心脏外科手术室供电系统设计

医院手术室供配电系统的设计摘要：参考国外及国际对医疗领域的相应标准，结合我国有关的规范﹑标准，对手术室供配电系统作出了探讨；论述了IT配电系统在医院的应用范围；分析了IT系统接地故障的特点；提出了医院手术室IT电源系统的基本配置。

关键词：手术室配电系统、故障、绝缘监视、漏电随着医疗电子电器技术的飞速发展，现代医疗日益依赖于电气和电子设备。

人们对医院手术室的环境要求越来越高，过去的一些设计远不能满足人们对安全保障的要求。

尤其是手术室中大量设备触及人体内脏和大脑等器官，如发生电气漏电故障，很容易发生电气事故。

如何保护医院的病人以及医护人员不受漏电事故的伤害已经变得非常重要，已经受到了国内外的继电保护专家和医生们的普遍关注。

许多国家和国际标准都对医疗领域，尤其是那些生命攸关的场所，如手术室﹑重症监护室﹑心脏监护室等处的医用配电系统做出了特殊规定，其目的就是保证为该场所内的医疗电器设备提供一个安全可靠的电源，以确保病人的安全。

一、电击对人体的伤害电流流入人体主要有三种后果。

首先是灼伤，特别是在电流流入和流出人体的地方。

其次是肌肉的麻痹，它可能短暂地使呼吸停止。

第三是电击造成心脏发生心室纤维性颤动，这种心室纤维性颤动会造成心室和心瓣膜的失调，从而使血液循环停止。

前两种结果会使人感到不适，但很少造成持久性损伤，而发生心室纤维性颤动则需尽快进行处理，否则会造成脑损伤或死亡。

电击对人体造成伤害的程度取决于两个因素：流过人体的电流大小、电流流过人体的时间。

IEC标准中明确标出了15～100Hz的交流电对人体的影响与时间和电流大小的关系。

在正常情况下，人体对电击的自然反映可以避免或减少电流对人体的伤害。

第一，人体的皮肤电阻可以限制流过人体的流量。

第二，肌肉在受到电击时会收缩，一般能够使人体迅速脱离电源。

二、相关规范对医院手术室配电系统的规定三、IT系统，即中性点不接地配电系统的特点1.IT系统降低了接触电压和电网对地漏电流，人身触电危险降到最小程度；众所周知，当用电设备对人体心脏直接漏电电流大于10uA时，就会导致病人死亡，在医学上称之为微电击。

浅析医院的供配电系统设计摘要：作者通过某医疗综合楼的电气设计实例，围绕医院供配电系统、照明系统、电气安全与接地系统等方面，简要叙述医院建筑的电气设计，应注意的一些问题。

关键词：供配电系统、备用电源、UPS电源、负荷等级、负荷计算绪论近年来，我国人民物质生活水平不断提高，对医疗保健服务提出更高的要求，本着“以人为本”的设计理念，合理划分空间，既要满足医院内部功能的使用需求，又要创建一个幽雅、舒适的医疗环境。

针对医疗建筑，在设计过程中，我们应该注意哪些问题，下面以457医院为例，简要介绍一下这个医疗综合楼的电气设计。

1.规模概述1.1医院规模：本座医疗综合楼建筑面积：18870.08m2，地上11层，地下1层，建筑总高度51.3m，一类高层公共建筑，耐火等级一级，集门诊、手术、住院为一体的综合性医疗建筑，定为三级甲等综合医院。

1.2功能布局：本座医疗建筑地下一层为设备用房和车库；一层为急诊和挂号；二至三层为各科室门诊；四层为病理室和消毒供应室；五层为手术室；六层为重症监护室（ICU病房）；七至九层为住院病房；十层为产房；十一层为办公及功能会议室。

2.供配电系统2.1供电系统：供电部分有三种电源供电，一为正常电源，由2路10kV市政电源提供；二为应急备用电源，由一台400kVA柴油发电机组提供；三为应急不间断电源，由在线式UPS提供电源。

2.1.1正常电源：本座建筑在地下一层设置变配电室，由两路10kV高压市政电源进线，其中一路为专线供电。

两路10kV市政电源平时同时工作互为备用，当一路电源发生故障后，另一路电源应能承担二级以上负荷供电。

2.1.2应急备用电源：本座建筑在地下一层设置柴油发电机房，由一台400kVA柴油发电机组组成，为一级负荷中特别重要负荷和消防负荷提供应急备用电源，发电机组供油时间应大于24小时。

当正常供电电源中断供电时，应能自动启动并应在15S内提供供电。

2.1.3应急不间断电源：本座建筑分别在五层、六层和十层设置UPS间，为一级负荷中特别重要负荷提供应急不间断电源，手术室、ICU病房、抢救室等要求中断供电时间小于或等于0.5S的场所，应设置在线式不间断电源装置（UPS），应急供电时间不小于30分钟。

上一期为大家带来了通用电气设备中的安全性和可靠性这部分内容。

这一期我们将为大家带来通用电气设备中的电能质量、能效、电气系统相关的重要问题等内容。

电能质量电力供应的可靠性是医院电气设备标准中唯一包含的电能质量标准。

但是，在设计系统时还应考虑其他电能质量标准，以避免医疗设备和其他设备发生故障。

一个理想的电源表示供电连续，电压和频率始终处于容差范围内，并具有纯净的无噪声正弦波形状。

可以忍受多大的偏差取决于用电设备类型和要求。

在可靠性段落中已经讨论过供电中断问题，本节涉及的电能质量问题主要包含以下几类：•谐波畸变••电压变化••闪变••暂态过电压••不平衡•每个问题都有不同的原因。

共用基础设施是主要原因之一。

例如，一个用户造成的暂态问题可能会影响同一公共网络子系统上所有其他用户。

其他问题，如用户自身设备产生的谐波，可能传播或不传播到公共网络，因此不一定会影响到其他用户。

谐波问题可以通过良好的设计和成熟的滤波设备来解决。

确保良好的电能质量需要良好的设计方案、有效的治理设备，与电网合作、定期监控和良好维护。

换言之，需要在对电能质量改进原则和实践方法有深刻的认知的基础上，系统全面地去解决。

原因X光机，MRI系统，CT扫描仪和线性加速器通常会产生波峰因数高且波前非常陡的电流，如图2所示。

这种电流特性会对设备造成电压暂降和其他电能质量扰动。

其中基于X射线的医疗设备是电气污染的主要来源。

同样这类设备又对电压变化非常敏感。

几乎所有的电子医疗设备都对电能质量扰动敏感，免疫度低。

但大多数设备对电能质量问题的免疫度水平如何又不得而知。

图2：血管造影过程中正弦电压和失真电流的示波器截图通常来说，医院中导致电能质量问题的原因主要有以下几点：谐波在医院中，谐波电流通常是由电子负载引起的。

近年来，产生谐波的医疗设备种类和数量都在急剧增加，所以设计师和规范制定者必须非常仔细地考虑谐波问题及其影响。

与谐波电流相关的主要问题之一是由于三次谐波导致的中性线过载。

手术区供电及手术室安全用电措施1手术区供电方案设计1.1 设计背景基于配电箱系统的手术室用电负荷不同等级差异，易引发重大医疗事故，而手术室电动门、情报面板等因多为单相设备且功率小，数量多，故为同一级别设备。

基于此，采用双重电源，选择两高压变电站各引一路10kV 高压线路的应急电源供电方式（满足手术对电源要求）。

而在应急电源设计上，基于可持续供电、成本低、维护方便，成为保障手术区供电的基础。

在时下的手术室电源设计上，基于UPS 电源设计方法的研究，对确定系统方案，以为保证连续用电等提供有效借鉴。

1.2 设计方案手术区整体供电方案设计受手术区用电规模、手术的复杂度及其设备更新进程等多因素影响，有必要将洁净手术室的建设作为题中之义，以突破供电限制，来达到保护UPS 不间断维护的有效检视效果，以为提升检修的可靠性提供安全用电依据。

本次结合医疗用设备特点，设计出了基于UPS 并联集中供电拓扑，以此达到有效运维和方便维护的效果电气配置设计中，通过单台UPS 实现不间断供应手术区用电，第5 台USP 为后备电源。

受UPS设计性能及其负载供电的重要性影响，有必要在设计、制造标准、可靠性上以内部自动旁路协同制动优势，达到整体提升线路可靠性的设计要求。

期间，第5 台USP 作为UPS 的后备电源，与UPS 输出端快速自动转换开关，对大幅度缩短停电时间，防范因此发生的事故，提升UPS 可靠性等具有显著的效果。

同时，基于经济模式或绿色休眠模式的设计，还可进一步为手术区用电能耗降低提供可能。

1.3 重点供电方案因医院等级差异不一，故开展复杂手术的机会和概率不大，而0s 级手术室布置UPS 的方法，通过调整手术室功能灵活性，在单台小型UPS 重点供电中，可有效避免各种市电故障，也为手术室供电可靠性提供了可能；而并联的两台小型UPS 在手术室供电造价上，通过维护量及方案部署来达到降低停电故障等也为其提供了方案设计依据。

1.4 消防系统设计方案基于市电停电环节EPS 应急电源（Emergency Power Supply）设计，基于0.5～2h 持续供电以保证电力可持续效果。