大型三甲醫院高低壓配電系統分析管理

胡浩天

（華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院后勤處，湖北 武漢 430030）

1 醫院高壓配電系統負荷分級

根據GB 50052-95民用建筑中重要負荷分級，我國將用電負荷根據重要性分為三級。

1.1 一級負荷

具有下列情況之一者為一級負荷：

（1）中斷供電將造成人身傷亡者。

（2）中斷供電將造成重大政治影響者。

（3）中斷供電將造成重大經濟損失者。

（4）中斷供電將造成公共場所秩序嚴重混亂者。

根據以上依據，急診室、重要手術室、ICU病房、監護病房、產房、新生兒科、血透室、病理室、DSA、血庫，高壓氧艙、直線加速器、培養箱，恒溫箱用電、低溫冰箱、百級手術室凈化空調系統等屬于一級負荷。

1.2 二級負荷

具有下列情況之一者為耳機負荷：

（1）中斷供電將造成較大政治影響者。

（2）中斷供電將造成較大經濟損失者。

（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。

根據以上依據，普通CT、DR、MRI、普通電梯、萬級手術室空調系統等屬于二級設備。

非上方負荷的用電戶屬于三級負荷。

2 大型醫院高壓配電系統設備現狀

2.1 兩路高壓進線保證整個院區供電

目前，一般大型醫院的供電等級一般為10kV進線，且必須是雙回路供電。因為醫院的重要負荷特別多，雙回路供電保證了即使一路有故障，后勤的值班人員也可以通過倒閘操作保證整個院區的正常供電。10kV的進線一般用單母線分段作業方法，將所有負荷分為兩段，中間設有聯絡柜，一路進線失電就可以通過高壓聯絡柜，將所有的負荷都轉移到無故障進線，由其供電。重要一級負荷可以用雙回路始于不同母線段，保證不間斷供電。任意母線或者隔離開關檢修，只停該段，其余段可以繼續用電，減少了停電的范圍。不管在任何情況下，兩路進線和母聯三個高壓進線開關，只能有兩個閉合，高壓配電系統必須有電器互鎖和機械互鎖，防止誤操作造成不可挽回的事故。

2.2 備用電源柴油發電機的使用及保養

當兩條進線全部故障時，則需要柴油發電機作為第三路進線為一級負荷中特別重要的用電科室進行供電，柴油發電機作為進線的母線需要與兩段日常進線之間有聯絡開關。如果柴油發電機需要輻射到整個醫院的醫療用電，則柴油發電機的輸出容量必須要達到15W/㎡～20W/㎡,柴油發電機的啟動和投用應該以手動啟動啟用和手動投用為主。由于醫院的兩路進線基本不會同時斷電，所以日常使用發電機發電的機會也不多。但是發電機是重要的備用電源，因此日常的試車與保養必不可少。發電機的試車一般每個月至少要有一次，柴油發電機的使用必須要有一定的溫度，所以在溫度較低的冬季，發電機試車前需要提前開加熱棒。試車時發現的問題需要及時聯系發電機廠家進行處理。定期需要為柴油發電機更換機油、濾芯等損耗，使發電機組的運行維持在良好的狀態。

2.3 配電房低壓側

低壓柜的變壓器的使用則使用干式變壓器，干式變壓器具有以下優點：

（1）線圈的機械強度高，可以承受短路電流的能力強。

（2）承受過電壓能力強，基準沖擊水平值高。

（3）防腐蝕性強。

（4）干式變壓器可以有很大的容量，但是局部放電卻很小，安全。

（5）壽命長。

（6）可以立即從備用狀態切換成供電狀態，不需要預熱。

（7）干式變壓器節能，可以短時間超負荷運行。

由于低壓饋線柜可能會因為超負荷使用或者短路導致饋線柜故障或損壞，因此醫院的饋線柜需要有備用的，這樣才會確保臨床醫務人員的工作不會因為電力方面的問題出差錯。同時配電房內還有直流電源柜，直流電源柜可以在兩路進線斷電時作為高壓配電系統的操作電源，同時可以起到保護設備的作用。

2.4 高壓配電設備的維護與保養

醫院配電房的高低壓配電設施不會經常斷電，長期的使用會導致設備積塵積油，長期的輸送電也會導致線路的老化和機械構件（如小車和機械互鎖裝置）的磨損，因此，設備的維保也是設備運行重要的一環。每年的一段時間都需要和外包單位協商一個具體的日期為高低壓設備進行維保，并在維保之后要做好相應的臺賬，后勤人員要在自己班組的工作中做好相應的維保記錄。

2.5 醫院高壓配電系統中性點連接方式

在我國，3～66kV的高壓用電系統一般采用中性點不接地或者經消弧線圈接地方式。由于本醫院的高壓配電進線是10kV，所以高壓配電系統采取的是中性點不接地方式。電力系統中的中性點指的是A、B、C三根相線按照兩兩120°組成三角形，三根相線的連接點就中性點。這種接線方式具有以下優點：

（1）供電的安全性較高。當高壓配電系統發生單相接地故障（三個驗電燈只亮兩個）時，三根相線的線電壓和相電流數值變化會很小。因為中性點不接地，不會構成一個完整的回路，所以單相接地電流不會對醫院的負載用電造成太大的影響。因為有一根相線接地，會導致這根相線的對地電壓為0，同時另外兩根相線的對地電壓上升√3倍，但是相位沒有發生變化，這樣的三角形依然穩定，但是為了防止事故擴大，造成相間短路，所以必須要在較短的時間內發現該故障并迅速將其消除（這也是醫院需要后勤人員定期對配電房進行巡檢的原因）,防止故障過大。由于該系統在短時間內不會跳閘，給了臨床人員和后勤人員一定的反應時間，因此該系統安全性較高。

（2）對通信和信號系統的干擾比較小。當三相穩定時，電力導線對周圍的環境和空間形成的電磁場不大（電磁場會干擾通訊信號等,例如雷達）,不會對通信系統產生干擾影響。同理，由于變壓器中性點不接地的電路單相接地電流比較小，因此對于附近的通信系統造成的影響也比較小。

2.6 醫院高壓配電系統的常見故障

（1）單相接地。單相接地時，沒有接地的兩相線對地電壓升高到√3倍，即等于線電壓，但是各相之間的電壓大小和相位不變，三相系統的平衡沒有被打破，因此線電壓和相電流基本不變，但是為了防止故障進一步擴大，此時應該與供配電所聯系，確定好倒閘時間，隨時準備倒閘。

（2）配電設備故障。這類故障通常分為機械構件故障和電氣故障。機械構件故障是由于設備長期的使用用保養不到位所導致的，應該對設備的機械構件（如小車和機械互鎖）定期進行維保。電氣故障多為過流、短路、二次回路故障等原因。發現設備發生電氣故障后，應馬上將配電設備與主線路分離，恢復其他負載的供電，并檢查滅弧室是否破裂（一般將所屬負荷饋線柜直接更換），清理掉煙痕和積碳，之后與外包單位聯系。

（3）電纜故障。電纜故障多半是電纜被挖斷造成的，即使與相關施工單位聯系，由其自行恢復，之后再由后勤人員在配電室為其恢復供電。

3 大型醫院低壓配電系統的構成

3.1 低壓配電系統

大型醫院的低壓配電系統一般選用三火一零加保護地線的系統，即三相四線制加保護地線PE，又稱TN-S系統，此系統中性線（N）與保護地線（PE）絕對不允許接觸，不允許交叉搭接，因此安全系數高于TN-C系統。對于產房、血透、ICU等一級負荷科室，則采用安全性更高的IT系統，IT系統與TN-S系統的差距是IT系統的PE線不與大地直接相連，更加安全可靠，但是IT系統的造價相當昂貴，因此一般只用在特別重要的一級負荷科室。對于醫院的一般負荷，采用放射式與樹干式互相配合使用的方式供電；而對于醫院的重要負荷，則采用放射式供電，單母線需要分段，同時配備有專門的配電箱，在兩條高壓進線均因故障無法供電時，可及時用發電機供電。對于醫院的重要科室如ICU，需要安裝隔離變壓器，隔絕ICU內用電與電源的直接接觸，保證ICU的絕對安全用電。

3.2 備用電源UPS的使用及保養

對手術室、急癥搶救室、ICU、檢驗科、產房、血透等重要負荷單位，失電的時間不能超過0.5s，一般都要為它們配置UPS蓄電池組。因為這些科室對用電的質量要求非常高，為它們配置UPS蓄電池組的好處有兩個：

一是可以在失去供電的瞬間切換為UPS蓄電池組供電，瞬間由市電模式轉換。

二是UPS在正常情況下的運行模式為市電模式，此運行可以通過整流和逆變，將外界不穩定的電壓穩定在220V，可以為重要的醫用設備提供干凈穩定的電流對病房的設備有更好的保護。

3.3 消防用電

醫院的消防用電與平常的正常用電不可以同時工作，當正常的市電斷電且沒有消防要求時，消防用電給非消防用電負荷(如生活水泵、潛污泵、醫用電梯、重要科室的一級負荷設備）；當市電斷電同時有消防要求時，在消防警報信號的作用下，消防用電應自動切斷給非消防用電負荷供電(急癥室、手術室、ICU等核心一級負荷根據要求切斷），第一時間保證消防設備的供電。

4 醫院配電房的設計

為了節約成本和便于施工，醫院的配電房一般是建在醫院大樓的地下室，其具體位置應該是接近負載中心。建在地下室的配電房應建在不太可能淹水的區域（預防洪澇災害），上層建筑不能是用水功能區，同時配電房上層防水必須達到配電房設計的國家標準。配電房附近也不可以有火源、高溫物體，其環境不可以有腐蝕性。配電房應有排風系統，保持配電房室內的通風；同時由于配電設備會產生大量的熱量，因此配電房應有降溫系統為設備降溫。在項目開始之前，工程師一般會計算出醫院未來預計的總負荷來配置高低壓配電柜、變壓器等，然后根據GB-50053-2013【20KV及以下變電所設計】以及配電房的面積，合理布置好配電設備的位置，使其緊湊合理，方便設備的搬運、維護、試驗、巡檢、操作等。同時，還要為醫院未來發展可能新增加的大樓或者設備預留相對應的高低壓配電柜位置。除此之外，由于高壓設備具有一定的危險性，因此我們在考慮高壓設備的擺放時，還要考慮到后勤和外包人員在配電房里面的安全。按照國家對配電房的要求，一般高壓配電室防火門必須是向外開啟，可以裝彈簧鎖，但是不可以有門閂（高溫可能使門閂變形），且小門及大門的開啟角度≥120°，同時還應有應急通道。根據【建筑滅火器配置設計規范】GB50140-2005及【建筑設計防火規范】GB50016-2014的規定，配電房這樣的防護區所應該使用的滅火器應該使氣體滅火器，本醫院使用的是手提式干粉滅火器；但是由于手提式干粉滅火器只能起到輔助滅火的作用，因此配電房內除了要設置必要的手提氣體滅火器之外，還應該裝有氣體滅火系統。通常配電房氣體滅火系統應該包括以下幾個部分：氣體滅火裝置、煙感溫感探測裝置、聲光警鈴報警裝置、放氣燈指示裝置、氣體滅火控制器、自動泄壓閥。

5 醫院后勤保障人員的現狀及改進方向

由于并不是每一個后勤人員都是電類專業畢業的，導致醫院后勤保障人員并不是人人都對于高壓配電有很深刻的理解，因此，必須加強相關專業技能的培訓，這樣才能更好的為臨床服務。改進方法如下：

（1）多開展相關的培訓，由業務比較豐富的同事分享自己的工作經驗；同時所有后勤保障人員必須熟練掌握本醫院高壓配電系統圖，知曉重要一級負荷饋線柜的負載情況。必須能夠熟練應對各類應急事故（如雙進線同時斷電啟用發電機操作、觸電急救、心肺復蘇等），做到心中有數。

（2）應該完善相關的規章制度，嚴肅勞動紀律。電工應該持證上崗，完善巡檢、交接班、設備故障記錄等制度，倒閘等操作前必須報動力科長知曉，操作時應該有相應操作票。

（3）強化后勤保障人員自身的責任意識，培養大家對醫院、對后勤的認同感，強調醫院配電對于臨床科室的重要性。

6 結語

醫院配電系統正常運作是整個醫院正常運轉的重要一環，作為一名后勤人員必須時刻牢記自己的使命，醫院后勤就是為臨床服務的，要能夠意識到自身工作的責任。一個好的醫院必須有完善的后勤配電系統和一支不斷進步的后勤團隊，只有這樣，才能提高醫院供配電系統的安全性與可靠性，才能為臨床的工作、病人的生命安全提供堅實的基礎。