPS電源,這樣自動(dòng)恢復供電時(shí)間會(huì )在0.5s以?xún)缺ＷC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(dòng)切換的供電方式后,再增設UPS電源保證供電質(zhì)量和可靠性。UPS采用在線(xiàn)方式多模塊組成的N+1的安全模式。同時(shí)系統可以實(shí)現在線(xiàn)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≥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)設備正常漏點(diǎn)電流不能大于10μA ;發(fā)生接地故障時(shí),漏電電流不得大于50μA。采用系統不接地(IT系統)的供電方式，設置隔離變壓器容量為8KVA ,有剩余電流監測裝置。通過(guò)隔離變壓器二次側兩相導線(xiàn)對地高阻抗來(lái)減少系統的漏 點(diǎn)電流, IT系統發(fā)生供電負荷設備發(fā)生第一次接地故障時(shí) ,系統仍能帶故障運行。除此以外在IT系統配出回路相線(xiàn)與地線(xiàn)之間安裝絕緣檢測器,監測系統內相對低的絕緣水平。系統輔以等電位連接,可以防止心臟手術(shù)中的微點(diǎn)擊。
2.醫療設備配電
對于DR. CT. MRI、 DSA. 胃腸機、鉬靶機等醫療設備,為了減少諧波對電力系統的污染,應設專(zhuān)路供電,配線(xiàn)距離宜小于70m。中CT. MRI. DSA等- 二 級負荷設置為雙電源末級切換,機房?jì)仍O有急停開(kāi)關(guān)便于快速處置, CT. MRI應配有單元凈化電源設備。
3.直線(xiàn)加速器配電
加速器供電的電源由變電所不同段引出,專(zhuān)路供電并設置有雙電源末級切換裝置。為確保電壓穩定在400V+5%的范圍內, 20ms內相間不平衡不得超過(guò)+2%的要求,在設備端應安裝設有容量大于用電負荷1.5倍的穩壓電源。
變電所至加速器機房配線(xiàn)為70m?？紤]到電源內阻小于190mQ。電纜選用宜放大-級。 為避免對信號線(xiàn)干擾電源,電纜遠離信號線(xiàn)50cm以上,采用雙金屬屏蔽電纜同時(shí)做好接地。機房空調和通風(fēng)設備以及照明等,另設供電線(xiàn)路。機房?jì)仍O急停開(kāi)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(mǎn)足各種設備對溫度、濕度和空t氣潔凈度、電磁場(chǎng)和振動(dòng).靜電、噪育、消防等各項要求外,還必須滿(mǎn)足全天候24小時(shí)不間斷供電。
在采用雙路電源末端自動(dòng)切換的供電方式的同時(shí),再設UPS電源。UPS系統須采用模塊化N+1 UPS系統,還應考負荷增加時(shí)UPS能通過(guò)“無(wú)縫”擴容滿(mǎn)定冗余使用要求,并具有容量冗余和功率模塊備份,保證系統的高可靠性,同時(shí)具有在線(xiàn)維修能力,盡量減少系統的故障點(diǎn)。負荷延時(shí)應大于2小時(shí)，UPS應采用雙變換純在線(xiàn)式,應支持網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。該系統具有完備的監控軟件,以實(shí)現對UPS電源的可靠、方便的遠程監控。對于過(guò)壓保護、低壓保護、溫度監控、過(guò)載、電池低壓、斷電等均由微處理器監控,并自動(dòng)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
接地系統包括以下幾個(gè)部分:防雷接地、配電系統接地(如消防、結構化布線(xiàn)、監控、樓控等系統) .醫療設備接地(功能性接地、等電位聯(lián)結、屏蔽接地)總等電位聯(lián)結。接地宜采用共同接地,各醫療設備機房設專(zhuān)用接地端子箱,并通過(guò)接地干線(xiàn)引至基礎接地網(wǎng)。但對特殊要求的大型醫療設備,應預留單獨接地條件。接地電阻應按設備技術(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
醫療建筑物防雷設計應符合國家現行規范規定。女兒墻四周避雷帶作接閃器,屋面上設避雷網(wǎng)格。屋面上的鋼管,金屬構件及突出屋面的金屬物體應就近與避雷帶焊接。電子信息系統及醫療電子設備也應設置雷擊電磁防護,等級為A級,雷電防護區與區交界處的浪涌保護器若是高層建筑(高度大于45m )應設均壓環(huán)及防側擊雷的避雷帶。玻璃幕墻或外掛石材的預埋件及龍骨的上下端均應與防雷引下線(xiàn)焊接。
1.防雷擊電磁脈沖
外來(lái)導電物在不同的地點(diǎn)進(jìn)入建筑物時(shí),分別設若千個(gè)等電位連接帶,并將其就近連到環(huán)形接地體,雷電防護區與區交界處的等電位連接在電氣上是貫通的。內部如電梯軌道、金屬地板、金屬門(mén)框架、設施管道、電纜橋架等大尺寸的導電物應以最短路徑連接到最近的等電位連接帶的金屬物。
各豎向的管道井內均設一豎向的等電位連接帶。在各級配電系統的電源側應安裝電涌保護器( SPD )。電涌保護器的接地導線(xiàn)不長(cháng)于50cm。
2.機房和醫療設備的防雷接地
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(xiàn)供點(diǎn)電部分加裝防雷模塊。
(二)安全防護
低壓配電系統接地型式采用TN-S系統,設專(zhuān)用PE線(xiàn)。N線(xiàn)和PE線(xiàn)自變壓器分別引出。電氣設備的外露可導電部分,插座的保護接地孔,電纜橋架等須與PE線(xiàn)連接,所有照明及電力回路均加PE線(xiàn)。防雷接地,變壓器中性點(diǎn)接地,電氣設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-接地極,要求其接地電阻值不大于10。醫療設備(MRI、DR. CT機、DSA )宜采用單獨的接地線(xiàn)與接地體相連,其接地電阻應滿(mǎn)足設備本體的要求。
建筑物電源進(jìn)線(xiàn)處做總等電位聯(lián)結端子板,將PE線(xiàn),建筑物底板鋼筋網(wǎng),建筑物內的水管, 煤氣管,空調管道等做等電位聯(lián)結。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,空調機房, 手程,病房衛生間及帶有淋浴設備的衛生間等做局部等電位聯(lián)結。
四、結束語(yǔ)
近年來(lái)，可靠供電日益引起人們的重視,隨著(zhù)新技術(shù)的日新月異,各種復雜的,精密的,敏感的科技含量高的醫療設備廣泛用于臨床的診斷和治療。隨著(zhù)用戶(hù)對電能質(zhì)量的要求不斷提高,高可靠供電系統的選擇和應用也成為每個(gè)醫院建設過(guò)程中不可忽視的重要環(huán)節。
