宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：醫療建筑屬于民用建筑中供電要求較為復雜的一類項目。依據國家現有規范，結合某地大型綜合醫療建筑項目，介紹了負荷分級及供電要求，分析了供配電系統的設計，以期為類似工程提供參考。
關鍵詞：大型綜合醫療建筑 供配電系統 負荷分級 應急電源
0 引言
近年來，隨著我國經濟的飛速發展，各地新建不少大型綜合醫療建筑。由于大型醫療建筑功能復雜，醫療診斷和治療設備眾多，對供配電系統提出較高要求。因此，供配電的合理設計對于保障醫院的安全、可靠運行尤為重要。
1 項目概況
浙江省某綜合性三級甲等醫院門診醫技住院康復樓，其功能涵蓋門診、急診、健康管理中心、檢驗科、住院部、手術部、中心供應、動力中心、病理科、地下車庫及設備機房等，總建筑面積約為12 萬 m 2 ，建筑主體高度為 84.1 m，地下2 層，地上21 層，屬于一類高層建筑，耐火等級為一級。
2 負荷分級及供電要求
2.1 負荷分級
該項目在施工期間多本規范修改。在最后裝修圖實施時，根據消防部門及圖審單位建議，基本按照現行國家規范 GB 50016—2014《建筑設計防火規范》、GB 51039—2014《綜合醫院建筑設計規范》、JGJ 312—2013《醫療建筑電氣設計規范》、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》等進行負荷分級。根據上述規范，該工程負荷分級如下:
( 1) 一級負荷中特別重要負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產房、重癥監護室、早產兒室、血液透析室、手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室等場所中涉及患者生命安全的設備和照明用電及大型生化儀器。
( 2) 一級負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產房、重癥監護室、早產兒室、血液透析室、手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室等場所中的除一級負荷中特別重要負荷的其他用電設備; 計算機網絡系統用電; 急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫學室等場所的診療設備及照明用電; 門診醫技和住院部 30% 的走道照明; 病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設備; 配電室照明用電; 客梯、排污泵、生活水泵; 警衛照明，障礙照明以及所有消防設備。
( 3) 二級負荷。包括中心供應室、空氣凈化機組、采暖鍋爐及換熱站等用電。
( 4) 三級負荷。不屬于一、二級的其他電力負荷。
2.2醫療場所及設施的類別劃分與自動恢復供電時間要求
由于醫療建筑的特殊性，JGJ 312—2013 根據不同醫療場所對電氣安全防護的要求，將醫療場所分為下列三類: 0 類，不使用醫療電氣設備接觸部件的醫療場所; 1 類，醫療電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內( 除 2 類醫療場所所述部位外) 接觸的醫療場所; 2 類，醫療電氣設備接觸部件需要與患者體內接觸、手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫療場所。
表1 醫療場所及設施的類別劃分與要求自動恢復供電的時間
注:( a)涉及生命安全的電氣設備及照明，( b)不作為手術室時。
由此可見，在醫療建筑供配電系統設計時，不僅需要考慮各場所的負荷等級，還要考慮各醫療場所及設施的類別劃分與要求自動恢復供電的時間。
3 供配電系統設計
3.1 市電電源設計
結合負荷分級、醫療場所及設施的類別劃分與自動恢復供電時間要求，與當地供電部門溝通后該工程采用兩路10kV 進線，進線采用電纜埋地方式引入，兩路電源同時工作互為備用。其中一路電源中斷供電時，另一路電源能承擔全部一級負荷中的特別重要負荷、一級負荷及二級負荷。
3.2 應急電源設計
為保證一級負荷中特別重要負荷、一級負荷，以及甲方要求市電斷電時需保障的負荷及消防負荷供電的可靠性，該工程設置一臺1500kW快速自起動柴油發電機作為應急電源。當正常供電電源中斷供電時自動起動，并在15s內向規定的用電負載供電; 當正常供電電源恢復供電后，延時切換并停機。此外，對于停電時間要求自動恢復供電的時間≤0. 5s的負荷，如手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗科大型生化儀器、產房、早產兒室以及重要的計算機機房設備用電等，設置在線式不間斷電源( UPS) ，且應急供電時間≥15 min。
3.3 配電變壓器數量設計
根據負荷具體情況，在－1F 變電所內設置SCBH15-1600 kVA 6 臺，SCBH15-500 kVA 2 臺，其中1 #～4 #變壓器對大樓的照明、動力及消防負荷供電，5 # 、6 # 變壓器對空調動力等供電，7 # 、8 # 變壓器為醫療設備專用變壓器。供電方案示意如圖 1 所示。
圖1 供電方案示意
4 典型醫療場所低壓配電設計
醫療建筑內用電性質復雜，在設計中應根據各用電設備的特性采用不同的供電方式。對于單臺容量較大的負荷或比較重要負荷，如冷凍機、潔凈手術部、醫療設備、計算機房等采用放射式供電; 對于一般負荷，采用樹干式與放射式相結合的供電方式。
4.1 潔凈手術部
為了保證用電可靠性，潔凈手術部根據防火分區及潔凈區的劃分，分別設置配電總柜。配電總柜設置在非潔凈區，采用雙電源供電，其中一路引自應急母線，設置自動切換。后端經UPS 后再分配至每個潔凈手術室的專用配電箱。手術室內除手術臺驅動機構及非生命支持系統的電氣設備外，其他用于維持生命、外科手術和其他位于患者區域的醫療電氣設備及系統的回路均采用醫療場所局部 IT 系統供電。手術室內其他采用 TN-S 系統供電的終端回路均設置短路及過負荷保護。手術室配電系統如圖2所示。
圖2 手術室配電系統
4.2 大型診療設備配電
考慮到放射科及體檢中心設置大量的診療設備，為減少對敏感電子設備的干擾，設置 2 臺診療設備專用變壓器。所有大型診療設備均采用雙電源供電，設置自動切換。為了確保診療設備的正常運行，設備廠家往往會對電源內阻或線路壓降提出要求。以飛利浦 Precedence SPECT CT 為例，按廠家提供數據，要求容量為 112 kVA，額定負載為80kVA，瞬時電流為135 A，要求相間內阻小于0.2 Ω。因此，采用額定電流160A的塑殼斷路器進行保護。另結合該工程實際情況，變壓器與配電柜距離為 50 m 左右，電纜線徑建議不小于70 mm 2，且保護接地線的線徑與相線相同。
4.3 ICU 配電
為保證用電可靠性，重癥監護室( ICU) 采用雙電源供電，其中一路引自應急母線，設置自動切換。后端經 UPS 后再分配至末端各用電回路。ICU 內除照明及非生命支持系統的電氣設備外，其他用于維持生命、重癥患者的實時監控和其他位于患者區域的醫療電氣設備及系統的回路均采用醫療場所局部 IT 系統供電。
4.4 檢驗科供電
檢驗科設備儀器眾多且用電要求各不相同，因此在設計之前需與甲方確認科室內主要設備的用電功率及供電要求。考慮到該工程檢測儀器較多，且血液自動分析流水線、尿液分析流水線、科室內電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性，在檢驗科內設置2個專用配電箱，兩者均采用雙電源供電( 一路引自應急母線) 。其中，一只配電箱后端經 UPS 后再分配至末端各用電回路，供要求自動恢復供電的時間≤0.5 s的負荷使用。
4.5 普通病房配電
該工程病房主要集中在塔樓區域，考慮到安全性與可擴展性，除走道照明外，塔樓照明及插
座采用兩條密集型封閉母線供電，兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線，當一條母線出現故障或檢修時，有供電需求的樓層可手動切換到另一條母線上，以保證該區域的供電需求。病房內設置小配電箱，電源引自樓層總配電箱。
4.6 陽光產房配電
陽光產房為院區特色醫療項目，因此甲方對該區域供電提出較高的要求。在電氣設計中產房樓層設產房照明插座用總配電箱，采用雙電源供電，其中一路引自應急母線，設自動切換。產房內設小配電箱，電源引自樓層總配電箱。陽光產房樓層空調及熱水均采用放射式供電。
5.安科瑞IT配電系統介紹
5.1概述
隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些醫療設備用于維持重癥病人的生命，一旦設備停電，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫院這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范要求，采用IT系統供電。安科瑞醫用IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。
5.2 醫用隔離電源監控系統
醫用隔離電源監控系統用于集中監控醫療大樓內所有醫療２類場所醫療IT系統的運行狀況。這種集中監控系統可以設置在醫院電氣運行和維護人員的值班室內，也可以集成在其它電力監控系統中，由專業的電氣人員進行監控，一旦某套IT系統出現故障，電氣維護人員也能馬上做出判斷，并根據現場情況進行處理。
5.2.1 系統拓撲圖
圖3產品拓撲圖
5.2.2軟件功能
安科瑞醫用隔離電源監控系統是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能，為醫院2類場所隔離電源系統的集中監控提供了強大的系統集成工具。軟件的主要功能如下圖4：
圖4軟件的主要功能
■ 一次圖和現場分布顯示
系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；
■ 實時數據采集與顯示
利用安裝于各隔離電源系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實時顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等如圖5；
■ 故障報警
將各醫用隔離電源系統出現的各類故障，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行統一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，及時提醒相關人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動消除。
■ 遠程參數設置和查詢
通過系統，可根據要求遠程調整和設置各醫用隔離電源系統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值，也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等如圖6。
■ 圖形顯示功能：
系統可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統的絕緣狀況、負載狀況，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的運行變化情況，有針對性的對某些系統進行維護和保養。
5.3 產品選型
表2 醫用 IT 系統絕緣監測及故障定位產品
6.結束語
醫療IT系統的可靠性和安全性決定了其設計要嚴格遵循國標的規定。對于醫療場所供電的其他要求，例如供電電源的切換時間要求，在JGJ16—2008《民用建筑電氣設計規范》條文說明與BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附錄B中有詳細的要求。需要提及的是，《民用建筑電氣設計規范》條文說明中的內容更詳盡，在設計中，我們要依據《民用建筑電氣設計規范》的要求進行設計。
【參考文獻】
[1]醫療建筑電氣設計規范: JGJ 312—2013［S］.
[2]查慧勤． 大中型醫院建筑供配電系統設計［J］． 安徽建筑，2016( 3) :214-216．
[3]盧海峰 , 周晨亮 . 某大型綜合醫療建筑供配電系統設計
[4]安科瑞醫療隔離電源監控系統設計與應用圖集.2018.9版
[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版
作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測系統， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）
