医疗设备配电设计

2021-07-15胡赞佳

现代建筑电气 2021年6期

胡赞佳

(宁波市建筑设计研究院有限公司, 浙江宁波 315010)

0 引言

某医疗工程项目为三级医院,地上13层,地下2层,主要功能包括门急诊、抢救室、影像科、检验科、洁净手术部、重症监护病房(ICU)、重症监护病房(CCU)、新生儿重症监护室(NICU)、普通病房、产房、婴儿室等。建筑物内有大量涉及患者生命安全的医疗设备,为确保其供电的连续性、安全性,电气设计是关键[1-3]。

1 负荷分级及供电电源

根据JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》的规定,医疗场所对依据电气安全防护的要求不同,分为0类场所、1类场所和2类场所;其中2类场所是有医疗电气设备与患者体内接触、手术室以及断电后将危及患者生命的医疗场所。另依据规范,医疗设备用电负荷等级分为一级负荷中特别重要的负荷、一级负荷、二级负荷和三级负荷;其中一级负荷中特别重要的负荷主要为2类场所和0、1类场所中部分涉及患者生命安全的设备及其照明用电。

因医院中存在大量一、二级负荷的医疗设备,10 kV市电采用两路独立的供电;当一路电源发生故障时,另一路电源需能承担全部二级以上负荷。考虑该项目为三级医院,另根据JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》规定设置了应急柴油发电机组作为应急电源;正常市电供电中断时,应急电源的供电容量保证一级负荷中特别重要和一级负荷的用电。柴油发电机组采用快速自启动机组。并且按大于24 h对于柴油发电机组的供油;建筑物内设置1 m3的储油间,室外设置地埋储油罐[4-6]。

根据医疗场所分类及自动恢复供电的时间规定,急诊抢救室、产房、早产儿监护室、重症监护室、手术室、术前准备室、术后恢复室、麻醉室、心血管造影检查室的照明及生命支持电气设备和大型生化仪器的自动恢复供电时间≤0.5 s;而10 kV的转换时间和柴油发电机组的自动起动时间没法满足要求,对上述这些设备的本工程供电采用末端现场设置在线式不间断电源UPS。又因设置柴油发电机组,规范规定UPS应急供电时间不应小于15 min,故可选用15～30 min。

医疗设备供电要求如表1所示。

表1 医疗设备供电要求

2 低压配电系统

各类医疗设备对配电有着不同的要求。对于一级负荷中特别重要的医疗设备本工程采用两路电源在医疗设备用电处自动切换,并就地设置UPS。对于一级负荷的医疗设备采用两路电源在医疗设备用电处自动切换。对于二级负荷的医疗设备采用两路电源在总配电箱处自动切换。三级负荷的医疗设备采用单路电源供电。其中考虑DSA、DR、CT、MRI等设备容量较大,采用从配变电所引出专用回路供电。考虑到手术室的重要性,供电电源也由变配电房直接提供。医疗设备供电系统方案如图1所示。

图1 医疗设备供电系统方案

另外医用X射线设备对电源均有具体特殊的要求。对该类设备的供电电缆导体截面选择时,要根据电源阻抗值的参数进行计算;电源阻抗的计算需要全面考虑供电回路的电阻、电抗,使其与大型医疗设备所要求的的电源阻抗相匹配。电缆线径选择如表2所示。

表2 电缆线径选择

3 安全防护

位于1类、2类的医疗设备是与患者体表和体内直接接触,对于此类设备的设备供电必须考虑安全防护措施。该工程接地系统为TN-S系统,所以对位于1类医疗场所中额定电流不大于32 A的医疗设备配电回路和2类医疗场所中的手术台驱动机构、移动式X光及额定容量大于5 kVA大型设备的供电回路,采用额定剩余动作电流为30 mA的剩余电流动作保护器。因为这些大型医疗设备含有大量的电子元件,会使系统中存在脉动直流分量,而AC型的剩余电流动作保护器无法检测脉动直流电,无法正确动作,故应选用A型或B型特性剩余电流动作保护器。根据IEC标准,对于心脏手术的医疗设备,其正常泄漏的剩余电流应小于10 μA;对于一次接地故障,其故障泄漏电流应小于50 μA,否则会导致病人心室纤颤而死亡。所以在2类医疗场所内,涉及患者生命安全的医疗设备的供电回路采用医疗IT系统。医疗IT系统由医用单相隔离变压器、绝缘监测仪、绝缘故障评估仪、直流稳压电源、报警和显示仪等组成。绝缘监测仪应符合IEC 61557-8并满足规定要求的,在护士台或适当的地方设置报警和显示仪。

辅助等电位联结是防护电击的主要措施。在每个1类和2类医疗场所内,应安装辅助等电位联结导体,并与“患者区域”内的等电位联结母线连接,并应将保护导体、外界可导电部分、抗电磁干扰场的屏蔽物、导电地板网络、隔离变压器的金属屏蔽层等部分之间作等电位。对于2类医疗场所,要求辅助等电位联结母排与各联结对象的联结点间的电阻总和应不大于0.2 Ω。局部医疗IT系统与整个工程的TN-S系统接地采用联合接地,以免出现局部电位差。