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更新時間：2024-08-07 
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摘要：醫療用電設備的配電係統設計是醫院建築電氣設計的關(guan) 鍵性部分，其係統可靠性、安全性直接影響醫療效果。通過分析該類負荷的重要性及分類場所中斷供電時間等要素，闡述了較為(wei) 完善的醫療用電配電係統架構，同時從(cong) 經濟性的角度探討了簡化係統、節省造價(jia) 的可能性和措施。
關(guan) 鍵詞:醫療用電設備 配電係統 負荷分級 經濟性分析
0引言
隨著社會(hui) 經濟的高速發展，作為(wei) 民生項目重要環的醫療資源及水平也得到了各地政府的高度重視，一批批新建醫院和既有醫院的升級改造項目紛紛投入建設，包括社區醫院、綜合醫院，以及醫療城、醫療集聚區等各種形態。
由於(yu) 醫院內(nei) 大都是各種用電設備，對用電的依賴性較高，因此可以說電氣設計是整個(ge) 醫院建築設計中的重要環節，其供電可靠性和安全性直接影響醫療效果。而隨著現代醫療技術的發展，各種先進的醫療設備和電子儀(yi) 器不斷地投入應用，但因其功能不同，各類設備應用的醫療場所不同，供配電要求也各不相同。因此，針對醫院建築的電氣設計問題，本文以筆者主持設計的某三級醫院為(wei) 例，闡述醫療設備分類要求和對應的配電係統設計，並從(cong) 經濟性角度進行優(you) 化分析。
1醫療設備負荷分析
醫療用電設備種類繁多，包含大型設備和各類醫療場所的用電設備。常用大型醫療設備可參見表l。
典型醫療場所包括門診、急診、手術室、重症監護室、住院、檢查、影像、放射等。《醫療建築電氣設計規範》第3章，根據電氣安全防護的要求，將醫療場所分為(wei) 0、1、2三類：0類場所醫療設備與(yu) 患者不接觸，1類場所設備與(yu) 患者體(ti) 表和體(ti) 內(nei) (除2類場所所列部位)接觸，2類場所設備與(yu) 患者體(ti) 內(nei) 接觸、供電中斷危及患者生命，具體(ti) 場所詳見《規範》中表3．0．2。其中，該表還對中斷供電後的自動恢複時間提出具體(ti) 要求，分t≤0．5S、0．5s<t≤15s、t>15s三種，對配電係統備用電源及其轉換方式有指導意義(yi) 。
按照常規的負荷分級方式，醫療用電負荷也根據可靠性要求及中斷供電的影響進行分級。典型場所內(nei) (如急診搶救室、重症監護室、手術室等)涉及患者生命安全的設備及其照明，屬於(yu) 負荷中特別重要負荷，其他用電分屬一、二、三級負荷，具體(ti) 參見《醫療建築電氣設計規範》第4．2節，此處不～一列舉(ju) 。三級醫院應設置應急柴油發電機組，供電給負荷中特別重要負荷，機組承載醫療負荷可參見表2。
注：某些用電如供應不屬於(yu) 特別重要負荷，但與(yu) 院方協商後，認為(wei) 終端供電也會(hui) 影響其他特別重要場所的運行使用，所以也歸人發電機組供電。
2醫療設備配電係統設計
在設計配電係統之前，首先要確定供電方案，為(wei) 配電係統設定好前提條件。三級醫院需要兩(liang) 路獨立電源，並應設置應急柴油發電機組，供電方案如圖1。
配電係統采用放射式與(yu) 樹幹式相結合的方式。通常大型醫療設備等單台容量較大的負荷或特別重要負荷采用放射式供電，由變電所低壓配電屏直供：當其他負荷等級相同且供電路由合理時，可采用樹幹式與(yu) 放射式相結合的供電方式；負荷采用雙電源供電，並在末端設置自動切換；二級負荷采用雙電源供電並在末端或適當位置切換;其餘(yu) 一般負荷采用單電源供電；斷電後恢複供電時間t≤0．5s的負荷，應采用在線式UPS供電，且自備電源維持時間不小於(yu) 3h；設置了柴油發電機組，應急自動啟動時UPS裝置應急供電時間應≥lOmin(一般取15min即可)。
綜上所述，根據以上對負荷的分析和配電係統的設計要求，將大型醫療設備及各醫療場所用電設備負荷分成以下幾類，並分別設置對應的配電係統。
1)1、2類場所，負荷之特別重要負荷，斷電後恢複供電時間t≤0．5s。
此類負荷由變電所放射式直供，兩(liang) 路電源(一路與(yu) 發電機電源先行切換)，末端自動切換，並有UPS做備用。主要負荷有急診室、手術室、重症監護病房Icu及HDU、產(chan) 房、血液病房、血透室、DSA輔助電源等場所用電設備，其配電幹線如圖2所示。
以急診室醫療用電為(wei) 例，其配電箱係統圖參見圖3。
2)l、2類場所，負荷之特別重要負荷，斷電後恢複供電時間0．5s<t≤]5s。
此類負荷配電要求與(yu) 一類在中斷供電時間需求上有差別，發電機能在15s內(nei) 投入運行並供電即可，自動切換開關(guan) ATS(PC級切換時間小於(yu) 0．6s)能滿足斷電後自動恢複供電時間，無需UPS做備用，除此之外，其餘(yu) 配電係統與(yu) 一類基本類同。主要負荷有負壓吸引站、病理科、檢驗、生殖以及急診、手術等場所(除上述第一類之外)的特別重要負荷。
3）1、2類場所，負荷，斷電後恢複供電時間0．5s<t≤]5so
此類醫療負荷數量多、範圍也廣，配電係統由兩(liang) 路市電電源在末端自動切換。大型醫療設備和一些重要負荷采用放射式配電，其他負荷采用樹幹式和放射式混合式配電。大型醫療設備主要是指診療用的CT、MRI、DR、DSA、直線加速器等主機設備，其配電幹線如圖4所示。
4)0、1類場所，二級負荷，斷電後恢複供電時間0．5s<t≤15s。
此類負荷也需要兩(liang) 路電源，但可以在變電所通過低壓母線聯絡開關(guan) 切換後單回路配電，又由於(yu) 中斷供電時間要求小於(yu) ]5s，手動切換的低壓母聯不能滿足時間要求，還是需要雙電源自動切換開關(guan) ATS來完成兩(liang) 路電源的轉換。因此，為(wei) 避免係統過於(yu) 複雜，此類負荷的配電幹線基本上與(yu) 上述第三類負荷的樹幹式配電係統合並，滿足要求的同時也簡化了係統。
5)其他二、三級負荷，斷電後恢複供電時間t>15s
此類負荷配電較為(wei) 簡單，單從(cong) 切換時間考慮，變電所低壓母聯就能滿足要求，因此通常采用單回路酉己電口可。
至此，各種醫療用電負荷的配電方式及係統形式均已基本闡述完畢，可能還有個(ge) 別遺漏的設備，但總歸還是要按照負荷分級和使用場所及其中斷時間的要求具體(ti) 設計。醫院建築電氣設計紛繁複雜的醫療設備配電係統已搭建完成，剩下末端配電的細節也有規範、圖集循，限於(yu) 篇幅，此處不再詳述。
3經濟性分析
醫院建築的醫療設備數量多、容量大，供配電係統的可靠性和安全性要求高，配電電源及回路需要雙重備份，另需要雙重電源、配電開關(guan) 、線路、自動切換開關(guan) ATS等，造價(jia) 成本遠高於(yu) 其他建築類型。但是，通常建築電氣的設計除滿足規範要求的可靠性、安全性外，也需要根據建設方的投入資本，考慮到經濟性問題，以求合理地簡化係統、節省造價(jia) 。
對於(yu) 負荷中特別重要負荷，由於(yu) 其用電性質的重要性，供配電係統基本沒有優(you) 化的餘(yu) 地，隻能維持前述的係統架構。而對於(yu) 一、二級醫療負荷，《醫療建築電氣設計規範》第4．3．1條規定，負荷宜在末端配電箱或用電設備處自動切換：二級負荷可在配變電所或總配電箱處切換。
基於(yu) 此條規定，如果建設方資金有限且得到了業(ye) 主許可，那麽(me) 對於(yu) 樹幹式配電的兩(liang) 路幹線(參看圖4的配單幹線)，可以在線路首端經切換後轉為(wei) 單路幹線係統：對於(yu) 其他雙路電源放射式配電到末端的係統，也可以將用電設備按區域、功能、路由等因素合並，在配變電所或區域總配電間處設置雙電源切換的配電總箱，然後單回路放射式配電至用電設備。經此優(you) 化後，係統結構簡化，減少了大量備份回路的開關(guan) 、電纜、ATS等，造價(jia) 也大為(wei) 降低。
此外，隻有當變電所低壓母聯開關(guan) 采用手動切換方式(時間以分鍾計算)，不能滿足一、二級負荷中斷供電時間t≤15s的要求時，才需要在配電回路中加入雙電源自動切換開關(guan) ATS(切換時間以秒計，PC級小於(yu) 0．6s)裝置，備份電源回路要延伸到二、三級配電處。如果能實現低壓母聯開關(guan) 與(yu) 變壓器低壓主開關(guan) 之間的自動切換，且切換時間控製在15s以內(nei) ，則在理論上，除特別重要負荷外的幾乎所有一、二、三級非消防負荷均可以自變電所低壓屏單回路配電，從(cong) 而地簡化低壓配電係統，節省造價(jia) 。
4hth下载地址醫院EMS能效管理係統
4.1平台拓撲圖
4.2醫院電力監控解決(jue) 方案
電力監控係統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，並與(yu) 保護設備和遠方控製及其他設備通信，實時掌握供電係統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。
電力監控係統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀(yi) 表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀(yi) 表，用於(yu) 測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償(chang) 裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源係統狀態進行監測。
電力監控係統硬件配置
| 應用場合 | 名稱 | 係列型號 | 圖片 | 功能 |
| 係統後台 | 電力監控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數據的實時采集、數字通信、遠程操作與(yu) 程序拉製、權限管理、車件記錄與(yu) 告營、故障分析、各類報表 |
| 通訊層 | 智能網關(guan) | Anet係列 |
| 8個(ge) RS485串口2kV隔離，2個(ge) 以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳(chuan) 協議、支持多不同數據服務要求，支持斷點續傳(chuan) ，裝置電源:220VAC/DC。 |
| 35KV、10KV | 微機保護裝置 | AM6-x |
| 相間電流速斷保護，相間限*電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩(liang) 段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控製回路異常告警。 |
| 35KV\10KV進線側(ce) | 電能質量在線監測裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
| 35KV/10KV測量 | 多功能網絡電力儀(yi) 表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
| 35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出； |
| 35KV\10KV弧光保護 | 弧光保護裝置 | ARB5-x |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； |
| 35KV\10KV配電櫃 | 無線測溫 | ATE400（PT櫃選用ATE200） |
| 監測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳(chuan) 輸至ASD320就地顯示，也可以上傳(chuan) 至監控係統。電源分為(wei) 內(nei) 置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫範圍-50℃-125℃，精度±1℃ |
| 0.4KV進線 | 多功能網絡電力儀(yi) 表 | APM-520(96外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
| 電能質量在線監測裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 | |
| 測溫監控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
| 無線測溫傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 監測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳(chuan) 輸至ASD320就地顯示，也可以上傳(chuan) 至監控係統。電源分為(wei) 內(nei) 置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫範圍-50℃-125℃，精度±1℃ | |
| 0.4KV濾波櫃 | 有源諧波治理係統 | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯在含諧波負載的低壓配電係統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償(chang) ， |
| 0.4KV補償(chang) 櫃 | 有源無功補償(chang) 係統 | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補償(chang) 裝置並聯在整個(ge) 供電係統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控製器控製電力電容器投切進行補償(chang) ,無功功率補償(chang) 裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guan) 、控製器等組成。 |
| 0.4KV饋線 | 多功能網絡電力儀(yi) 表 | APM-510(72外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
| 電氣火災監測模塊 | ARCM200係列 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計量，單回路剩餘(yu) 電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，4路開關(guan) 量輸入，事件記錄，內(nei) 置時鍾，點陣式LCD顯示，2路獨立RS485/Modbus通訊 | |
| 測溫監控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
| 無線測溫傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5安培，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | |
| 低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66係列 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
5結束語
醫院建築電氣設計離不開可靠性高的供配電係統。本文單獨將醫療用電的配電作為(wei) 論題，剖析影響醫療用電可靠安全性的各要素，形成較為(wei) 完善的配電係統架構。另一方麵又從(cong) 經濟性角度探討了優(you) 化係統、節省成本的可能性，希望能對其他醫院項目的設計起到一定的參考借鑒作用。
參考文獻：
[1]醫療用電設備配電係統設計及經濟性分析 王誌翔
[2]餘(yu) 爽．探究 LED顯示屏的技術 及其市 場和 產(chan) 業(ye) 發 展 [J]．電
子製作 ，2015，(12)：105．
[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2020.06版．
[4]hth下载地址用戶變電站變配電監控解決(jue) 方案2021.10
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