【摘要】簡要介紹醫(yī)院手術室電氣設計中關于應急電源、醫(yī)療IT系統(tǒng)和諧波治理等方面的內容。
【關鍵詞】醫(yī)院電氣設計；手術室；EPS電源；IT系統(tǒng)；諧波；
0引言
隨著國民經濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對于醫(yī)療服務的需求也在迅速增長。目前我國的醫(yī)院手術室，一般需要專業(yè)醫(yī)療設備公司在后期進行深化設計，但是，手術室的配電系統(tǒng)及接地等電氣設計內容，在建筑設計階段完成。在此，本文結合近期完成的冷水江人民醫(yī)院設計項目，對醫(yī)院手術室電氣設計過程中需要注意的幾個方面做以下簡析。
1項目簡介
冷水江人民醫(yī)院屬于地區(qū)三級乙等中心醫(yī)院。項目主要包括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。其中手術部設置在住院樓的4層，包括潔凈手術室11間（其中100級潔凈手術室1間，1000級潔凈手術室4間，10000級潔凈手術室6間）。另外在急診部、分娩部、婦科以及外科設置小手術室。
2負荷等級和配電系統(tǒng)
根據(jù)《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》和《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》，重要手術室的照明及涉及生命安全的設備屬于一級負荷中的特別重要負荷。在本項目中，采用了2路10kV電源加自備柴油發(fā)電機的方式，可以滿足特別重要負荷的供電要求。2路10kV電源引自不同的35kV及以上城市區(qū)域變電站，同時供電，互為熱備用。本工程的一級負荷總容量為平時1584kW（其中特別重要負荷130kW），消防時484kW。發(fā)電機的容量應滿足特別重要負荷的要求、消防負荷的要求以及部分一級負荷的要求，并適當考慮經濟性，最后本項目的發(fā)電機容量確定為600kW。發(fā)電機的儲油量，宜保證運行時間不小于24h。本項目發(fā)電機房設置于地下室，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間約為6.5h，設計考慮在室外設置4m3埋地油罐，以保證發(fā)電機24h的運行時間。
3手術室的應急電源
規(guī)范中要求手術室的自動恢復供電時間不大于0.5s，10kV電源切換和發(fā)電機自動啟動都無法滿足這個要求，因此在手術室設置以蓄電池為備用電源的應急電源系統(tǒng)。目前常用的方式為UPS和EPS兩類應急電源，其特點比較如下：
從表1可以看出，在線式UPS的優(yōu)點就是切換時間為零，這對于大型電子計算機系統(tǒng)等不允許斷電的設備供電來說是的。而手術室的呼吸機和監(jiān)控儀等醫(yī)療設備，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)護手術室的應急電源選擇中，采用EPS具有節(jié)能和造價方面的巨大優(yōu)勢。
由于醫(yī)院本身具有兩路10kV電源和自備發(fā)電機，因此EPS的應急時間不需要很長，本項目中設置為60min。EPS的設置，應采用相對集中的原則，便于管理和維護。本項目中的手術部下設11間手術室,在手術部的非潔凈區(qū)設配電間，EPS和手術部的配電總箱（2臺總箱，電源分別引自變電所不同母線段）均設置在配電間內。
EPS接到其中一個總箱的母線上，EPS容量為120kVA，需要800×800×2200（mm）的標準配電柜5臺，電所不同母線段）均設置在配電間內。EPS接到其中一個總箱的母線上，EPS容量為120kVA，需要800×800×2200（mm）的標準配電柜5臺，設計中應注意配電間的面積及結構荷載。以前在參考資料上看到過EPS同時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)過于復雜，本項目沒有采用。急診部、分娩部等處的小手術室，如果從手術部的大型EPS引備用電源，線路過長且管理不方便，本項目采用就地設置小型EPS的做法，EPS容量一般為5~8kVA。
4醫(yī)用IT系統(tǒng)
根據(jù)相關規(guī)范，手術室屬于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)療建筑電氣設計規(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與二次側嚴禁設置動作于切斷電源的過負荷保護，應設置短路保護。塑殼斷路器可以選擇不帶過負荷保護的脫扣器，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。因此，本設計中采用熔斷器進行短路保護。根據(jù)規(guī)范要求，IT系統(tǒng)隔離變壓器二次側需要在相線和中線上均設置熔斷器進行保護。
5諧波抑制
目前的醫(yī)院建筑中，存在著大量的諧波源電氣設備，如氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器、變頻水泵、調速電梯和X光機等大型醫(yī)療設備，這些設備產生的諧波，有可能對手術室的電子設備產生干擾，造成嚴重后果，因此在設計中予以認真考慮。
本項目變電所設2臺變壓器，采用DYn11型接線繞組，分列運行。設計中將手術室的主供電源、X光機和電梯等高諧波電氣設備分別由不同的變壓器供電，可以降低諧波源設備對手術室的干擾。變電所的低壓母線設置有源諧波保護器，可以有效抑制系統(tǒng)中的諧波。設計中總是將有源諧波保護器裝設于變壓器低壓開關柜列的末端，每臺變壓器的低壓母線段均配置一套。諧波保護器的電流互感器應采用高精度諧波專用型，二次側電流一般為1A。有源諧波保護器的電流規(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:變壓器負載率，醫(yī)院建筑一般不大于75%
K2：補償系數(shù)，一般取值0.5~2.0，醫(yī)療建筑可取1.2~1.5
本項目變壓器單臺容量為2000kVA，計算選用的有源諧波保護器規(guī)格為270A。在手術室的末級配電箱，設置小型無源諧波保護器。無源諧波保護器可以導軌安裝，并聯(lián)在電路中，吸收2kHz~10MHz頻率各種能量的諧波干擾。
在設計階段醫(yī)療設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算。設計中可以采用預留諧波保護器安裝空間和接線端子的辦法，待醫(yī)療建筑設備安裝到位投入試運行階段，由專業(yè)諧波治理公司進行實測確定配電系統(tǒng)中的諧波含量，再確定諧波保護器的規(guī)格以達到較好的保護效果。
6醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用
6.1概述
隨著電子醫(yī)療設備在醫(yī)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(tài)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(yī)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(yī)療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。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)院的手術室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。
6.2應用場所
適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內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)的遠程監(jiān)控及自動化。
6.3系統(tǒng)架構
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計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能，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地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查；
實時數(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)實時顯示在監(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、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。
故障報警
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、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，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(shù)設置和查詢
通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調整和設置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)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。
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)的運行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。
6.5安科瑞產品功能和技術參數(shù)
7結語
綜上所述，醫(yī)院手術室的電氣設計在配電系統(tǒng)、應急電源配置、接地系統(tǒng)和諧波抑制等方面具有特殊性，設計者應根據(jù)項目的實際情況全面考慮，確定設計方案，以達到既滿足要求，又節(jié)約投資的良好使用效果。
參考文獻
[1]中國建筑設計研究院，全國智能建筑技術情報網.醫(yī)院建筑電氣設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011
[2]彭彤涌.淺談醫(yī)院手術室電氣設計.
[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版
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更新時間：2023-06-20 
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