医疗建筑供配电方式研究

张 飚

（中国建筑西北设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）

医疗建筑与人民生命安全息息相关，随着不同类型医疗设备出现，医疗建筑对供配电方式提出了更高要求，以满足其用电需求。医疗建筑相比其他建筑拥有一定的特殊性，其供配电方式是否安全稳定，对病人这一特殊群体的生命安全有着重要影响。

1 医疗建筑对电气的要求

医疗建筑与普通民用建筑之间存在较大差异，同时在供电配电方面也有其特殊性要求，而此类要求伴随时代发展而逐渐提高。现阶段，其具体要求如下：（1）低压配电系统不仅要满足医疗建筑中各医疗场所的充分使用，同时还需满足人流、物流、一般负荷、重要负荷、应急负荷等的供电要求。（2）重要医疗设备运行过程中是不允许断电的，如发生异常断电，会对患者生命与医疗设备造成极大影响，故针对医疗建筑这一重要场所，必须对其重要用电设备设置备用电源，使其在发生意外断电时能够在满足规范要求的恢复供电时间内自动转换至备用电源。（3）对患者进行诊断、检测、治疗的医疗电气设备需与患者体表、体内（除心脏或接近心脏部位以外）接触，部分医疗电气设备还需要与患者心脏或接近心脏部位直接接触，因此正确避免宏电击与微电击是医疗建筑供电配电非常重要的一项要求。（4）部分医疗设备对供电质量有着极高要求，往往需要根据实际情况采取适宜措施[1]。

2 医疗建筑供配电方式及系统

2.1 负荷等级

从供电电源可靠性角度来看，医疗建筑供电电源中断，会对患者生命安全及医院自身经济造成极大的负面影响。医疗建筑供电电负荷等级通常分为一、二、三级负荷。一级负荷指医疗建筑内中断供电会危及人身伤害的医疗场所配电，如急诊部、监护病房、手术部、分娩室、血液病房净化室、血液透析室、核磁共振、血库、高压氧舱、介入治疗用CT及X光机扫描室、百级洁净度手术室空调系统等配电；其中涉及患者生命安全的重要医疗场所配电为一级负荷中特别重要负荷，如重要手术室、重症监护的设备及照明用电。二级负荷主要为除一级负荷以外的其他手术室空调系统、电子显微镜、一般诊断用CT及X光机、客梯、高级病房等用电。三级负荷泛指医疗建筑内部分辅助功能用房及普通用电设备的用电。

2.2 应急电源选择

应急电力系统为大型医疗建筑中最重要的供电系统，是指在普通电源发生供电中断这一情况下，为医疗工作继续运行所提供的必要后备电源保障，主要包含应急设备电力与应急照明两种。从医疗建筑的角度来看，较为独立的应急供电系统与基本电力系统对医疗建筑正常运行均有不可或缺的作用。在选择配电方式的过程中，应基于医疗建筑自身实际特性、供电条件、负荷性质等加以合理选择。此外，还需将门诊、手术室、病房等医疗建筑内部区域划分成不同使用功能的区域，进而实施一级负荷、二级负荷、三级负荷配电[3]。应急电源具体选择内容如下：（1）《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）中明确规定，若要使一级负荷中特重要负荷用电得到满足，医疗建筑内部相关重要设备应满足其末端切换时间要求。（2）手术室、重症监护室、重症加强护理病房、新生儿童重症监护病房、血液透析室等重要设施负荷应急电源停止供电切换时间不得大于0.5s。由此来看，柴油发电机作为备用电源不能够满足其恢复用电时间要求，因此需要将EPS作为应急供电电源，随后等待发电机进行电源输出，在运行平稳后再切换，从而实现继续供电。通常情况下，EPS往往会采用集中式或分布式设置，具体设置由工程负荷的分布特点决定。（3）各种临床检验、内窥镜、手术准备室、观察室、各类放射治疗、介入治疗等电源，其切换时间规范要求为15s以内，在供电设计上采用EPS电源或15s内快速启动的柴油发动机作为此类用电负荷的应急电源。（4）手术室抢救室等场所，对供电可靠性及连续性皆有较高要求，在应急电源应用中必须保证万无一失，因此供电电源设置需能够进行自动转换的双回路型供电电源，并且需要由配电中心对其进行专项供电。对于此类医疗建筑所需要的照明设备也需要采用双回路电源，并采用EPS应急电源进行不间断电源的设计[2]。

2.3 供电系统选择

医疗建筑的供电系统设计是在我国相关电气设计规范、法律法规的要求下展开设计，医疗建筑的规模对供电方式的设计与选择有较大影响。依据现阶段我国大部分医疗建筑的规模，供电方式主要分为以下四种：（1）引入两路10kV双重电源，专线供电线缆，采用快速启动柴油发电机组，并在医疗建筑内重要设备末端设置EPS应急电源；该系统在特级与三甲级医疗建筑中使用较为广泛。（2）引入两路10kV双重电源，专线供电线缆，在医疗建筑内部重要医疗设备末端设置EPS应急电源；这一供电系统更多被应用于三甲级医疗建筑。（3）引入一路10kV专线供电电源，另一路采用快速启动柴油发电机组供电，在医疗建筑内部重要医疗设备末端设置EPS应急电源；这一供电系统常被用于二甲级医疗建筑中。（4）引入一路10kv供电线路，在医疗建筑内部重要医疗设施末端使用UPS供电；这一供电系统通常被用于一级医疗建筑。

3 提高医疗建筑供配电系统质量有效措施

3.1 独立供电电源

若要医疗建筑中特别重要负荷的供配电系统正常运行具有完备保障，可采用独立电源，特别重要负荷采用两个独立电源与应急电源供电。其中一路电源为常用电源，将其作为医疗建筑内所有用电设备主电源，另一路电源作为备用电源不会因正常电源出现故障而受到影响。在正常电源发生故障的情况下，备用电源能够自动转入运行状态。而应急电源则是在两路电源均出现故障的情况下，能够为医疗建筑内重要医疗场所、重要医疗设备正常运行提供应急保证。需注意的是，应急电源与正常电源之间应采取防止并列运行的措施。

3.2 采用不同类型配电方式

建筑的配电有树干式、放射式、双电源末端切换等多种方式。对于容量较大或较重要的医疗用电设备采取放射式配电，对于一般性负荷采用树干式配电，而对于重要的医疗设备或医疗场所需采用双电源末端自动切换的配电方式。双电源配电方式能够为供电系统高效运行提供更有效的保障。在配电运行过程中，通常一路供电电源正常运行，而另一路电源作为备用回路，当正常运行电源发生故障时备用电源应能立即投入使用。注意，备用电源的投切时间要满足医疗场所及设施的类别划分，以及恢复供电的时间规范要求。通过将不同的配电方式在医疗建筑中组合使用，能够为医疗建筑供电系统自身的高效运行提供经济且可靠的保障[4]。

3.3 接地保护设计

在医疗建筑中，医疗设备若发生漏电事故会对患者的生命造成严重威胁，因此医疗建筑对供电的安全性有较高要求，医疗用房内严禁采用TN-C接地系统。医疗建筑通常采用TN-C-S系统，在单体建筑电源进户后，电源中性线与PE线往往会被严格区分，不再处于合并状态。医疗建筑在做好每项建筑物的总等点位连接之后，便会对手术室、ICU、血液透析室等具有一定特殊功能性的区域进行辅助电位连接，这也是医疗建筑电气设计中一项较为显著的特点。此外，在2类医疗场所中维持患者生命、外科手术及其他位于“患者区域”范围内的电气装置和供电回路均采用医用IT系统进行供电。在这一供电系统中正常电流泄漏不得超过1mA，因为通过人体心脏的电流超过50μA，就会导致微电击致死，故应保证在发生接地故障时故障电流不超过50μA。针对这一情况，在手术室或其周围设置隔离变压器，利用隔离变压器供电时其二次回路导体不接地，同时设置辅助等电位联结，为患者生命安全提供最大限度保障[5]。

此外，在大多数医疗建筑的医疗设备中都有微型计算机及微处理器，因此对供配电系统中所具有的基准电压为自身稳定性提出了更高要求。在开展医疗建筑供电配电系统设计过程中，需在接地设备附近设置专业电子信号接线盒，采用多芯长度为16～25m的铜芯线缆穿PE管与医疗区域的接地体进行直接引进。在大部分医疗建筑中，通常会在患者床位上方设计一个用于吸引、供氧及电源插座的床头设备带，同时在床头设备带上设计专门的接地端子，对接地有十分显著的保护效果。然而，在医疗建筑实际供配电系统设计过程中，因信号的使用具备一定随机性，且固定性较差，可采用与垂直树干式接地母排连接，使其与医疗建筑供配电系统的信号接地端直接连接。

4 结束语

综上所述，医疗建筑作为一种极为重要的民用公共建筑，与常规民用建筑相比，有着一定的特殊性，因此对于供配电系统有较高的要求。医疗建筑供配电是一项较为复杂且具备较强专业性的工作，在医疗建筑供配电过程中，应严格遵循我国相关电气设计的相关规范与标准，并在此基础之上结合医疗建筑自身特点与功能，从而使供配电系统能够更为合理地参与到医疗建筑正常运行中，成为医疗建筑设备正常运行的电力安全保障。