摘要：医院主要供电系统为高压、低压、自备发电机、应急电源和不间断电源，根据用电负荷性质的不同,如何采取不同的供电方式，在医院建设过程中显得尤为重要。文章通过对医疗用电负荷等级划分.负荷性质防雷接地与安全防护等内容的分析,论述了医院建设中对于可靠性供电系统的选择和应用。
医疗用电负荷等级划分
医院不同的医疗场所、不同的医疗设备对供电的要求也不一样。一般消防用电负荷、 航空障碍灯、变电室安防机房、电子信息中心机房等设施设备的负荷以及监护病房、手程血液净化室、血液透析室、病理切片分析.磁共振(MRI)介入治疗(DSA).加速器机房、血库医疗场所的用电负荷为一级负荷;重症监护病房、重要手术室等涉及患者生命安全的设备及照明用电为一级负荷中的特别重要负荷。普通电梯.生活水泵电子显微镜、内窥镜、CT、DR.医用气体供应机房手术室空调系统等用电负荷为二级负荷;除一.二级 除此以外的其他负荷为三级负荷。
二、负荷性质决定供电方式
针对1类、2类医疗场所用电比较密集,负荷高等特点,供电电源采用不同区域的两个中心变电站分别引入两路独立的10kV线路至医院变电所。变电所应设置在用电负荷中心,除双路电源供电外,还应设柴油发电机组作为第三电源(当两路市电均因停电缺相、电压或频率超出范围,信号延时0s ~ 15s自动启动柴油发电机15s内达到额定转速、电压、频率后, 投入额定负载运行。对于自动恢复供电时间在15s以内)。
对于自动恢复供电时间在0s ~ 10s内还要配置-定容量的应急电源(EPS) , 自动恢复供电时间在小于0.5s以内需配置-定容量的不间断电源
(一)变电所的高压配电
医院供电电源由2路市电提供,高压开关柜之间设有电气联锁,二次部分采用直流控制,总装负荷率小于90%。
变电站高压开关柜采用具备“五防” 功能的中置柜。高压开关柜之间的电气联锁选用真空断路器作为变压器的过载和短路保护,并配微机
保护装置。干式变压器设高温报警信号、超温跳闸保护以保证设备可靠运行，直流系统选择免维护铝酸蓄电池作为后备控制电源 ,为了便于对
配电系统的监控,特别设有后台监测系统,实现“四遥”功能,并将系统各项运行数据上传至后台机,方便系统的维护并能及时处理故障。
(二)变电所低压配电
1.低压配电
低压侧单母线分段运行,设母联柜,低压总柜及母联柜三台断路器均采用操作闭锁及电气联锁手动投入(只允许三台断路器中任意两台同
时投入运行)。正常运行时,低压联络开关断开。当某台变压器故障或某路电源失电时,母联开关手动投入,将故障段- -。二 级负荷切至相邻
段，保证一、二级负荷用电。对于特别重要负荷和一级、二级负荷均设双回路供电。
2.柴油发电机、不间断电源
对特别重要负荷,除双路电源供电外还应设柴油发电机组作为第三电源。 发电机控制柜电缆引低压配电柜当两路市电停电时可自动投入 。
重要设备用电点供电末端设有不间断电源。
3.功率因数补偿
功率因数补偿采用成组电容器动态方式在低压侧集中补偿,补偿后高压侧功率因数在0.9以上,电容补偿柜采用消谐滤波型以降低谐波分量。对重要的医疗设备如DR. DR. CT. DSA.直线加速器、信息核心机房等设中性线三次谐波电流抑制器。
(三)特别重要负荷的配电系统
一. 二级负荷配电系统采用放射式,由变电所不同低压母线段两路供电,未端自动切换。手术部ICU. 信息中心机房除双路电源末端自动切换以外再增设UPS电源,这样自动恢复供电时间会在0.5s以内保证供电的质量和可靠。
1.手术室配电
手术室,在采用双路电源末端自动切换的供电方式后,再增设UPS电源保证供电质量和可靠性。UPS采用在线方式多模块组成的N+1的安全模式。同时系统可以实现在线维修维护。UPS额定输出功率大于最大计算负荷的1.5倍。UPS输出功率因数≥0.8 ,谐波电压畸变率和谐波电流
畸变率符合限定标准。
用于心胸外科手术设备正常漏点电流不能大于10μA ;发生接地故障时,漏电电流不得大于50μA。采用系统不接地(IT系统)的供电方式，设置隔离变压器容量为8KVA ,有剩余电流监测装置。通过隔离变压器二次侧两相导线对地高阻抗来减少系统的漏 点电流, IT系统发生供电负荷设备发生第一次接地故障时 ,系统仍能带故障运行。除此以外在IT系统配出回路相线与地线之间安装绝缘检测器,监测系统内相对低的绝缘水平。系统辅以等电位连接,可以防止心脏手术中的微点击。
2.医疗设备配电
对于DR. CT. MRI、 DSA. 胃肠机、钼靶机等医疗设备,为了减少谐波对电力系统的污染,应设专路供电,配线距离宜小于70m。中CT. MRI. DSA等- 二 级负荷设置为双电源末级切换,机房内设有急停开关便于快速处置, CT. MRI应配有单元净化电源设备。
3.直线加速器配电
加速器供电的电源由变电所不同段引出,专路供电并设置有双电源末级切换装置。为确保电压稳定在400V+5%的范围内, 20ms内相间不平衡不得超过+2%的要求,在设备端应安装设有容量大于用电负荷1.5倍的稳压电源。
变电所至加速器机房配线为70m。考虑到电源内阻小于190mQ。电缆选用宜放大-级。 为避免对信号线干扰电源,电缆远离信号线50cm以上,采用双金属屏蔽电缆同时做好接地。机房空调和通风设备以及照明等,另设供电线路。机房内设急停开关便于快速处置。
4.计算机信息机房配电
计算机网络核心机房除必须满足各种设备对温度、湿度和空t气洁净度、电磁场和振动.静电、噪育、消防等各项要求外,还必须满足全天候24小时不间断供电。
在采用双路电源末端自动切换的供电方式的同时,再设UPS电源。UPS系统须采用模块化N+1 UPS系统,还应考负荷增加时UPS能通过“无缝”扩容满定冗余使用要求,并具有容量冗余和功率模块备份,保证系统的高可靠性,同时具有在线维修能力,尽量减少系统的故障点。负荷延时应大于2小时，UPS应采用双变换纯在线式,应支持网络协议。该系统具有完备的监控软件,以实现对UPS电源的可靠、方便的远程监控。对于过压保护、低压保护、温度监控、过载、电池低压、断电等均由微处理器监控,并自动进行处理。输入功率因素≥0.90 ,总输入电流谐波≤6%。
三、防雷、接地与安全防护
接地系统包括以下几个部分:防雷接地、配电系统接地(如消防、结构化布线、监控、楼控等系统) .医疗设备接地(功能性接地、等电位联结、屏蔽接地)总等电位联结。接地宜采用共同接地,各医疗设备机房设专用接地端子箱,并通过接地干线引至基础接地网。但对特殊要求的大型医疗设备,应预留单独接地条件。接地电阻应按设备技术要求确定。共同接地一般不大于12。如须采用单独接地一般不大于4Q,两接地网距离小于10m。
(一)建筑物防雷接地
医疗建筑物防雷设计应符合国家现行规范规定。女儿墙四周避雷带作接闪器,屋面上设避雷网格。屋面上的钢管,金属构件及突出屋面的金属物体应就近与避雷带焊接。电子信息系统及医疗电子设备也应设置雷击电磁防护,等级为A级,雷电防护区与区交界处的浪涌保护器若是高层建筑(高度大于45m )应设均压环及防侧击雷的避雷带。玻璃幕墙或外挂石材的预埋件及龙骨的上下端均应与防雷引下线焊接。
1.防雷击电磁脉冲
外来导电物在不同的地点进入建筑物时,分别设若千个等电位连接带,并将其就近连到环形接地体,雷电防护区与区交界处的等电位连接在电气上是贯通的。内部如电梯轨道、金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的导电物应以最短路径连接到最近的等电位连接带的金属物。
各竖向的管道井内均设一竖向的等电位连接带。在各级配电系统的电源侧应安装电涌保护器( SPD )。电涌保护器的接地导线不长于50cm。
2.机房和医疗设备的防雷接地
在各机房的配电屏和配电箱市电输入端加装高容通量的防雷器作为机房电源部分的一级保护。在各机房分配电箱市电输入端加装二级防雷箱作为机房电源部分的二级保护。在各机房加装三级防雷箱作为机房电源部分的三级保护,各配线供点电部分加装防雷模块。
(二)安全防护
低压配电系统接地型式采用TN-S系统,设专用PE线。N线和PE线自变压器分别引出。电气设备的外露可导电部分,插座的保护接地孔,电缆桥架等须与PE线连接,所有照明及电力回路均加PE线。防雷接地,变压器中性点接地,电气设备的保护接地以及电梯机房,消防控制室,通信机房,计算机房等的接地共用统-接地极,要求其接地电阻值不大于10。医疗设备(MRI、DR. CT机、DSA )宜采用单独的接地线与接地体相连,其接地电阻应满足设备本体的要求。
建筑物电源进线处做总等电位联结端子板,将PE线,建筑物底板钢筋网,建筑物内的水管, 煤气管,空调管道等做等电位联结。在强电间，弱电间,消防控制室,电梯机房, 通风机房, 排风机房, 冷冻机房,空调机房, 手程,病房卫生间及带有淋浴设备的卫生间等做局部等电位联结。
四、结束语
近年来，可靠供电日益引起人们的重视,随着新技术的日新月异,各种复杂的,精密的,敏感的科技含量高的医疗设备广泛用于临床的诊断和治疗。随着用户对电能质量的要求不断提高,高可靠供电系统的选择和应用也成为每个医院建设过程中不可忽视的重要环节。
