浅谈医疗建筑配电系统设计

浅谈医疗建筑配电系统设计

李东旭

中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉市430014

摘要：本文结合实际规范要求，简述了医疗建筑配电系统设计中关于负荷分级、供电电源、低压配电和诊疗设备配电的相关要求。

关键词：医疗建筑；配电系统；诊疗设备

引言

随着我国医疗卫生事业快速发展，相关建设步伐也越来越快，但是由于医疗建筑的复杂性和特殊性，相关要求较多，稍不注意就可能会产生安全隐患，危及者生命安全。下面，笔者就医疗建筑计的相关要求，总结了配电系统设计中的一些经验。

1.负荷等级：

医疗建筑不同于普通民用建筑，其内部有大量设计患者生命安全的医疗设备，如急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、烧伤病房、ICU、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室等场所中涉及患者生命安全的设备及其照明用电；大型生化仪器、重症呼吸道感染区的通风系统，这些设备都属于一级负荷中的特别重要负荷。

而医院的消防用电（含应急照明）、值班照明、警卫照明、障碍照明，主要业务和计算机系统电源，安防系统用电，电子信息设备机房用电、客梯用电，生活水泵，排污泵等重要设备用电；急诊抢救室等场所中的除一级负荷中特别重要负荷的其他用电设备；急诊诊室、急诊观察室及处置室、婴儿室、内镜检查室、影像科、放射治疗室、核医学室等场所的诊疗设备及照明用电；高压氧仓、血库、培养箱、恒温箱；病理科的取材室、制片室、镜检室的用电设备；门诊部、医技部及住院部走道照明；配电室照明用电；医疗气体供应系统中的真空泵、压缩机、制氧机及其控制报警系统，均属一级负荷。

电子显微镜、影像科诊断用电设备；肢体伤残康复病房照明用电；中心（消毒）供应室、空气净化机组；贵重药品冷库；采暖锅炉及换热站等用电负荷为二级负荷。

以上一、二级负荷以外的其他负荷均为三级负荷。

2.供电电源及电压等级：

变配电所的供电电源由两处35kV（或以上）变电站分别引一路10kV电源线路，其中一路电源故障时，另一路电源需要承担该建筑所有一、二级负荷。对于特别重要负荷均根据需要就近配置隔离变压器和UPS。

为保障医疗建筑消防设备、防灾报警设备、应急照明、通信信息设备机房及一级负荷中特别重要负荷的供电，设置柴油发电机组提供第三电源作为自备应急电源。

发电设备设置自动和手动启动装置，当10kV市电停电、缺相、电压或频率超出范围，或同一变配电所变压器同时故障且机组处于自动启动方式时，从变配电所的自动互投开关ATS处取柴油发电机的延时启动信号至柴油发电机房，信号延时0～10s（可调）自动启动柴油发电机组，柴油发电机组15s内达到额定转速、电压、频率后，投入额定负载运行，满足一级负荷中的特别重要负荷与消防负荷的供电需要。当市电恢复30～60s（可调）后，由ATS自动恢复市电供电，柴油发电机组经冷却延时后，自动停机。

机房内设置储油间(闪点≥60℃的可燃液体)，单台发电机总储存量不大于1m3，储油间采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与发电机间分隔；并设置甲级防火门；储油间的油箱应密闭，且设置通向室外的通气管，通气管设置带阻火器的呼吸阀。油箱的下部应设置防止油品流散的设施。储油间应采用防火墙与发电机间隔开，当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门。三级医院要求柴油发电机储油量应满足大于24小时满负荷运行要求。

对于要求“自动恢复供电时间”t≤0.5s的手术室照明、重要医疗设备、电子信息设备机房用电等，采用在线式UPS作为应急安全电源，UPS应急供电时间不小于15min，并与发电机组配合使用；对于要求“自动恢复供电时间”0.5s<t≤15s者，采用切换时间≤0.5s的PC级ATSE转接的独立备用回路作为应急电源，并与发电机组配合使用；“自动恢复供电时间”t≥15s，采用发电机组作为应急电源。医疗场所的用电设备在工作电源中断或供电电压骤降10％及以上且持续时间超过3s时，备用电源应按规范规定的切换时间投入。

3.高、低压供电系统接线型式及运行方式：

10kV高压系统采用单母线分段运行方式，中间设联络开关，平时两路10kV电源同时分列运行，互为热备用。当其中一路电源或变压器中断供电时，另一路电源或变压器应能承担全部一级负荷中的特别重要的负荷、一级负荷和二级负荷。高压主进开关与联络开关之间设机械与电气联锁，确保任何情况下只能合其中的两个开关。

0.4kV配电系统采用单母线分段接线方式，两段母线同时工作、互为备用。两段母线进线断路器和联络柜断路器采用电气连锁。所有消防负荷、重要一级负荷分别由各自专用母线单独提供电源，双电源供电、末端设置ATS开关、自动切换。

4.低压配电系统：

低压配电系统采用放射式与树干式相结合的配电方式，对于单台容量较大的负荷或消防等重要负荷采用放射式供电；对于普通照明及一般电力负荷采用分区树干式与放射式相结合的供电方式。一级负荷：采用双电源供电在末端互投。二级负荷：采用双电源供电在末端（或其它合适位置）互投。三级负荷：采用单电源供电。

医疗场所局部IT系统隔离变压器的一次侧与二次侧设置短路保护，不设置动作于切断电源的过负荷保护。医疗场所局部IT系统单相隔离变压器的二次侧设置双极开关保护电器。2类医疗场所的同一患者区域医疗场所局部IT系统的插座箱、插座组，至少由专用的两回路供电，每回路设置独立的短路保护，并设置独立的过负荷报警。医疗场所局部IT系统插座设固定的明显标志。2类医疗场所除手术台驱动机构、X射线设备、额定容量超过5kVA的设备、非生命支持系统的电气设备外，用于维持生命、外科手术、重症患者的实时监控和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路，均采用医疗场所局部IT系统供电。医疗场所局部IT系统具体设计由专业医疗承包商进行深化设计，本设计仅预留总电源。

三级医院的ICU病房内的医疗场所局部IT系统，应设置绝缘故障监测的集成管理系统。隔离变压器靠近医疗场所设置，并设置明显标志，采取措施防止无关人员接触。医疗场所局部IT系统，能显示工作状态及故障类型，并设置声光警报装置，报警装置安装在有专职人员值班的场所。医疗用途相同且相邻的一个或几个房间内，至少设置一个独立的医疗场所局部IT系统，除只有一台设备并由单台专用的医疗场所局部IT隔离变压器供电外，每个房间配置绝缘故障监测装置，并符合下列规定：（1）交流内阻不小于100kΩ；（2）测量电压不超过直流25V；（3）测试电流在故障条件下峰值不大于1mA；（4）设置绝缘故障报警，在绝缘电阻最迟降至50kΩ时能报警、显示，并配置试验设施。

用于2类医疗场所局部IT系统的隔离变压器符合下列规定：（1）当隔离变压器以额定电压和额定频率供电时，空载时出线绕组测得的对地泄漏电流和外护物（外壳）的泄漏电流均不超过0．5mA；（2）设置过负荷和超温监测装置；（3）为单相移动式或固定式设备供电的医疗IT系统，采用单相隔离变压器，其额定输出容量最小为0．5kVA，但不超过8kVA。

当需通过IT系统为三相负荷供电时，采用单独的三相隔离变压器供电，且隔离变压器二次侧输出线电压不超过250V。

5.诊疗设备配电

医用磁共振成像设备的主机、冷水机组分别从配变电所引出专用回路供电，且主机采用两路供电，冷水机组采用两路供电。医用磁共振成像设备的扫描室应符合下列规定：（1）室内的电气管线、器具及其支持构件不得使用铁磁物质或铁磁制品；（2）对进入室内的电源线路进行滤波；（3）扫描室屏蔽体可靠接地。

医用X射线设备的供电回路符合下列规定：（1）X射线设备不与其他设备共用同一供电回路；（2）当X射线设备额定球管电流大于或等于400mA时，从配变电所引出专用回路供电；（3）治疗用CT设备、数字减影血管造影设备从配变电所引出专用的两路供电；（4）多台单相、两相的X射线设备，接在电源不同的相序上。

电子直线加速器、回旋加速器、中子治疗机、质子治疗机等诊疗设备的主机及冷水机组，采用专用的两路供电。在直线加速器、回旋加速器、中子治疗机、质子治疗机等需射线防护安全的治疗室、机房，设置门、机联锁控制装置。

伽马刀（γ刀）、PFT-CT设备采用专用的两路供电。钴60治疗室及其他远距离放射性核素治疗室设置门、机联锁控制装置。

6.小结

本文通过对医疗建筑负荷分级、供电电源、低压配电系统和诊疗设备配电几个方面的分析，简述了医疗建筑电气配电系统设计的基本要求，希望对其他电气设计师有所启发。同时，在医疗建筑电气设计中，还应该注意以下几个问题1）由于医疗建筑的复杂性，在设计前，一定要提前了解甲方需求，收集相关要求和资料；2）随着DSA、MRI等大型医疗设备的广泛使用，也产生了大量谐波问题，设计师需要结合厂家提供的资料，充分考虑滤波器对土建的空间要求，以防后期不好安装；3）工程施工过程中，还需要根据甲方订购医疗器械的容量、性质，对设计做相应调整。

参考文献：

[1]中国建筑东北设计研究院.《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）[S].北京国建筑工业出版社，2008.

[2]中国建筑科学研究院.《医疗建筑电气设计规范》（JGJ312-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.