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摘要：醫(yī)院電氣設計電氣平安供電負荷

1醫(yī)院的分類及規(guī)模

根據我國醫(yī)院建設的規(guī)劃，綜合醫(yī)院按床位可分為300、400、500、600、800及1000床。

按照醫(yī)院等級可分為

三、

二、一級醫(yī)院，目前經常涉及的一般為二級以上的醫(yī)院。

在這些范圍內的醫(yī)院就用電負荷而言，有一類負荷，還有部分二類負荷及三類負荷。

醫(yī)院按照功能劃分，一般分為門診部、醫(yī)技部、護理部、行政部、后勤部等。目前綜合性醫(yī)院的布局有分散式、集中式和半集中式。目前建筑設計中考慮節(jié)能及使用便利，多采用半集中式。

2醫(yī)院負荷分析

2.1醫(yī)院負荷計算

按照目前調研的醫(yī)院負荷情況，醫(yī)院的用電負荷比例仍然以空調照明為主體，醫(yī)療設備用電所占比例很小，這也許和我國目前的醫(yī)療設備的水平有關。根據日本有關資料，80年代的醫(yī)院變壓器安裝容量為250～300VA/m2，當然日本等國的用電負荷計算和變壓器的安裝容量和我國差別很大，總體變壓器容量較我國大很多。但這其中醫(yī)療設備用電占50％。而我國目前醫(yī)療設備用電總體占不到20％。因此目前我國的醫(yī)院設計的用電負荷總體上仍然是以空調照明為主要負荷。其中空調電制冷的45％～55％，照明30％，動力包括醫(yī)療用地15％～25％。

根據近10年來完成的醫(yī)院工程的運行情況可以得出如下結論，我國醫(yī)院的用電負荷標準和商業(yè)寫字樓相比是較低的。綜合醫(yī)院護理單元照度需求較低

由以上數據可以看出，醫(yī)院雖然為功能性民用建筑，用電設備較多，但它總體照明的標準比起商業(yè)樓、寫字樓要低。從用電負荷計算的角度而言并不高，按照北京市供電規(guī)劃8VA/m2，即可滿足要求。醫(yī)院變壓器安裝指標并不是很高，一般在65～75VA/m2之間，分析原因如下摘要：

真正意義上的醫(yī)療用電負荷并不多，且大型設備的需要系數較低。

綜合醫(yī)院護理單元的面積所占比例較大，此部分用電量較低。

醫(yī)院目前的運行狀況，全日制的門診醫(yī)技面積不大，白天空調等用電高峰時照明需求較小。

2.2醫(yī)院的負荷性質及負荷類型

醫(yī)院供電系統(tǒng)應遵循國內供電規(guī)范，并參考國際IEC相關標準進行設計，按照我國現行醫(yī)院等級和標準地區(qū)醫(yī)院及二類醫(yī)院的供電等級為一級或二級負荷。因此電源一般采用兩路10kV供電。根據醫(yī)院的規(guī)模可分為如下幾類系統(tǒng)形式；

1采用兩路10kV電纜專用供電、自備柴油發(fā)電機，重要設備末端采用UPS供電。此類系統(tǒng)適用于特級及三甲級醫(yī)院。

2采用兩路10kV電纜專線供電，重要設備末端采用UPS供電。此類系統(tǒng)適用于三甲級醫(yī)院。

3采用兩路10kV供電或一路10kV專線供電，一路低壓供電，此類系統(tǒng)適用于二甲級醫(yī)院。

4一路10kV供電，重要設備末端采用UPS供電，僅用于一級醫(yī)院。

根據醫(yī)療建筑用電負荷的非凡性并考慮到醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展，低壓系統(tǒng)建議采用如下形式摘要：

電壓波動大的空調及動力負荷為一個低壓系統(tǒng)，如空調采用專用變壓器供電；

電壓波動小的照明及一般醫(yī)療用電插座負荷為一個低壓系統(tǒng)；

電壓要求高且自身壓降大，醫(yī)用數字檢影成像系統(tǒng)設備，單獨采用一臺變壓器。對于電網電壓變化較大的系統(tǒng)，建議采用有載調壓變壓器。

按照IEC標準，醫(yī)院各部位的供電等級，接地方式見表2。

2.3應急電源系統(tǒng)

醫(yī)院存在著大量的一級、二級用電負荷，應急電源系統(tǒng)一般采用柴油發(fā)電機系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)。柴油發(fā)電機容量一般為變壓器總安裝容量的15％～20％。而重要設備則采用UPS系統(tǒng)。

3低壓配電系統(tǒng)

醫(yī)院用電負荷一般分成照明系統(tǒng)、醫(yī)療動力插座系統(tǒng)、空調系統(tǒng)新風機、空調機、風機盤管，應急照明系統(tǒng)等。

大型、重要性設備由配電變電所放射式供電，一類負荷均為雙路供電末端自投。冷水相組、真空吸引、X光機、CT機、MRI機、DSA機、ECT機等設備主機、燒傷病房、血透中心、中心手術部的電力及照明、CT機、MRI機、DSA機、ECT機的空調電源、電梯及屋頂排風機、洗衣房及營養(yǎng)部的動力也分別由變電所低壓屏放射式供電。

樹干式供電由變電所將各類電源分別引至各豎井，通過母線輸至各層。各豎井內分別設有照明、配電、空調及應急照明配電箱。配電、照明分別放射至各科室的配電、照明配電箱，各科室的計量表設在豎井配電箱內，空調配電箱配電至末豎井區(qū)域內的普通空調機及風機盤管。應急照明配電箱由雙路電源供電并自動切換，供各應急照明燈及防火卷簾門，排煙風機的用電。

醫(yī)技檢驗科、血液透析室等處的儀器對電源要求較高，部分電源通過穩(wěn)壓器后備UPS供電。

4數字檢影成像設備的配電要求及內阻計算

數字檢影成像設備是醫(yī)院的重要設備，現代醫(yī)院數字檢影設備的種類很多，目前比較常見的有摘要：X光透視機、X光攝影機、X光治療機、X光造影機包括X光介入機、心血管造影機DSA、計算機斷層掃描機CT機、同位素斷層掃描機ECT、磁共振機MRI以及X刀、γ刀、直線加速器等設備。根據設備的不同用途、設備的工作制分為長期工作制、短時反復工作制。各種設備工作制見表3。

目前，許多X光機同時具有攝影、造影、透視、治療等多種功能。

4.1數字檢影設備供配電系統(tǒng)

數字檢影設備工作原理各有不同，但統(tǒng)一的一點是對電源的要求較高。由于數字檢影設備的以上特性，假如醫(yī)院有一定規(guī)模，此類設備應由專用變壓器供電。設備球管電流在400mA以上的設備應采用放射式供電。

心血管造影機、磁共振機、同位素斷層掃描機CT機、大型介入機等設備的主機電源一般需要雙路供電。且有些設備本身需要冷卻，設備有冷水機組，此部分的電源和主電源同樣重要。主電源進一步分成高壓發(fā)生器電源、行走機構電源、影像設備電源及插座電源。此類設備的布置一般為掃描室、控制室兩部分。系統(tǒng)的電源一般送至控制室。大型設備還專門有電源室配電室。

心血管造影機房的高壓發(fā)生器電源、行走機構電源、影像設備電源采用一般配電方式，其插座電源和胸腔手術室的要求相似摘要：病人可能接觸用電設備采用IT系統(tǒng)及局部等電位接地，電位差小于50mV。設備廠家對于電源的要求引出了電源內阻這一技術指標。設備對電源電壓的要求越高，電源內阻越小。

4.2用電負荷計算

X射線機瞬時最大用電負荷一般由設備廠家提供，如未提供也可根據如下公式計算摘要：

Sm=1/K×1/F×Esf×10－3

Sj=A×Ssm/η

4.3電源變壓器容量的確定

1單臺設備的計算負荷。

2二項式法計算多臺設備計算負荷。

多數數字檢影設備是短時反復工作制，因此，進行負荷計算時可以采用較小的需要系數，根據目前一些醫(yī)院的實際運行結果表明，4臺設備同時曝光的可能性很低，日本有關資料也表明，選擇電源變壓器時，4臺以下的設備可以按1臺容量進行考慮。10～15臺設備的場所采用防止同時曝光設備可共用1臺變壓器。

4.4保護設備的選擇

數字檢影設備瞬時電流很大，保護設備宜用熔斷器。目前多數設備的技術要求中已對保護設備提出具體要求。

4.5配電線路導線截面的確定

數字檢影設備的配電線路導線截面要滿足設備的內阻及壓降的要求。

電源變壓器內部電阻摘要：Rt

電源變壓器額定容量摘要：PtkVA

電源變壓器相數摘要：三相

電源變壓器電壓變動率摘要：ε％

額定二次電壓摘要：VtV

1計算變壓器內部電阻Rt

Rt=2×ε×0.01×Vt2/Pt×103Ω

計算干線電阻R1Ω摘要：

考慮到低壓開關的電阻及其它接觸電阻，電源變壓器和電源變壓器二次側的干線電阻為總電源電阻的80％。

R1=80％Rg－RtΩ

最大答應內阻摘要：RgΩ

計算干線截面摘要：Amm摘要：

單相設備A=2×p×L/R1mm

三相設備A=p×L/R1mm

由上可見，要滿足設備內阻要求，實際就是要滿足設備的電源電壓要求。它受來自變壓器阻抗、變壓器至設備的配線長度、配線截面三個方面的因素的影響。

在系統(tǒng)設備時，應盡量減小變壓器阻抗、減小變壓器至設備的距離、在滿足電源內阻的條件下、減少配線電纜截面，以節(jié)約投資。

5醫(yī)院的電氣平安及電力系統(tǒng)保護方式

醫(yī)院電氣平安是醫(yī)院電氣設計的一個重要環(huán)節(jié)。涉及到的電力系統(tǒng)的保護方式有接地保護TN－S系統(tǒng)、局部中性線不接地系統(tǒng)IT系統(tǒng)、醫(yī)用局部等電位接地電位差小于10mV、建筑物總等電位及衛(wèi)生間局部等電位接地、漏電保護lm=30mA。

一般場所的移動式設備均采用了漏電斷路器進行保護。冶療室、功能檢查室、手術室、搶救室、心血管造影室DSA、衛(wèi)生間浴室均設置了局部等電位連接。中心手術室的配電系統(tǒng)為保證病人的平安采用了IT系統(tǒng)。

醫(yī)院接地新問題，是一個較為敏感的新問題，它涉及到病人的平安，設備正常運行等。按照我國現行各類規(guī)范中醫(yī)院設計的規(guī)定，我院目前設計采用的是防雷接地、電力系統(tǒng)接地、設備保護接地公用接地系統(tǒng)。目前各醫(yī)院及設備廠家經常提出醫(yī)療設備、醫(yī)用等電位接地要單獨設置接地極，且要求和防雷接地、保護接地絕緣。實踐證實，由于場地的原因，這些單獨接地極不可能完全和建筑物的金屬大地絕緣，而一旦絕緣遭到破壞，醫(yī)用等電位接地和電力系統(tǒng)的保護接地則可能不是一個等電位，此時，在患者的四周假如存在這樣兩個電位，將產生觸電的危險。

電氣設備對病人的影響，即電擊。電擊包括宏電擊和微電擊。防止宏電擊可以采用接地線及漏電保護器來完成。而引起微電擊的主要因素是電子儀器的泄漏電流及病人所處的環(huán)境非等電位。因此減少泄漏電流及局部等電位，是在保證電子儀器CF型絕緣的條件下的克服微電擊的重要手段。

減少泄漏電流的方式是將電源進行隔離。通過隔離變壓器，二次側兩相導線對地高阻抗，減小了系統(tǒng)的泄漏電流。當泄漏電流在0.7mA～2mA范圍內設絕緣監(jiān)視報警。以上系統(tǒng)稱之為局部IT系統(tǒng)。采用局部IT系統(tǒng)輔以局部等電位連接，就可以保證防止心臟手術及檢查中的微電擊。目前，我院地本工程中對需要儀器進入心臟區(qū)域的局部地區(qū)，如心臟手術室、ICU等處配置了上述系統(tǒng)。以上配電方式也是國際電工委員會IEC所倡導的。電子儀器的接地宜采用共用一點接地?；谀壳半娮觾x器的頻率較高，要求地線短而粗，地線過長反而成為干擾源。

目前我國和國際上防雷接地的規(guī)范是除爆炸危險場所外均為利用建筑物金屬體作為防雷、接地體，因此建筑物內的所有金屬體如鋼筋等不可避免的和防雷系統(tǒng)為一體。而作為病人四周的金屬體如水管、金屬門窗等均和建筑物金屬體連接。為保證病人的平安，也要求設備儀器等的保護接地和病人四周的金屬體局部等電位。因此防雷接地、設備的保護接地是不能分開設置的，否則病人反而會因接觸到不同電位而有觸電的危險。因此，此類和人體有接觸的醫(yī)療設備是不能單獨接地的。

醫(yī)院目前有著越來越多的先進儀器和設備，多數歸結為敏感電子設備。而雷電對敏感電子設備的影響，可通過設置SPD加以保護。對于有大電流接地的醫(yī)療設備的接地，應避免接地線過長，宜采用就地接地，因采用局部等電位接地，四周的病人也是相對平安的。

對于電磁干擾的新問題，為減少電磁干擾的感應效應，我院采用了如下辦法摘要：

1建筑物及房間外部設置屏蔽，如建筑中含金屬的墻、柱均可以作為格柵屏蔽分流，將建筑物金屬等電位連接。

2電氣線路采用穿金屬管，減少干擾。

有關雷電對病人的影響，由于雷電的陡度大，散流快，建筑中含金屬的墻、柱均可以作為格珊屏蔽分流，且病人四周采取了等電位的辦法。因此在屏蔽范圍內雷電病人是平安的。在手術部等設備進入病人體內的部位均位于建筑物內部，沒有外墻，因此病人是很平安的。

我們認為在醫(yī)療工程中防雷接地、電力系統(tǒng)接地、設備保護接地采用公用接地系統(tǒng)是可能的，也是必須的。只有完善好這一方法，病人的平安才能得到保證。我院在近幾年的醫(yī)院工程設計中均采用了上述接地方式，實踐證實也是很有效果的。該做法不僅節(jié)約了大量投資，而且真正實現了病人的電氣平安。數字檢影等設備投入使用的后，圖像清楚，運行良好。

在國內，推行IEC有關醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)的設計思想也是為進一步保證病人的平安。由于沒有相應的強制規(guī)范及投資等方面的原因，這一設計思路在設計中很難得到充分的體現。目前僅在和心臟介入相關的場所設置了IT系統(tǒng)，而在IEC推薦標準中目前要求多處場所設置該系統(tǒng)。

6手術部、ICU、血透等場所的配電系統(tǒng)

中心手術部是醫(yī)院的核心，手術部的配電采用雙路電源末端切換。這包括手術室內配電及手術室潔凈空調系統(tǒng)的配電。電源由變電所專線供電。每一間手術室應單獨設置配電箱，按照新的《醫(yī)院潔凈手術部建設標準》中的規(guī)定，容量不能小于8kVA。每間手術室的電源進線是否采用三相進線。主要根據布局及醫(yī)院的具體要求進行。目前部分手術室內設置的高低溫冷柜等三相設備，電源三相引起的情況越來越多。作為和病人接觸的電源部分，應盡量考慮單相供電。每間手術室考慮3～4個插座組，其中一組在綜合醫(yī)療柱上，每組插座組3～4組插座及2～3組接地端子。手術室內設置觀片燈、書寫板照明、接地中心可設置在配電箱內。配電箱可和手術室內的控制面板結合。控制面板上有各類氣體出口、時鐘及定時鐘、實施空調檢測及控制、照明控制、廢氣檢測及排放。

心血管造影室除數字成像系統(tǒng)采用專門配電外，室內設置要求和心臟手術室相同。

目前國內心臟手術室、ICU、心血管造影、搶救室、血液透析等采用局部IT系統(tǒng)。IEC標準強烈要求IT系統(tǒng)不配出N線，目前病人接觸的用電設備均為單相設備，通過隔離變壓器配出的IT系統(tǒng)均為單相。

IT系統(tǒng)應注重如下新問題摘要：

必須設置絕緣監(jiān)視裝置；

盡量減少系統(tǒng)容量，減小系統(tǒng)線路的長度；

增加線路的絕緣等級；

輔助以局部等電位接地，等電位干線保證在16mm2，支線在6mm2以上；

配電線路采用穿鋼管敷設，減少干擾；

變壓器二次出線采用雙極保護開關。

7照明設計

由于經濟發(fā)展水平的差異，我國和國外發(fā)達國家的醫(yī)院照度標準相差甚遠，發(fā)達國家的照度標準約是我國現行標準的5～10倍。目前完成的各醫(yī)院工程的照度水平在我國現行標準的基礎均有所提高，如一般環(huán)境為150Lx、診室等為200Lx、醫(yī)技科室300～500Lx、病房100Lx。實施后效果良好，體現了現代化醫(yī)院的良好形象。設計中應注重醫(yī)療功能性用房照明的非凡要求。

診室、病房、急診觀察室、治療室等處采用高顯色熒光燈，以便于觀察病人的情況。色溫在3500K左右，病房、急診觀察室、治療室等處的頂燈采用漫反射型燈具，以減少眩光。在病房建議用間接照明，手術室、手術部清潔走廊、傳染科、污物、污洗等處和業(yè)主結合確定是否設置紫外線燈。

對非凡場所的照明采取了不同方式摘要：磁共振掃描室、理療室、腦血流圖室等需要電磁屏蔽的地方，燈具采用了直流電源；測聽室的照明采用白熾燈；眼科暗室采用可調光的白熾燈。

8其他

醫(yī)院發(fā)展快，變化多，在設計中我們將配電箱設置在夾墻內，此方式配合吊頂線槽配電，使系統(tǒng)更加靈活，方便日后用電的發(fā)展需要。在檢驗科、中心實驗室等用房設置了沿墻附設的電氣配電槽，并將電源斷路器設置其上，以適應實驗室用電設備多，用電變化多的需求。

在病房設置綜合醫(yī)療槽、槽內設置插座組，接地端子，局部照明等，并在床頭方向距地0.3m處加設一組電源插座，方便電動床等固定設備的使用。

隨著我國國力的增強，醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)將在一定時期得到長足的發(fā)展，作為我們醫(yī)療工程設計人員，要不斷了解學習最新的醫(yī)療設備，學習了解國內外的新規(guī)范。工作的重點應在如下幾點摘要：

進一步重視醫(yī)院的電氣平安，大力推廣平安可靠的配電及接地系統(tǒng)。目前IEC討論標準中建議采用局部IT系統(tǒng)的部位，已越來越多，設計人員應注重對醫(yī)院方進行相關的宣傳。

了解醫(yī)療設備的配電要求，結合設備情況確定配電系統(tǒng)。了解適用于醫(yī)院建筑的電氣產品。