安(ān)科瑞(ruì) 陳聰(cōng)

摘要：醫(yī)療用電設備(bèi)的配電(diàn)係(xì)統(tǒng)設計是醫院建(jiàn)築電氣設計的關鍵性部分，其係統可靠性，安(ān)全性(xìng)直(zhí)接影(yǐng)響醫(yī)療(liáo)效果。通(tōng)過分(fēn)析該類負(fù)荷的重要性(xìng)及(jí)分類(lèi)場(cháng)所中斷供(gōng)電(diàn)時間等要素，闡述(shù)了較(jiào)為(wéi)*的(dí)醫療(liáo)用(yòng)電配(pèi)電係統架(jià)構，同(tóng)時(shí)從經(jīng)濟(jì)性的(dí)角度(dù)探討了簡(jiǎn)化係統(tǒng)，節省造價(jià)的可能性和(hé)措施。

關鍵詞:醫療用電設(shè)備(bèi) 配電係(xì)統 負荷分級 經(jīng)濟(jì)性分(fēn)析

0引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速(sù)發(fā)展(zhǎn)，作為民生項目(mù)重要(yào)環的(dí)醫療(liáo)資(zī)源及(jí)水(shuǐ)平也得到了(liǎo)各地政(zhèng)府的高度(dù)重(zhòng)視，一批批新(xīn)建醫(yī)院和(hé)既有醫院(yuàn)的升(shēng)級改造(zào)項目(mù)紛紛投入建(jiàn)設，包(bāo)括社區(qū)醫院(yuàn)，綜合醫(yī)院，以及醫療城，醫療(liáo)集聚區等各(gè)種(zhǒng)形態(tài)。

由(yóu)於醫院內(nèi)大(dà)都是各種(zhǒng)用電設(shè)備(bèi)，對用(yòng)電(diàn)的(dí)依賴性較(jiào)高(gāo)，因(yīn)此(cǐ)可(kě)以(yǐ)說(shuō)電(diàn)氣設計(jì)是整(zhěng)個醫院建(jiàn)築(zhù)設(shè)計中的重要(yào)環節，其(qí)供電可(kě)靠(kào)性(xìng)和安(ān)全(quán)性直(zhí)接影響醫(yī)療效(xiào)果(guǒ)。而(ér)隨著(zhuó)現代(dài)醫療(liáo)技術的(dí)發展(zhǎn)，各種先(xiān)進的(dí)醫(yī)療設(shè)備和(hé)電(diàn)子(zǐ)儀器不(bù)斷(duàn)地投入(rù)應用，但因(yīn)其功能(néng)不同(tóng)，各類(lèi)設備應(yīng)用(yòng)的(dí)醫(yī)療場所(suǒ)不同(tóng)，供配電要求(qiú)也各不(bù)相(xiāng)同。因(yīn)此，針(zhēn)對(duì)醫(yī)院(yuàn)建築的電(diàn)氣設計(jì)問(wèn)題(tí)，本文(wén)以(yǐ)筆(bǐ)者主持設(shè)計的某三(sān)級醫院(yuàn)為例(lì)，闡述(shù)醫療(liáo)設備(bèi)分類要(yào)求(qiú)和(hé)對應的(dí)配電(diàn)係統(tǒng)設(shè)計，並從經(jīng)濟性角度(dù)進(jìn)行優(yōu)化分(fēn)析。

1醫療設備負(fù)荷(hé)分析(xī)

醫(yī)療用(yòng)電(diàn)設備(bèi)種類繁多，包(bāo)含(hán)大型設備(bèi)和各(gè)類(lèi)醫(yī)療場所的用(yòng)電(diàn)設(shè)備。常用(yòng)大型(xíng)醫(yī)療設(shè)備(bèi)可(kě)參(cān)見表l。

典型醫(yī)療(liáo)場所包括門(mén)診(zhěn)，急(jí)診(zhěn)，手術室(shì)，重(zhòng)症(zhèng)監護室，住院(yuàn)，檢查(chá)，影像，放(fàng)射(shè)等。《醫(yī)療(liáo)建築電氣(qì)設計(jì)規範(fàn)》第3章，根據電氣安(ān)全防護的(dí)要求，將醫療場所分為0，1，2三類：0類(lèi)場所醫療設備與(yǔ)患(huàn)者不(bù)接觸，1類場所設備(bèi)與患(huàn)者體表和體(tǐ)內(nèi)(除2類場所(suǒ)所列(liè)部(bù)位)接觸，2類場所設(shè)備與患(huàn)者體(tǐ)內接觸，供(gōng)電(diàn)中斷危及(jí)患(huàn)者(zhě)生(shēng)命(mìng)，具(jù)體場所詳見《規(guī)範》中表(biǎo)3．0．2。其(qí)中(zhōng)，該表還對中斷供(gōng)電(diàn)後的(dí)自動恢復(fù)時間(jiān)提出具體要(yào)求(qiú)，分(fēn)t≤0．5S，0．5s<t≤15s，t>15s三種(zhǒng)，對配電係統備用電(diàn)源(yuán)及其轉(zhuǎn)換(huàn)方式有(yǒu)指導(dǎo)意(yì)義(yì)。

按照常(cháng)規的負荷分級方式，醫(yī)療(liáo)用電負荷也(yě)根據可靠(kào)性要求(qiú)及中(zhōng)斷供電(diàn)的影響進(jìn)行分級。典(diǎn)型場所(suǒ)內(如急(jí)診(zhěn)搶救室，重症(zhèng)監護(hù)室(shì)，手(shǒu)術(shù)室等)涉及(jí)患(huàn)者生(shēng)命(mìng)安全的設(shè)備及(jí)其(qí)照明，屬(shǔ)於(yú)負荷中特(tè)別重要負(fù)荷，其他用電分屬一，二(èr)，三級負(fù)荷，具(jù)體(tǐ)參見《醫(yī)療(liáo)建築(zhù)電氣設(shè)計規(guī)範》第(dì)4．2節，此(cǐ)處(chǔ)不(bù)～一(yī)列舉(jǔ)。三級醫院應設置應急柴(chái)油發電機(jī)組(zǔ)，供電給(gěi)負(fù)荷(hé)中特別重要負荷，機組承載醫(yī)療(liáo)負荷可參見表(biǎo)2。

注(zhù)：某些用電如供應(yīng)不屬於(yú)特(tè)別重(zhòng)要(yào)負(fù)荷，但與院(yuàn)方協(xié)商(shāng)後(hòu)，認(rèn)為終端(duān)供電(diàn)也會(huì)影(yǐng)響(xiǎng)其(qí)他(tā)特(tè)別重要場所的運(yùn)行(háng)使用，所以(yǐ)也歸人發(fā)電機組(zǔ)供(gōng)電(diàn)。

2醫療設備(bèi)配電係統設計

在(zài)設計配(pèi)電係統之前，首(shǒu)先(xiān)要確定(dìng)供電方(fāng)案，為配電係統設定(dìng)好前提條件。三級(jí)醫院(yuàn)需要(yào)兩路獨立(lì)電源(yuán)，並(bìng)應(yīng)設置(zhì)應急(jí)柴油(yóu)發電機組(zǔ)，供電方案如圖1。

配電係(xì)統采用(yòng)放(fàng)射式與樹幹式相結(jié)合的方式(shì)。通常(cháng)大型醫療設(shè)備等單台容量(liáng)較(jiào)大的負荷或(huò)特(tè)別(bié)重要負荷采(cǎi)用放(fàng)射(shè)式供電，由變電所低(dī)壓配(pèi)電屏直供：當(dāng)其他負(fù)荷(hé)等(děng)級(jí)相(xiāng)同且供電路(lù)由(yóu)合(hé)理(lǐ)時，可采(cǎi)用樹(shù)幹式與放射(shè)式相結(jié)合的供電(diàn)方(fāng)式；負荷采用(yòng)雙(shuāng)電(diàn)源(yuán)供(gōng)電，並(bìng)在(zài)末(mò)端設(shè)置自動(dòng)切換；二級負(fù)荷采(cǎi)用(yòng)雙電源供電(diàn)並在(zài)末(mò)端(duān)或適當位置切(qiē)換(huàn);其餘一般負荷(hé)采用(yòng)單電(diàn)源(yuán)供(gōng)電(diàn)；斷電後恢復供(gōng)電時間t≤0．5s的(dí)負荷(hé)，應采用(yòng)在綫(xiàn)式UPS供電，且自備電源維持時間不小於(yú)3h；設(shè)置了柴油(yóu)發電(diàn)機(jī)組(zǔ)，應急(jí)自動(dòng)啟(qǐ)動時(shí)UPS裝(zhuāng)置(zhì)應急(jí)供電(diàn)時間(jiān)應(yīng)≥lOmin(一般取15min即可)。

綜上所(suǒ)述(shù)，根據以(yǐ)上對負(fù)荷的(dí)分(fēn)析(xī)和配(pèi)電(diàn)係統的設計要(yào)求(qiú)，將(jiāng)大(dà)型(xíng)醫(yī)療(liáo)設備及各(gè)醫療(liáo)場(cháng)所用(yòng)電設備負荷分(fēn)成(chéng)以下幾類(lèi)，並(bìng)分(fēn)別(bié)設置(zhì)對(duì)應的配電(diàn)係統。

1)1，2類(lèi)場所(suǒ)，負(fù)荷(hé)之(zhī)特(tè)別(bié)重要(yào)負荷(hé)，斷電(diàn)後(hòu)恢復供電(diàn)時間(jiān)t≤0．5s。

此(cǐ)類負荷(hé)由(yóu)變電所放射(shè)式直(zhí)供，兩路(lù)電(diàn)源(一(yī)路與發電機電(diàn)源先行(háng)切換)，末端自動切換，並(bìng)有UPS做備用。主要負(fù)荷有急診室(shì)，手(shǒu)術室，重症監(jiān)護(hù)病(bìng)房Icu及(jí)HDU，產(chǎn)房(fáng)，血液(yè)病(bìng)房(fáng)，血透室，DSA輔(fǔ)助電源等(děng)場所(suǒ)用(yòng)電(diàn)設備，其(qí)配電幹(gān)綫(xiàn)如圖(tú)2所(suǒ)示。

以急診室醫(yī)療(liáo)用電(diàn)為例(lì)，其配電箱係(xì)統圖參見(jiàn)圖(tú)3。

2)l，2類場所，負荷之特(tè)別(bié)重要(yào)負(fù)荷(hé)，斷(duàn)電後恢(huī)復供電時間(jiān)0．5s<t≤]5s。

此類負荷配電(diàn)要求與一類在(zài)中斷(duàn)供(gōng)電(diàn)時(shí)間需求(qiú)上(shàng)有差(chà)別(bié)，發電(diàn)機能在15s內(nèi)投入運行並(bìng)供(gōng)電(diàn)即(jí)可，自(zì)動切換(huàn)開(kāi)關ATS(PC級切換(huàn)時間小於0．6s)能(néng)滿足斷(duàn)電(diàn)後(hòu)自動恢(huī)復供電(diàn)時間(jiān)，無需(xū)UPS做備(bèi)用(yòng)，除此之外，其餘(yú)配電係(xì)統與一類(lèi)基本類同(tóng)。主要(yào)負(fù)荷(hé)有負壓(yā)吸引站(zhàn)，病理(lǐ)科，檢驗(yàn)，生殖以(yǐ)及急診，手(shǒu)術(shù)等場所(除(chú)上述(shù)第一類之(zhī)外)的特(tè)別(bié)重要負(fù)荷(hé)。

3）1，2類場(cháng)所，負(fù)荷，斷電後(hòu)恢復供電(diàn)時(shí)間0．5s<t≤]5so

此類醫(yī)療(liáo)負(fù)荷數量(liáng)多，範圍也廣(guǎng)，配電(diàn)係(xì)統(tǒng)由兩(liǎng)路市(shì)電電源在末端(duān)自(zì)動切(qiē)換(huàn)。大(dà)型醫療(liáo)設備(bèi)和(hé)一(yī)些(xiē)重要(yào)負荷(hé)采用放射式配電，其他負荷采用樹幹式(shì)和放射(shè)式(shì)混(hùn)合(hé)式(shì)配(pèi)電。大(dà)型(xíng)醫療設(shè)備(bèi)主要是指(zhǐ)診(zhěn)療用(yòng)的CT，MRI，DR，DSA，直綫加速器(qì)等主(zhǔ)機(jī)設備，其配(pèi)電幹綫如圖4所(suǒ)示。

4)0，1類場(cháng)所，二級負荷，斷(duàn)電後(hòu)恢(huī)復供電時間0．5s<t≤15s。

此類負荷也需(xū)要(yào)兩(liǎng)路電(diàn)源(yuán)，但可以在(zài)變電(diàn)所通過(guò)低壓母綫(xiàn)聯(lián)絡開關切換後單回路配電，又由於(yú)中斷供(gōng)電時間(jiān)要求(qiú)小於]5s，手動切(qiē)換(huàn)的(dí)低壓母聯(lián)不能滿(mǎn)足時(shí)間要(yào)求(qiú)，還是需要(yào)雙(shuāng)電(diàn)源自動(dòng)切(qiē)換開關ATS來完成(chéng)兩路電源的(dí)轉(zhuǎn)換。因此，為避免(miǎn)係統過於復(fù)雜(zá)，此類負(fù)荷的配(pèi)電幹綫(xiàn)基本上與上述第三類(lèi)負荷的(dí)樹幹(gān)式配電係統合並(bìng)，滿足要(yào)求(qiú)的同(tóng)時也(yě)簡(jiǎn)化了(liǎo)係(xì)統。

5)其(qí)他二，三級負荷，斷(duàn)電後恢(huī)復供電時間t>15s

此類負(fù)荷(hé)配電較為簡(jiǎn)單(dān)，單(dān)從切換(huàn)時(shí)間考慮，變(biàn)電所(suǒ)低(dī)壓(yā)母聯就(jiù)能滿(mǎn)足要求，因此(cǐ)通(tōng)常采(cǎi)用單(dān)回(huí)路酉己電(diàn)口(kǒu)可(kě)。

至此，各種醫療(liáo)用電(diàn)負(fù)荷(hé)的配(pèi)電(diàn)方式及(jí)係統形式(shì)均(jūn)已(yǐ)基本闡述(shù)完畢(bì)，可能還(huán)有(yǒu)個別遺(yí)漏(lòu)的設備，但總歸(guī)還(huán)是(shì)要(yào)按(àn)照(zhào)負荷(hé)分(fēn)級(jí)和(hé)使用場(cháng)所及(jí)其中斷時間的要(yào)求具體(tǐ)設計。醫院建築電氣(qì)設計紛(fēn)繁復雜(zá)的醫(yī)療(liáo)設備配電係統已搭建完(wán)成，剩(shèng)下(xià)末(mò)端配電的細節(jié)也有規(guī)範，圖集(jí)循(xún)，限於(yú)篇幅，此處不再(zài)詳述。

3經(jīng)濟性分(fēn)析

醫院(yuàn)建(jiàn)築的(dí)醫療設(shè)備數量(liáng)多(duō)，容(róng)量大，供配(pèi)電係(xì)統的可(kě)靠性和安全性要求高，配(pèi)電電(diàn)源及(jí)回(huí)路需(xū)要(yào)雙重備(bèi)份(fèn)，另(lìng)需要(yào)雙(shuāng)重(zhòng)電(diàn)源，配(pèi)電(diàn)開關，綫路，自動切(qiē)換(huàn)開關(guān)ATS等，造(zào)價成(chéng)本遠高於(yú)其(qí)他(tā)建築類型(xíng)。但是(shì)，通(tōng)常建(jiàn)築電(diàn)氣的(dí)設計除(chú)滿足規範要求(qiú)的(dí)可靠性(xìng)，安(ān)全(quán)性外，也(yě)需要根據建設方的投入資本，考慮(lǜ)到經濟(jì)性問題，以求(qiú)合理地簡(jiǎn)化(huà)係統，節省(shěng)造(zào)價。

對於負(fù)荷(hé)中(zhōng)特別(bié)重要負荷，由(yóu)於其(qí)用電(diàn)性(xìng)質的重(zhòng)要(yào)性，供配(pèi)電係(xì)統基本沒(méi)有(yǒu)優化的餘地(dì)，隻(zhī)能(néng)維持(chí)前述的(dí)係統架構。而對(duì)於一，二級(jí)醫療(liáo)負荷，《醫療建築電氣設計規範(fàn)》第4．3．1條規定，負荷(hé)宜(yí)在末端(duān)配電(diàn)箱或用電設(shè)備處自動切(qiē)換：二(èr)級(jí)負荷(hé)可在配(pèi)變(biàn)電所或總配電箱處切換(huàn)。

基於此(cǐ)條規定，如(rú)果建(jiàn)設方資金有(yǒu)限且(qiě)得到了業(yè)主(zhǔ)許可(kě)，那(nà)麼(mó)對(duì)於樹(shù)幹式配(pèi)電(diàn)的(dí)兩路幹綫(xiàn)(參看圖(tú)4的配單幹綫)，可(kě)以在(zài)綫路首(shǒu)端經(jīng)切換後(hòu)轉為單路幹(gān)綫係(xì)統：對(duì)於(yú)其(qí)他(tā)雙(shuāng)路電源(yuán)放射式配電(diàn)到末端的係(xì)統，也可以將(jiāng)用電設(shè)備(bèi)按(àn)區域(yù)，功能，路由(yóu)等(děng)因素(sù)合(hé)並，在(zài)配變(biàn)電(diàn)所(suǒ)或區(qū)域總配電(diàn)間處(chǔ)設(shè)置(zhì)雙電源(yuán)切換的配(pèi)電(diàn)總(zǒng)箱(xiāng)，然(rán)後單(dān)回(huí)路放(fàng)射(shè)式(shì)配電至(zhì)用電(diàn)設(shè)備。經(jīng)此優(yōu)化(huà)後，係統結構簡(jiǎn)化，減(jiǎn)少了大量備份回路(lù)的(dí)開關，電纜，ATS等(děng)，造(zào)價(jià)也(yě)大為(wéi)降低。

此外(wài)，隻有(yǒu)當(dāng)變電(diàn)所低壓(yā)母聯開關采用手(shǒu)動(dòng)切(qiē)換方(fāng)式(shì)(時間以(yǐ)分鐘計算(suàn))，不(bù)能滿足(zú)一(yī)，二級負荷中(zhōng)斷供(gōng)電(diàn)時(shí)間t≤15s的要求時，才需要在配(pèi)電回(huí)路(lù)中(zhōng)加入雙電(diàn)源(yuán)自動切換開關ATS(切換(huàn)時間以(yǐ)秒(miǎo)計，PC級小(xiǎo)於(yú)0．6s)裝置(zhì)，備(bèi)份(fèn)電源(yuán)回路要(yào)延(yán)伸(shēn)到二(èr)，三級(jí)配電處。如果能實現(xiàn)低壓母聯(lián)開關與(yǔ)變壓器低(dī)壓主(zhǔ)開關(guān)之間的自動(dòng)切換，且(qiě)切換時(shí)間控製在15s以內，則在(zài)理(lǐ)論上，除特別重要負荷外(wài)的幾乎(hū)所有(yǒu)一(yī)，二，三級(jí)非消(xiāo)防(fáng)負(fù)荷均可以自(zì)變電(diàn)所(suǒ)低壓屏(píng)單(dān)回(huí)路配電，從而(ér)地(dì)簡(jiǎn)化(huà)低(dī)壓配電係(xì)統(tǒng)，節省造價。

4安科(kē)瑞醫院EMS能效(xiào)管理係(xì)統(tǒng)

4.1平台拓(tuò)撲圖(tú)

4.2醫院電力監(jiān)控解決方(fāng)案(àn)

電力監控係統實現對變壓器，柴(chái)油(yóu)發電機(jī)，斷(duàn)路器(qì)以及其它重(zhòng)要(yào)設(shè)備(bèi)進(jìn)行(háng)監視(shì)，測量(liáng)，記錄，報警等(děng)功能(néng)，並與保(bǎo)護設備和(hé)遠方控製(zhì)及其(qí)他(tā)設(shè)備(bèi)通信，實時(shí)掌握(wò)供電係統運行(háng)狀(zhuàng)況和(hé)可能(néng)存在(zài)的隱(yǐn)患，快速(sù)排除故(gù)障，提高(gāo)醫院供(gōng)電(diàn)可(kě)靠性(xìng)。

電力監控(kòng)係(xì)統主要(yào)針對開(kāi)閉(bì)所(suǒ)和(hé)10/0.4kV變電所(suǒ)，對高壓(yā)回路配置微機(jī)保護(hù)裝置(zhì)及多(duō)功能(néng)儀(yí)表進行(háng)保(bǎo)護(hù)和監控，對(duì)0.4kV出綫(xiàn)配置多功能計(jì)量(liáng)儀(yí)表，用於(yú)測控出(chū)綫回路電氣參(cān)數(shù)和用能(néng)情(qíng)況(kuàng)。同時(shí)對醫院重要設(shè)備如(rú)柴(chái)油(yóu)發電機，無功補償裝置(zhì)，有(yǒu)源濾(lǜ)波(bō)裝(zhuāng)置，UPS，隔(gé)離電源係(xì)統狀態進行監(jiān)測(cè)。

電(diàn)力監(jiān)控係統硬(yìng)件配(pèi)置(zhì)

5結束(shù)語

醫院(yuàn)建(jiàn)築電(diàn)氣(qì)設(shè)計離不開可(kě)靠(kào)性高的供配(pèi)電係統。本文單獨將(jiāng)醫療用(yòng)電的(dí)配(pèi)電(diàn)作為(wéi)論(lùn)題，剖析(xī)影(yǐng)響醫療用(yòng)電可靠(kào)安全(quán)性(xìng)的(dí)各要素(sù)，形(xíng)成較為(wéi)*的配(pèi)電係統架構。另一方麵又從(cóng)經濟性角(jiǎo)度(dù)探(tàn)討(tǎo)了優(yōu)化(huà)係統，節省成(chéng)本的可能性(xìng)，希(xī)望能(néng)對其(qí)他醫院(yuàn)項(xiàng)目(mù)的設(shè)計起到一定的參考借鑒作用。

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