珠海市人民医院(暨南大学附属珠海医院)（以下简称我院）为三级甲等综合医院，一条园山路将我院分南北两个区，南北区分别于2005年、2015年投入运营。南区经过了十多年的发展和运营，原来的装修及设备等已经陈旧，随着医疗器械的更新换代及患者的需求，我院在不断地增加医疗卫生资源供应，以缓解医疗卫生资源供给低于医疗需求之间的矛盾，并不断提高医疗服务品质和医院的工作效率，以适应现代医学科学的发展。根据相关资料预测，目前国内大约有80%的医院存在改建、扩建，其中约20%需要新建。我院根据自身的发展需要，不断地进行更新改造，进行了大量环境提升及优化医疗流程的工作，本人将结合工作中遇到的问题和大家一起探讨医疗建筑的供配电设计，做到保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理。
医院等级
根据我国综合医院建设标准可分为三级十等，即：一、二级医院分别分为甲、乙、丙三等；三级医院分为特、甲、乙、丙四等（表1）
表1 医院等级表
综合医院一般由七项设施构成，分别为急诊部、门诊部、住院部、医技科室、保障系统、行政管理和院内生活用房等。我院同时还承担着医学研究及教学任务，如刚刚投入使用的精准医学研究中心及介入诊疗中心，设备和人员的配套均为国内领先。
医疗场所的分类
医疗场所根据对电气安全防护的要求分为下列三类：0类：不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所；1类：医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内（除2类医疗场所所述部位外）接触的医疗场所；?2类：医疗电气设备接触部件需要与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所。
医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间（表2）
表2
注：（a）为照明及生命支持电气设备；（b）为不作为手术室；（c）为需持续3h～24h提供电力。
根据上表有几点特别说明：1.要求自动恢复供电时间可在15s以上，并不是可以无限制延长停电时间，各地区停电抢修时间不同，应尽快完成。尽管贵重药品冷库、太平柜自动恢复供电时间可以在15s以上，但长时间停电，储藏物易损坏，故应尽快恢复供电。2. 恢复供电时间在15s以上时，可以自动或手动切换；3. 医疗场所分类表是根据我国医疗建筑目前的现状，综合考虑的一个示意性分类，是目前综合医疗建筑中比较常规的分类；4. 重症监护室包括各类CU病房（如ICU、CCU、NICU等），属于2类场所；5. 手术室按照净化等级分百、千、万级。对于医疗建筑的供电可靠性而言，停电危及生命的场所要考虑为2类场所。IEC等国际标准将手术室都划为停电危及生命的场所，与手术室进行什么手术无关；6. 备用电源供电维持时间，要求恢复供电时间小于或等于0．5s时，自备备用电源供电维持时间不应小于3h。其他备用电源供电维持时间不宜小于24h。
供配电系统
医疗建筑的供配电系统根据医疗场所的特点、对供电连续性和安全性的要求以及用电容量、当地的供电条件和发展规划等进行设计，并应安全可靠。供配电系统具有对特别重要负荷从正常工作主电源自动转换到应急电源的功能。医疗建筑用电负荷根据负荷供电可靠性要求及中断供电对生命安全、人身安全、经济损失等所造成的影响程度进行分级，详表3
表3
注：1.其他医疗机构用电负荷可按本表进行分级；
2.本表未包含的消防负荷分级按国家现行有关标准执行；
3.用电负荷的自恢复供电时间按表2执行。
4. 涉及患者生命安全的设备：如无影灯、呼吸机、心电监护仪等。重要手术室主要指要做危及生命安全手术的手术室。
医用气体供应系统中的真空泵、压缩机、制氧机等设备负荷等级及其控制与报警系统负荷等级应为一级。医学实验用动物屏蔽环境的照明及其净化空调系统负荷等级不应低于二级。
配电系统设计满足当由双重电源供电，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；配变电所选址应深入或接近负荷中心，并不应与诊疗设备用房、电子信息系统机房、病房等相贴邻；除消防负荷外的一级负荷的两路电源宜在末端配电箱处或用电设备处自动切换；除消防负荷外的二级负荷的两路电源可在配变电所或总配电箱处切换。
我院南北两区均采用两路10KV的高压电缆供电，高压电缆分别引自市府及丹田10KV开关站，以满足电源的高可靠性要求。关于高压侧，北区的配电优于南区，北区采用的是南方电网《10KV及以下业扩受电工程典型设计图集》，高压侧采用单母线分段，两段母线均带电，高压母线通过高压断路器联络，高压配电柜均采用抽屉式断路器，可靠性高，高压故障恢复时间快；南区高压采用单母线的供电方式，两路高压电源经过双电源切换开关后以单母线的形式给各变压器供电，高压柜采用抽屉式熔断器，可靠性较北区低，需高压侧停电检修时停电时间长，对南区的影响面大。
应急电源
我院分别在南北两区各设一台1250KW，820KW发电机组。当正常市电供电电源停电或故障时，应急电源的供电容量应保证一级负荷中特别重要的负荷用电，并保证一级负荷的用电。柴油发电机房不要与诊疗设备用房、住院部、电子信息系统机房等贴邻。当受条件限制而贴邻时，应采取机组消声及机房隔声等综合治理措施，治理后的环境噪声不应超过城市区域环境噪声1类标准的规定，且机组的排烟不应对诊疗构成影响。柴油发电机组的选择应符合下列规定：对于柴油发电机组的供油时间，三级医院应大于24h，二级医院宜大于12h，二级以下医院宜大于3h；柴油发电机组应配有电压自动调整装置、快速自启动装置及电源自动切换装置，当正常供电电源中断供电时，应能自动启动，并应在15s内向规定的用电负载供电；当正常供电电源恢复供电后，应延时切换并停机。医院的一般治疗过程及疏散所需时间通常为3h～24h。当室内储油量不能满足要求时，需设置室外储油罐或预留供油口。当医疗建筑附近有加油站等设施，燃油来源可靠且运输方便时，可以预留供油口。当无燃油来源或运输不便时，最好是在建筑物主体外设置储油设施。要求中断供电时间小于或等于0．5s的一级负荷中特别重要的负荷，应设不间断电源装置(UPS)，且宜为在线式。TN-S系统中的不间断电源装置(UPS)输出端为三相时，应加装三相隔离变压器并做重复接地。应急电源为柴油发电机组时，不间断电源装置(UPS)应急供电时间不应小于15min。
低压配电
因医疗设备对供电电压降及负荷级别要求较高，设计时照明、电力、大型诊疗设备，由不同的配电回路供电；负荷容量较大或重要用电设备，由配电室放射式配电，如医用核共振成像设备，医用X光机，医用高能射线设备医用核素设备等均考虑由变配电房低压柜单独引出专用回路供电。放射科大型医疗设备瞬时压降大，由变电所单独供电，一方面保证线路的压降控制在一定范围，另一方面减少对其他设备的干扰。室内一般照明的电压允许偏差值应为±5％，视觉要求较高场所的电压允许偏差值应为－2．5％～＋5％。对于末端的配电箱设置要求，放射科、核医学科、功能检查室、检验科等科室诊疗设备的供电电源，在下班时需要全部关断，相对集中设置电源开关是为了集中控制，避免遗漏。大型诊疗设备的电源一般都是从配变电所放射式供电至主机房，为了相对集中设置电源开关，这些科室的其他一般诊疗设备的电源，可在主机房附近设置配电装置。电源切除时，需将两路电源都切除。
我院北区低压配电系统对一级及一级负荷中特别重要的负荷采用“热备用”的供电方式，即给末端配电箱双电源供电的两路电源均带电，并引自不同的母线段，当其中一路电源失电时，末端双电源切换至另一路电源，切换时间在0.5秒内完成。当两路电源均失电（即市电停电）时，发电机组在15秒内启动，为一级及一级负荷中特别重要的负荷供电。1、2#变压器（1000KVA）互为备用，3、4#变压器1600KVA互为备用，以满足二级负荷的要求。刚刚接手工作时，发现北区备用回路的母线段是没有电源的，备用母线断路器处挂着“禁止合闸”的 牌子，值班人员说法是备用回路是靠发电机供电的，市电停电后，由发电机供电，查阅配电系统图后发现，配电设计为达到转换时间要求，采用“热备用”的供电方式。在设备供应商的协调下，查找到了原因，原来是进线断路器二次侧接触器元器件老化，接触不良，导致断路器跳闸。在我院进行变压器增容的过程中也出现了一点小状况，当时正值夏季，因用电需要增加一台1250kVA的变压器，高压需要增加开关柜，增加高压母线及更换计量装置等，市政的两路高压需要进行倒闸，低压侧也需要倒闸，第一次倒闸操作时切除2#，4#变压器，转为1#，3#变压器供电，系统大概运行15分钟后，发现承担1#，2#变压器母线的断路器跳闸，查智能仪表计的显示为过载脱扣，排查发现原来该断路器的长延时整定值旋钮被外加的标签纸覆盖，揭开标签后发现整定值为0.4，设计要求为0.8，该回路所带负荷主要为空调等动力设备。因及时发现，排除了故障，对医院运行影响不大。经过北区变配电房的4台变压器在切除两台，两台备用工况下连续运行了约12个小时，变配电房运行正常，证明设计是满足医院的使用要求的。特别需要说明的是，变配电房作为医院的 “心脏”，平时应该加强维护，并应加强对管理人员的培训工作。
安全保护
一般场所的安全特低压设备的额定电压不应超过交流方均根值50V或无纹波直流120V，而在医疗场所考虑患者安全，对医疗场所的特低压设备的额定电压进一步降低。要求1类和2类医疗场所使用隔离特低电压设备(SELV)和保护特低电压设备(PELV)时，设备额定电压不应超过交流方均根值25V或无纹波直流60V，并应采取绝缘保护。1类和2类医疗场所应设防止间接触电的断电保护，并满足IT、TN、TT系统，接触电压不应超过25V；TN系统最大分断时间230V应为0．2s，400V应为0．05s； IT系统中性点不配出，最大分断时间230V应为0．2s。国内配电系统大多采用TN系统，在1类医疗场所中额定电流不大于32A的终端回路，应采用最大剩余动作电流为30mA的剩余电流动作保护器；在2类医疗场所的下列回路应设置额定剩余电流不超过30mA的漏电保护器；手术台驱动机构供电回路；移动式X射线装置回路；额定容量超过5kV·A的大型设备的回路；非生命支持系统的电气设备回路。在2类医疗场所中维持患者生命、外科手术和其他位于“患者区域”范围内的电气装置和供电的回路，均应采用医用IT系统。当采用医用IT系统时，应满足多个功能相同的毗邻房间，应至少安装1个独立的医用IT系统；医用IT系统必须配置绝缘监视器，并应符合下列要求：?交流内阻应大于或等于100kΩ；测试电压不应大于直流25V；在任何故障条件下，测试电流峰值不应大于1mA；当电阻减少到50kΩ时应发出信号，并备有试验设施。每一个医用IT系统，应设置显示工作状态的信号灯和声光警报装置。声光警报装置应安装在便于永久性监视的场所。隔离变压器应设置过负荷和高温的监控。进行心脏手术的医疗电气设备的正常泄露不得大于10μA；当发生一个接地故障时，其故障电流不得大于50μA。因为通过人体心脏的电流如果超过50μA，就可以导致微电击致死。采用IT系统，通过隔离变压器二次回路导体不接地，电气设备外露可导电部分接到电气装置的PE线上，并设置辅助等电位连结。当出现接地故障时，故障电流仅为流过自隔离变压器到手术设备之间一小段非故障线段极小的对地的电容电流。因此故障时可以不切断电源，使电气设备继续运行，并可通过报警装置及检查消除故障，大大提高了系统供电的可靠性。采用医用IT系统的意义，既保证直接接触患者心脏的电气设备回路不产生微电击，同时保证生命支持系统的电气设备持续供电。大型ICU集中设置病床时，可根据负荷需要设置多台医用IT系统，多个单间ICU病房也可共用一套医用IT系统，这样设计更为经济。
在1类、2类医疗场所的“患者区域”内应设置辅助医用等电位联结母排，并应通过等电位连线将保护导体、外部可导电部分、抗电磁干扰屏蔽物、导电地板网络、隔离变压器的金属屏蔽层与等电位母排联结。1类及2类场所医疗电气装置的部件与患者有接触，患者触电危险大。必须实行“辅助等电位联结”，即将该场所内所有的金属构件、管道再与PE线相互联接。等电位联接的目的是使所有金属构件与PE线处于同一电位，以降低接触电压，提高安全用电水平。
在2类医疗场所内，电源插座的保护导体端子、固定设备的保护导体端子或任何外界可导电部分与等电位联结母排之间导体的电阻(包括接头部分的电阻)，不应超过0．2Ω。辅助医用等电位母排应安装在使用场所内，并应靠近配电箱或在配电箱中。
参考资料:
【1】GB 50052—2009《供配电系统设计规范》
【2】GB 51039-2014《综合医院建筑设计规范》
【3】JGJ 312-2013《医疗建筑电气设计规范》
【4】《医疗建筑配电》 杭元凤主编
论文作者:潘能源
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/30
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