王璐月

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

 【摘要】簡(jiǎn)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(guó)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(duì)于醫(yī)療服務(wù)的需求也在迅速增長(zhǎng)。目前我國(guó)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(duì)醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的幾個(gè)方面做以下簡(jiǎn)析。

 

      冷水江人民醫(yī)院屬于地區(qū)三級(jí)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(wàn)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(jí)潔凈手術(shù)室1間,1000級(jí)潔凈手術(shù)室4間,10000級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(chǔ)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(chǔ)油間容量不大于1m3,儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)啟動(dòng)都無(wú)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(duì)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(lái)說(shuō)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(dòng),不會(huì)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(shì)。

       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(zhǎng),本項(xiàng)目中設(shè)置為60min。EPS的設(shè)置,應(yīng)采用相對(duì)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(tái)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(tái),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(tái),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(guò)EPS同時(shí)接入兩臺(tái)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(guò)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(guò)長(zhǎng)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(chǎng)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(cè)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(dòng)作于切斷電源的過(guò)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(guò)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(wú)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(duì)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(tái)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(duì)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(tái)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(tái)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(jí)配電箱,設(shè)置小型無(wú)源諧波保護(hù)器。無(wú)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(cè)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(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大,尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)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(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此,對(duì)于醫(yī)療這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì),應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)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(cè)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(chǎng)所,能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

 

6.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)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(guò)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(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)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(hào)可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過(guò)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(cè)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(shì),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(duì)性的對(duì)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。