對醫院電力系統用不間斷電源方案的分析

張宇浩

（蚌埠醫學院第一附屬醫院，安徽 蚌埠 233004）

雖然不間斷電源系統在應用上已經十分廣泛，但目前我國對于不間斷電源系統的應用卻尚未擁有統一、權威的配置方案，這給不間斷電源的應用推廣以及配到方案的選擇都帶來了很大的困難，更影響了不間斷電源的實際應用效果，而醫院作為不間斷電源的重要應用領域，在醫療設備與計算機供電上自然也受到了一定的影響，因此醫院電力系統與不間斷電源方案的研究非常具有現實意義。

1 概述

不間斷電源又稱UPS，是一種將蓄電池與主機相連接，并通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電，從而實現不間斷供電的系統設備，當市電輸入正常時，不間斷電源會承擔交流市電穩壓器的功能，將市電穩壓后供應給負載使用，并向系統內部的蓄電池內持續充電，直至蓄電池充滿；而當市電出現中斷時，不間斷電源則會立即將蓄電池內存儲的電能通過逆變轉換的方法轉換為交流電，進而繼續向荷載供電，使負載維持正常工作并保護負載的軟、硬件不受損壞，從而達到不間斷供電的效果。從內部結構上來看，不間斷電源一般會由整流器、逆變器、交流靜態開關、蓄電池組等幾部分構成，其中整流器負責將市電轉換為直流電，從而為蓄電池充電，逆變器負責向荷載輸出高質量的交流凈化電源，使市電免受電壓變化、頻率變化以及諧波干擾的影響。而在出現市電中斷的情況后，那么UPS就會直接觸發靜態開關，并將電源切換為蓄電池組，并經由逆變器繼續進行供電。

2 醫院電力系統用不間斷電源的建議方案

2.1 供電模式的確定

從目前來看，不間斷電源的供電模式可分為后備式、在線式、三端式以及Delta變換性等很多種，不同供電模式的運行原理不同，在成本、結構、運行穩定性等很多方面也截然不同，在實際使用中會擁有不同的效果。因此在電力系統用不間斷電源的方案設計中，必須要對各種供電模式進行衡量，而醫院電力系統對不間斷電源的應用，對于供電模式選擇的也非常關鍵。

在不間斷電源的各種供電模式中，后備式不間斷電源是在電力系統正常供電的情況下對電流進程進行處理，從而根據電流的變化來產生交流電，具有使用簡單方便、輸送能力強、電流能力與動作時間能夠有效切換等多種特點。但在電壓過高或過低的情況下，變電器的正常運行會受到影響，需要對變電器進行相應的處理或是對電壓進行控制。在線式不間斷電源在運行時，主要是通過對電力系統運行狀況的變化來進行判斷，從而實現不間斷的供電，在這種供電模式下，負載所用的交流電壓不會對電網電壓進行考慮，因而逆變電路始終處于工作狀態，具體還可分為在線互動式與雙變換互動式等幾種，其中以雙變換在線式最為常見，主要是指UPS正常工作時，電能經過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負載。三端式不間斷電源為雙磁分路結構，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，并接電容可與每一個磁路組成LC諧振回路，當達到諧振點時，構成飽和電感，使次級工作于飽和區，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電壓恒定不變，實現了穩壓的目的。而Delta變換性不間斷電源則是串聯交流穩壓控制技術與脈寬調制技術的結合，具有4條負載供電通道，這種供電模式的不間斷電源能夠通過Delta變換器對電流進行控制，進而了解電壓情況，最終做出科學合理的判斷。

各種供電模式的優勢與劣勢都比較明顯，但由于醫院的很多儀器設備都必須要長時間運行，一旦供電中斷，所造成的后果往往非常嚴重，因而醫院電力系統對于不間斷電源的可靠性與穩定性的要求非常高。同時，醫院一般會為不間斷電源設置專門的管理維護人員，因而對于不簡單電源的維護管理并沒有太多的要求。綜合以上條件分析，醫院電力系統最好應選擇在線式供電模式的不間斷電源，以滿足醫院電力系統在供電可靠性、穩定性上的要求，而這種供電模式在設備安裝工程量、資金投入、蓄電池使用壽命、維護安全性等方面的弊端則屬于可接受條件，并不會對醫院電力系統造成太大的影響。

2.2 不間斷電源設備的選擇

在醫院電力系統對不間斷電源的使用中，首先應對醫院內所有需要使用的不間斷電源的負載設備進行明確，并將這些負載設備的總功率準確地計算出來，之后再根據總功率對不間斷電源的具體型號與品牌進行具體選擇，當然，在選擇過程中也要保證UPS設備能夠符合供電模式的要求，盡量選擇選擇在線式不間斷電源。同時，也要對不間斷電源功能的積極性進行全面考慮，保證其具有智能監控、網絡連接等先進功能，以便于實現對不間斷電源設備的遠程控制與智能化管理，提高醫院電力系統的管理效率與安全性，同時降低管理成本與工作量。

在負載設備的總功率計算中，應注意將顯示器、終端、外掛硬盤等設備列入到負載設備之中，以免影響總功率計算的準確性。同時，負載設備的電壓及電流數據可在背板上找到，而將兩者相乘，即可得到VA值，有些設備會使用瓦特表明其電能需求，面對這種情況，可將瓦數乘以1.4，來得到大致的VA值，而對于整體設備的功率，則應以其額定數為基準。此外，在將所有設備的VA值匯總后，還要在總VA值的基礎上，增加30%左右的功率作為擴充容量，為不間斷電源設備日后的升級留出空間。

2.3 后備延時時間的配置

在不簡單電源系統與設備不同的情況下，UPS型號與配置也是不同的，例如標準性UPS本身機內一般會自帶電池，在停電可繼續進行幾分鐘至幾十分鐘的供電，但卻無法支持長時間的供電；而長效型UPS則會配置外置電池組，能夠滿足用戶長時間停電時繼續供電的需要，后備時間可以進行自定義設置，從數十分鐘到幾十個小時均可。但需要注意的是，由于長效型UPS的備用時間會受到電池成本、安裝空間大小以及電池回充時間等因素的限制，因而處于電力環境較差、停電較為頻繁地區的醫院，應采用UPS與發電機配合供電的方式。

具體來說，就是在出現停電時，先由電池向UPS進行供電，而一旦停電的持續時間較長，則會啟動備用發電機代替電池對UPS繼續供電，當市電恢復時再切換到市電供電。電池的供電時間主要受負載大小、電池容量、環境溫度、電池放電截止電壓等因素的影響，因此根據延時能力，確定所需電池的容量大小，并用安時AH值來表示，以給定電流安培數時放電的時間小時數來計算。

3 不間斷電源方案在醫院電力系統中的實際應用

以某醫院電力系統對不間斷電源的應用為例，該醫院手術室、急診科、中央重癥監護室等多個重要科室均采用了UPS為醫療設備提供不間斷供電，此外如收費處、住院處、財務科等部門所使用的計算機也全部由UPS作為供電電源。該不間斷電源系統在配置上選用了RDNU33120型UPS電源，額定容量為120KVA/96KW，額定電壓為380V三相四線+地線，同時通過RS232接口配合UPS智能監控軟件電腦進行通信，以及外接SNMP適配器實現遠程智能管理與監控。由于該UPS電源默認不含電池，因而醫院還選配了WPL230-12N蓄電池組作為電池，在實際應用UPS電源系統方案之前，已經過多次長時間的停電考驗，證明該不簡單電源方案在醫院電力系統中的應用具有著充分的合理性，在投入運行以來，基本未出現設備故障，UPS系統運行穩定可靠，但在打開UPS電源后，曾出現過交流保險絲熔斷、UPS轉向逆變器供電工作狀態的情況，且經測試后，未發現有短路點。在打開UPS的瞬間測量IC8(SG3524)的輸出端14腳，發現有調制脈沖輸出，最終確定市電供電與逆變器同時使用1個電源變壓器，將使主回路中的電流過大，進而導致保險絲熔斷，在明確問題的原因后，采取了相應的維修措施，維修完成后，未再次發生故障或出現其他故障。

4 結語

總之，在當前不間斷電源應用的技術標準、技術規程尚未得到完善的情況下，醫院電力系統對于不間斷電源的應用，必須要全面考慮各方面的情況，明確可能出現的問題并擬定相應的應對措施，從而保證不間斷電源方案的合理性。