醫(yī)療建筑供配電方式研究

張 飚

（中國建筑西北設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710000）

醫(yī)療建筑與人民生命安全息息相關(guān)，隨著不同類型醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)，醫(yī)療建筑對供配電方式提出了更高要求，以滿足其用電需求。醫(yī)療建筑相比其他建筑擁有一定的特殊性，其供配電方式是否安全穩(wěn)定，對病人這一特殊群體的生命安全有著重要影響。

1 醫(yī)療建筑對電氣的要求

醫(yī)療建筑與普通民用建筑之間存在較大差異，同時在供電配電方面也有其特殊性要求，而此類要求伴隨時代發(fā)展而逐漸提高。現(xiàn)階段，其具體要求如下：（1）低壓配電系統(tǒng)不僅要滿足醫(yī)療建筑中各醫(yī)療場所的充分使用，同時還需滿足人流、物流、一般負荷、重要負荷、應(yīng)急負荷等的供電要求。（2）重要醫(yī)療設(shè)備運行過程中是不允許斷電的，如發(fā)生異常斷電，會對患者生命與醫(yī)療設(shè)備造成極大影響，故針對醫(yī)療建筑這一重要場所，必須對其重要用電設(shè)備設(shè)置備用電源，使其在發(fā)生意外斷電時能夠在滿足規(guī)范要求的恢復(fù)供電時間內(nèi)自動轉(zhuǎn)換至備用電源。（3）對患者進行診斷、檢測、治療的醫(yī)療電氣設(shè)備需與患者體表、體內(nèi)（除心臟或接近心臟部位以外）接觸，部分醫(yī)療電氣設(shè)備還需要與患者心臟或接近心臟部位直接接觸，因此正確避免宏電擊與微電擊是醫(yī)療建筑供電配電非常重要的一項要求。（4）部分醫(yī)療設(shè)備對供電質(zhì)量有著極高要求，往往需要根據(jù)實際情況采取適宜措施[1]。

2 醫(yī)療建筑供配電方式及系統(tǒng)

2.1 負荷等級

從供電電源可靠性角度來看，醫(yī)療建筑供電電源中斷，會對患者生命安全及醫(yī)院自身經(jīng)濟造成極大的負面影響。醫(yī)療建筑供電電負荷等級通常分為一、二、三級負荷。一級負荷指醫(yī)療建筑內(nèi)中斷供電會危及人身傷害的醫(yī)療場所配電，如急診部、監(jiān)護病房、手術(shù)部、分娩室、血液病房凈化室、血液透析室、核磁共振、血庫、高壓氧艙、介入治療用CT及X光機掃描室、百級潔凈度手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)等配電；其中涉及患者生命安全的重要醫(yī)療場所配電為一級負荷中特別重要負荷，如重要手術(shù)室、重癥監(jiān)護的設(shè)備及照明用電。二級負荷主要為除一級負荷以外的其他手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)、電子顯微鏡、一般診斷用CT及X光機、客梯、高級病房等用電。三級負荷泛指醫(yī)療建筑內(nèi)部分輔助功能用房及普通用電設(shè)備的用電。

2.2 應(yīng)急電源選擇

應(yīng)急電力系統(tǒng)為大型醫(yī)療建筑中最重要的供電系統(tǒng)，是指在普通電源發(fā)生供電中斷這一情況下，為醫(yī)療工作繼續(xù)運行所提供的必要后備電源保障，主要包含應(yīng)急設(shè)備電力與應(yīng)急照明兩種。從醫(yī)療建筑的角度來看，較為獨立的應(yīng)急供電系統(tǒng)與基本電力系統(tǒng)對醫(yī)療建筑正常運行均有不可或缺的作用。在選擇配電方式的過程中，應(yīng)基于醫(yī)療建筑自身實際特性、供電條件、負荷性質(zhì)等加以合理選擇。此外，還需將門診、手術(shù)室、病房等醫(yī)療建筑內(nèi)部區(qū)域劃分成不同使用功能的區(qū)域，進而實施一級負荷、二級負荷、三級負荷配電[3]。應(yīng)急電源具體選擇內(nèi)容如下：（1）《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ 16—2008）中明確規(guī)定，若要使一級負荷中特重要負荷用電得到滿足，醫(yī)療建筑內(nèi)部相關(guān)重要設(shè)備應(yīng)滿足其末端切換時間要求。（2）手術(shù)室、重癥監(jiān)護室、重癥加強護理病房、新生兒童重癥監(jiān)護病房、血液透析室等重要設(shè)施負荷應(yīng)急電源停止供電切換時間不得大于0.5s。由此來看，柴油發(fā)電機作為備用電源不能夠滿足其恢復(fù)用電時間要求，因此需要將EPS作為應(yīng)急供電電源，隨后等待發(fā)電機進行電源輸出，在運行平穩(wěn)后再切換，從而實現(xiàn)繼續(xù)供電。通常情況下，EPS往往會采用集中式或分布式設(shè)置，具體設(shè)置由工程負荷的分布特點決定。（3）各種臨床檢驗、內(nèi)窺鏡、手術(shù)準(zhǔn)備室、觀察室、各類放射治療、介入治療等電源，其切換時間規(guī)范要求為15s以內(nèi)，在供電設(shè)計上采用EPS電源或15s內(nèi)快速啟動的柴油發(fā)動機作為此類用電負荷的應(yīng)急電源。（4）手術(shù)室搶救室等場所，對供電可靠性及連續(xù)性皆有較高要求，在應(yīng)急電源應(yīng)用中必須保證萬無一失，因此供電電源設(shè)置需能夠進行自動轉(zhuǎn)換的雙回路型供電電源，并且需要由配電中心對其進行專項供電。對于此類醫(yī)療建筑所需要的照明設(shè)備也需要采用雙回路電源，并采用EPS應(yīng)急電源進行不間斷電源的設(shè)計[2]。

2.3 供電系統(tǒng)選擇

醫(yī)療建筑的供電系統(tǒng)設(shè)計是在我國相關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范、法律法規(guī)的要求下展開設(shè)計，醫(yī)療建筑的規(guī)模對供電方式的設(shè)計與選擇有較大影響。依據(jù)現(xiàn)階段我國大部分醫(yī)療建筑的規(guī)模，供電方式主要分為以下四種：（1）引入兩路10kV雙重電源，專線供電線纜，采用快速啟動柴油發(fā)電機組，并在醫(yī)療建筑內(nèi)重要設(shè)備末端設(shè)置EPS應(yīng)急電源；該系統(tǒng)在特級與三甲級醫(yī)療建筑中使用較為廣泛。（2）引入兩路10kV雙重電源，專線供電線纜，在醫(yī)療建筑內(nèi)部重要醫(yī)療設(shè)備末端設(shè)置EPS應(yīng)急電源；這一供電系統(tǒng)更多被應(yīng)用于三甲級醫(yī)療建筑。（3）引入一路10kV專線供電電源，另一路采用快速啟動柴油發(fā)電機組供電，在醫(yī)療建筑內(nèi)部重要醫(yī)療設(shè)備末端設(shè)置EPS應(yīng)急電源；這一供電系統(tǒng)常被用于二甲級醫(yī)療建筑中。（4）引入一路10kv供電線路，在醫(yī)療建筑內(nèi)部重要醫(yī)療設(shè)施末端使用UPS供電；這一供電系統(tǒng)通常被用于一級醫(yī)療建筑。

3 提高醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)質(zhì)量有效措施

3.1 獨立供電電源

若要醫(yī)療建筑中特別重要負荷的供配電系統(tǒng)正常運行具有完備保障，可采用獨立電源，特別重要負荷采用兩個獨立電源與應(yīng)急電源供電。其中一路電源為常用電源，將其作為醫(yī)療建筑內(nèi)所有用電設(shè)備主電源，另一路電源作為備用電源不會因正常電源出現(xiàn)故障而受到影響。在正常電源發(fā)生故障的情況下，備用電源能夠自動轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)。而應(yīng)急電源則是在兩路電源均出現(xiàn)故障的情況下，能夠為醫(yī)療建筑內(nèi)重要醫(yī)療場所、重要醫(yī)療設(shè)備正常運行提供應(yīng)急保證。需注意的是，應(yīng)急電源與正常電源之間應(yīng)采取防止并列運行的措施。

3.2 采用不同類型配電方式

建筑的配電有樹干式、放射式、雙電源末端切換等多種方式。對于容量較大或較重要的醫(yī)療用電設(shè)備采取放射式配電，對于一般性負荷采用樹干式配電，而對于重要的醫(yī)療設(shè)備或醫(yī)療場所需采用雙電源末端自動切換的配電方式。雙電源配電方式能夠為供電系統(tǒng)高效運行提供更有效的保障。在配電運行過程中，通常一路供電電源正常運行，而另一路電源作為備用回路，當(dāng)正常運行電源發(fā)生故障時備用電源應(yīng)能立即投入使用。注意，備用電源的投切時間要滿足醫(yī)療場所及設(shè)施的類別劃分，以及恢復(fù)供電的時間規(guī)范要求。通過將不同的配電方式在醫(yī)療建筑中組合使用，能夠為醫(yī)療建筑供電系統(tǒng)自身的高效運行提供經(jīng)濟且可靠的保障[4]。

3.3 接地保護設(shè)計

在醫(yī)療建筑中，醫(yī)療設(shè)備若發(fā)生漏電事故會對患者的生命造成嚴(yán)重威脅，因此醫(yī)療建筑對供電的安全性有較高要求，醫(yī)療用房內(nèi)嚴(yán)禁采用TN-C接地系統(tǒng)。醫(yī)療建筑通常采用TN-C-S系統(tǒng)，在單體建筑電源進戶后，電源中性線與PE線往往會被嚴(yán)格區(qū)分，不再處于合并狀態(tài)。醫(yī)療建筑在做好每項建筑物的總等點位連接之后，便會對手術(shù)室、ICU、血液透析室等具有一定特殊功能性的區(qū)域進行輔助電位連接，這也是醫(yī)療建筑電氣設(shè)計中一項較為顯著的特點。此外，在2類醫(yī)療場所中維持患者生命、外科手術(shù)及其他位于“患者區(qū)域”范圍內(nèi)的電氣裝置和供電回路均采用醫(yī)用IT系統(tǒng)進行供電。在這一供電系統(tǒng)中正常電流泄漏不得超過1mA，因為通過人體心臟的電流超過50μA，就會導(dǎo)致微電擊致死，故應(yīng)保證在發(fā)生接地故障時故障電流不超過50μA。針對這一情況，在手術(shù)室或其周圍設(shè)置隔離變壓器，利用隔離變壓器供電時其二次回路導(dǎo)體不接地，同時設(shè)置輔助等電位聯(lián)結(jié)，為患者生命安全提供最大限度保障[5]。

此外，在大多數(shù)醫(yī)療建筑的醫(yī)療設(shè)備中都有微型計算機及微處理器，因此對供配電系統(tǒng)中所具有的基準(zhǔn)電壓為自身穩(wěn)定性提出了更高要求。在開展醫(yī)療建筑供電配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，需在接地設(shè)備附近設(shè)置專業(yè)電子信號接線盒，采用多芯長度為16～25m的銅芯線纜穿PE管與醫(yī)療區(qū)域的接地體進行直接引進。在大部分醫(yī)療建筑中，通常會在患者床位上方設(shè)計一個用于吸引、供氧及電源插座的床頭設(shè)備帶，同時在床頭設(shè)備帶上設(shè)計專門的接地端子，對接地有十分顯著的保護效果。然而，在醫(yī)療建筑實際供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，因信號的使用具備一定隨機性，且固定性較差，可采用與垂直樹干式接地母排連接，使其與醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)的信號接地端直接連接。

4 結(jié)束語

綜上所述，醫(yī)療建筑作為一種極為重要的民用公共建筑，與常規(guī)民用建筑相比，有著一定的特殊性，因此對于供配電系統(tǒng)有較高的要求。醫(yī)療建筑供配電是一項較為復(fù)雜且具備較強專業(yè)性的工作，在醫(yī)療建筑供配電過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循我國相關(guān)電氣設(shè)計的相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)之上結(jié)合醫(yī)療建筑自身特點與功能，從而使供配電系統(tǒng)能夠更為合理地參與到醫(yī)療建筑正常運行中，成為醫(yī)療建筑設(shè)備正常運行的電力安全保障。