胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

 【摘要】簡要介紹醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)中關(guān)于應(yīng)急電源、醫(yī)療IT系統(tǒng)和諧波治理等方面的內(nèi)容。

 

       隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對于醫(yī)療服務(wù)的需求也在迅速增長。目前我國的醫(yī)院手術(shù)室，一般需要專業(yè)醫(yī)療設(shè)備公司在后期進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，但是，手術(shù)室的配電系統(tǒng)及接地等電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容，在建筑設(shè)計(jì)階段完成。在此，本文結(jié)合近期完成的冷水江人民醫(yī)院設(shè)計(jì)項(xiàng)目，對醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)過程中需要注意的幾個(gè)方面做以下簡析。

 

      冷水江人民醫(yī)院屬于地區(qū)三級乙等中心醫(yī)院。項(xiàng)目主要包括1棟10層的門診樓和1棟21層的住院樓，總建筑面積約7.6萬m2。其中手術(shù)部設(shè)置在住院樓的4層，包括潔凈手術(shù)室11間（其中100級潔凈手術(shù)室1間，1000級潔凈手術(shù)室4間，10000級潔凈手術(shù)室6間）。另外在急診部、分娩部、婦科以及外科設(shè)置小手術(shù)室。

 

       根據(jù)《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》和《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，重要手術(shù)室的照明及涉及生命安全的設(shè)備屬于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。在本項(xiàng)目中，采用了2路10kV電源加自備柴油發(fā)電機(jī)的方式，可以滿足特別重要負(fù)荷的供電要求。2路10kV電源引自不同的35kV及以上城市區(qū)域變電站，同時(shí)供電，互為熱備用。本工程的一級負(fù)荷總?cè)萘繛槠綍r(shí)1584kW（其中特別重要負(fù)荷130kW），消防時(shí)484kW。發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)滿足特別重要負(fù)荷的要求、消防負(fù)荷的要求以及部分一級負(fù)荷的要求，并適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性，最后本項(xiàng)目的發(fā)電機(jī)容量確定為600kW。發(fā)電機(jī)的儲油量，宜保證運(yùn)行時(shí)間不小于24h。本項(xiàng)目發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下室，由于規(guī)范限制地下儲油間容量不大于1m3，儲油間的油箱供油時(shí)間約為6.5h，設(shè)計(jì)考慮在室外設(shè)置4m3埋地油罐，以保證發(fā)電機(jī)24h的運(yùn)行時(shí)間。

 

      規(guī)范中要求手術(shù)室的自動恢復(fù)供電時(shí)間不大于0.5s，10kV電源切換和發(fā)電機(jī)自動啟動都無法滿足這個(gè)要求，因此在手術(shù)室設(shè)置以蓄電池為備用電源的應(yīng)急電源系統(tǒng)。目前常用的方式為UPS和EPS兩類應(yīng)急電源，其特點(diǎn)比較如下：

       從表1可以看出，在線式UPS的優(yōu)點(diǎn)就是切換時(shí)間為零，這對于大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不允許斷電的設(shè)備供電來說是的。而手術(shù)室的呼吸機(jī)和監(jiān)控儀等醫(yī)療設(shè)備，在不大于0.5s的短暫斷電后重新啟動，不會造成不良后果。因此，在醫(yī)護(hù)手術(shù)室的應(yīng)急電源選擇中，采用EPS具有節(jié)能和造價(jià)方面的巨大優(yōu)勢。

       由于醫(yī)院本身具有兩路10kV電源和自備發(fā)電機(jī)，因此EPS的應(yīng)急時(shí)間不需要很長，本項(xiàng)目中設(shè)置為60min。EPS的設(shè)置，應(yīng)采用相對集中的原則，便于管理和維護(hù)。本項(xiàng)目中的手術(shù)部下設(shè)11間手術(shù)室,在手術(shù)部的非潔凈區(qū)設(shè)配電間，EPS和手術(shù)部的配電總箱（2臺總箱，電源分別引自變電所不同母線段）均設(shè)置在配電間內(nèi)。

EPS接到其中一個(gè)總箱的母線上，EPS容量為120kVA，需要800×800×2200（mm）的標(biāo)準(zhǔn)配電柜5臺，電所不同母線段）均設(shè)置在配電間內(nèi)。EPS接到其中一個(gè)總箱的母線上，EPS容量為120kVA，需要800×800×2200（mm）的標(biāo)準(zhǔn)配電柜5臺，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意配電間的面積及結(jié)構(gòu)荷載。以前在參考資料上看到過EPS同時(shí)接入兩臺總箱的做法，理論上可以提高供電可靠性，但是配電系統(tǒng)過于復(fù)雜，本項(xiàng)目沒有采用。急診部、分娩部等處的小手術(shù)室，如果從手術(shù)部的大型EPS引備用電源，線路過長且管理不方便，本項(xiàng)目采用就地設(shè)置小型EPS的做法，EPS容量一般為5~8kVA。

 

       根據(jù)相關(guān)規(guī)范，手術(shù)室屬于2類醫(yī)療場所，需要采用單相隔離變壓器供電的醫(yī)用IT系統(tǒng)，并且配備絕緣檢測器。在《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.1條中明確規(guī)定：醫(yī)用IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)嚴(yán)禁設(shè)置動作于切斷電源的過負(fù)荷保護(hù)，應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)。塑殼斷路器可以選擇不帶過負(fù)荷保護(hù)的脫扣器，而醫(yī)用IT系統(tǒng)為單相220V，常用的微型斷路器無法做到這點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)中采用熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。根據(jù)規(guī)范要求，IT系統(tǒng)隔離變壓器二次側(cè)需要在相線和中線上均設(shè)置熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

 

       目前的醫(yī)院建筑中，存在著大量的諧波源電氣設(shè)備，如氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器、變頻水泵、調(diào)速電梯和X光機(jī)等大型醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波，有可能對手術(shù)室的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，造成嚴(yán)重后果，因此在設(shè)計(jì)中予以認(rèn)真考慮。

本項(xiàng)目變電所設(shè)2臺變壓器，采用DYn11型接線繞組，分列運(yùn)行。設(shè)計(jì)中將手術(shù)室的主供電源、X光機(jī)和電梯等高諧波電氣設(shè)備分別由不同的變壓器供電，可以降低諧波源設(shè)備對手術(shù)室的干擾。變電所的低壓母線設(shè)置有源諧波保護(hù)器，可以有效抑制系統(tǒng)中的諧波。設(shè)計(jì)中總是將有源諧波保護(hù)器裝設(shè)于變壓器低壓開關(guān)柜列的末端，每臺變壓器的低壓母線段均配置一套。諧波保護(hù)器的電流互感器應(yīng)采用高精度諧波專用型，二次側(cè)電流一般為1A。有源諧波保護(hù)器的電流規(guī)格一般按照以下公式選取：

Ithd=St×15%×K1×K2

Ithd:諧波電流(A)

St:變壓器額定容量(kVA)

K1:變壓器負(fù)載率，醫(yī)院建筑一般不大于75%

K2：補(bǔ)償系數(shù)，一般取值0.5~2.0，醫(yī)療建筑可取1.2~1.5

       本項(xiàng)目變壓器單臺容量為2000kVA，計(jì)算選用的有源諧波保護(hù)器規(guī)格為270A。在手術(shù)室的末級配電箱，設(shè)置小型無源諧波保護(hù)器。無源諧波保護(hù)器可以導(dǎo)軌安裝，并聯(lián)在電路中，吸收2kHz~10MHz頻率各種能量的諧波干擾。

在設(shè)計(jì)階段醫(yī)療設(shè)備的選型往往尚未確定，因此配電系統(tǒng)的諧波含量很難正確計(jì)算。設(shè)計(jì)中可以采用預(yù)留諧波保護(hù)器安裝空間和接線端子的辦法，待醫(yī)療建筑設(shè)備安裝到位投入試運(yùn)行階段，由專業(yè)諧波治理公司進(jìn)行實(shí)測確定配電系統(tǒng)中的諧波含量，再確定諧波保護(hù)器的規(guī)格以達(dá)到較好的保護(hù)效果。

 

6.1概述

       隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

 

6.2應(yīng)用場所

      適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動化。

6.3系統(tǒng)架構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：

 

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號可被手動消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

 

6.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

 

 

 

 

 

綜上所述，醫(yī)院手術(shù)室的電氣設(shè)計(jì)在配電系統(tǒng)、應(yīng)急電源配置、接地系統(tǒng)和諧波抑制等方面具有特殊性，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況全面考慮，確定設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到既滿足要求，又節(jié)約投資的良好使用效果。

 

[1]中國建筑設(shè)計(jì)研究院，全國智能建筑技術(shù)情報(bào)網(wǎng).醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[2]彭彤涌.淺談醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì).

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版