淺談醫(yī)用IT隔離電源在手術(shù)室供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

時(shí)間：2023-05-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：228

【摘要】結(jié)合新修訂的標(biāo)準(zhǔn)圖集19D706-2《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)與安裝》，對(duì)手術(shù)部、手術(shù)室的定義及設(shè)計(jì)中需參考的規(guī)范進(jìn)行梳理，提出多種手術(shù)室供配電系統(tǒng)解決方案，同時(shí)對(duì)手術(shù)室供配電系統(tǒng)中的IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)、UPS選型等重點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】2類醫(yī)療場(chǎng)所；IT系統(tǒng)；微電擊；患者區(qū)域；在線式工頻UPS；潔凈手術(shù)部；自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間；接地故障

1概述

潔凈手術(shù)部的英文全稱是Clean Operating Department，是由潔凈手術(shù)室、潔凈輔助用房和非潔凈輔助用房等一部分或全部組成的獨(dú)立功能區(qū)域。潔凈手術(shù)室的英文全稱是CleanOperating Room，是采用空氣凈化技術(shù)，把手術(shù)環(huán)境空氣中的微生物粒子及微粒總量降到允許水平的手術(shù)室，發(fā)生電擊或中斷供電將嚴(yán)重危及患者的生命安全，因此手術(shù)室對(duì)供電安全性、可靠性要求極高。

標(biāo)準(zhǔn)圖集19D706-2《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)與安裝》（以下簡(jiǎn)稱《圖集》）16頁(yè)對(duì)手術(shù)部供電列舉了3種常用的示例；56~59頁(yè)對(duì)手術(shù)室配電列舉了2種常用的示例，同時(shí)對(duì)手術(shù)室電氣平面布置、手術(shù)室**插座箱進(jìn)行示例；74~75頁(yè)對(duì)手術(shù)部、手術(shù)室配電系統(tǒng)進(jìn)行示例；128頁(yè)、137頁(yè)、144頁(yè)從產(chǎn)品選用角度提出了手術(shù)室配電系統(tǒng)的解決方案。為了讓電氣設(shè)計(jì)人員更有效地參考《圖集》內(nèi)容，有必要對(duì)手術(shù)室供配電系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)的分析。

2手術(shù)室供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1參考規(guī)范

手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)常用的設(shè)計(jì)規(guī)范有：

a．JGJ 312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》；

b．GB 51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》；

c．GB 50333-2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》；

d．GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》；

e．GB 16895.24-2005/IEC 60364-7-710：

2002《建筑物電氣裝置*7-710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求醫(yī)療場(chǎng)所》。國(guó)內(nèi)與醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)有關(guān)的規(guī)范，大多參考IEC 60364-7-710，目前IEC 60364-7-710正在修編，已有英文版征求意見(jiàn)稿，建議大家予以關(guān)注。

2.2負(fù)荷分級(jí)、醫(yī)療場(chǎng)所類別及電源選擇

2.2.1負(fù)荷分級(jí)

JGJ 312-2013表4.2.1中規(guī)定，二級(jí)以上醫(yī)院手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后恢復(fù)室、麻醉室、造影檢查室等場(chǎng)所中涉及患者生命安全的設(shè)備及其照明用電為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，其他屬于一級(jí)負(fù)荷。手術(shù)室用電負(fù)荷等級(jí)如表1所示。

2.2.2醫(yī)療場(chǎng)所類別

GB 51039-2014及GB 16895.24-2005/IEC 60364-7-710：2002對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所的分類如下：

a．0類：不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場(chǎng)所；

b．1類：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)（除2類場(chǎng)所所述部位以外）接觸的醫(yī)療場(chǎng)所；

c．2類：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)（指心臟或接近心臟部位）接觸以及電源中斷危及患者生命的醫(yī)療場(chǎng)所［2-3］。

醫(yī)療場(chǎng)所類別劃分中手術(shù)室屬于2類醫(yī)療場(chǎng)所，手術(shù)室內(nèi)涉及生命安全的電氣設(shè)備及照明自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間t≤0.5 s，不涉及的要求自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間0.5 s<t≤15 s。手術(shù)部?jī)?nèi)各醫(yī)療場(chǎng)所的類別劃分與要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間如表2所示。

關(guān)于2類醫(yī)療場(chǎng)所，從其定義可知重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)兩個(gè)方面：

a．微電擊：心臟或接近心臟部位，其關(guān)注點(diǎn)是“微電擊”。按IEC標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行心臟手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備正常泄漏電流不得大于10μA，當(dāng)發(fā)生一個(gè)接地故障時(shí)，其故障電流不得大于50μA。因通過(guò)人體心臟的電流如果**過(guò)50μA就可能導(dǎo)致心室纖顫而死亡，被稱作微電擊致死［4］。

b．供電可靠性：電源中斷危及患者生命，強(qiáng)調(diào)的是中斷供電帶來(lái)的嚴(yán)重后果。

2.2.3電源選擇

JGJ 312-2013*3.0.3條規(guī)定：要求恢復(fù)供電時(shí)間小于或等于0.5 s時(shí)，自備備用電源供電維持時(shí)間不應(yīng)小于3 h［1］。

GB 50333-2013對(duì)潔凈手術(shù)部供電要求如下：

a．*11.1.2條：潔凈手術(shù)部應(yīng)采用獨(dú)立雙路電源供電［5］；

b．*11.1.3條：有生命支持電氣設(shè)備的潔凈手術(shù)室要設(shè)置應(yīng)急電源。自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間應(yīng)符合下列要求：①生命支持電氣設(shè)備應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在線切換。②非**場(chǎng)所和設(shè)備應(yīng)小于等于15 s。③應(yīng)急電源工作時(shí)間不應(yīng)小于30 min［5］。

綜合負(fù)荷分級(jí)、醫(yī)療場(chǎng)所類別以及自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間等相關(guān)要求，二級(jí)以上醫(yī)院手術(shù)部供電應(yīng)采用獨(dú)立雙路電源供電+柴油發(fā)電機(jī)的供電方式。

手術(shù)部?jī)?nèi)對(duì)于要求自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間t≤0.5 s的負(fù)荷，應(yīng)設(shè)置不間斷電源裝置（UPS），UPS應(yīng)急電源工作時(shí)間不小于30 min。對(duì)于要求自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間0.5 s<t≤15 s的負(fù)荷，其應(yīng)急電源可采用不間斷電源裝置（UPS），也可采用柴油發(fā)電機(jī)組。

表1醫(yī)療建筑用電負(fù)荷分級(jí)



表2醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類別劃分與要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間





注：（a）指的是涉及生命安全的電氣設(shè)備及照明。

2.3手術(shù)部整體供配電方案比較

手術(shù)部供電系統(tǒng)按UPS設(shè)置位置劃分，可分為集中式和分布式，按IT系統(tǒng)與非IT（TN-S）系統(tǒng)的組合方式劃分，可分為共用配電箱及分設(shè)配電箱方式。以下列舉常見(jiàn)的5種手術(shù)部供配電方案：

方案一：手術(shù)部集中設(shè)UPS，IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

方案二：手術(shù)室分布設(shè)UPS（總箱），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖2、圖3所示。

方案三：手術(shù)室分布設(shè)UPS（IT系統(tǒng)），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖4、圖5所示。

方案四：手術(shù)部集中設(shè)UPS，IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)分設(shè)配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。

方案五：手術(shù)部集中設(shè)UPS（IT系統(tǒng)），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)分設(shè)配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖7所示。

手術(shù)部供電方案分析：

a．集中式UPS：適用于大型手術(shù)部的手術(shù)室，可適當(dāng)考慮同時(shí)使用系數(shù)，UPS總安裝容量小，經(jīng)濟(jì)性好。獨(dú)立設(shè)置的UPS間，可設(shè)置機(jī)房空調(diào)，有利于散熱、巡視、檢修、降噪等，進(jìn)一步增加了供電可圖1手術(shù)部集中設(shè)UPS，IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案靠性。弊端是當(dāng)UPS故障時(shí)，受影響區(qū)域較大。





方案一、方案四、方案五均為集中式UPS系統(tǒng)。

方案一、方案四將手術(shù)部全部負(fù)荷納入U(xiǎn)PS供電，提高了整個(gè)手術(shù)部的供電可靠性，但同時(shí)增加了UPS的安裝容量和前期投資，可在要求高可靠性且資金充裕的醫(yī)院建設(shè)中使用。方案五僅將手術(shù)部IT系統(tǒng)及1類場(chǎng)所納入U(xiǎn)PS供電，既保了供電可靠性，又體現(xiàn)出很高的經(jīng)濟(jì)性，因此該方案在手術(shù)部的供配電設(shè)計(jì)中被廣泛使用。



圖2手術(shù)室分布設(shè)UPS（總箱），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案

圖3手術(shù)室分布設(shè)UPS（總箱），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案Ⅱ

b．分布式UPS：**配電箱一對(duì)一配置UPS，供電可靠性高，單臺(tái)UPS故障時(shí)不影響其它室。弊端是UPS總安裝容量大、投資高，配電箱放置在清潔走廊側(cè)，散熱條件不佳，巡視、維護(hù)不方便，運(yùn)維不當(dāng)有安全事故的隱患。如采用分布式UPS方案，建議設(shè)置UPS監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行參數(shù)及電池狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

方案二、方案三為分布式UPS系統(tǒng)。方案二將手術(shù)室全部負(fù)荷納入U(xiǎn)PS供電，提高了手術(shù)室的供電可靠性，但同時(shí)增加了UPS的安裝容量和前期投資，可在要求高可靠性且資金充裕的醫(yī)院建設(shè)中使用。方案三僅將手術(shù)室IT系統(tǒng)納入U(xiǎn)PS供電，既保了供電可靠性，又體現(xiàn)出很高的經(jīng)濟(jì)性，此方案也是手術(shù)部供配電設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的方案之一。方案二與方案三同時(shí)演化出手術(shù)部雙總箱末端互投的供配電方案（圖3、圖5），可供電氣設(shè)計(jì)人員靈活選用。IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)分別設(shè)置配電箱：把手術(shù)室內(nèi)與非**用電分開(kāi)，是降低投資、降低三相不平衡因素的有效措施，可進(jìn)一步增強(qiáng)安全系數(shù)。手術(shù)部的供配電設(shè)計(jì)可根據(jù)工程實(shí)際情況，結(jié)合項(xiàng)目投資等因素，選擇適用的供配電方案。在設(shè)計(jì)時(shí)，需重點(diǎn)注意三相平衡的問(wèn)題。手術(shù)部通常設(shè)有多間手術(shù)室，而IT系統(tǒng)為單相負(fù)荷，嚴(yán)重三相不平衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致斷路器跳閘，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注明每間手術(shù)室IT系統(tǒng)的相序，確保手術(shù)部整體三相平衡。






圖4手術(shù)室分布設(shè)UPS（IT系統(tǒng)），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案Ⅰ






圖5手術(shù)室分布設(shè)UPS（IT系統(tǒng)），IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)共用配電箱方案Ⅱ

2.4手術(shù)室配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《圖集》選用了2種典型的手術(shù)室配電系統(tǒng)方案。56頁(yè)為手術(shù)室IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)分設(shè)配電箱方案，結(jié)構(gòu)示意如圖8所示。57頁(yè)為IT系統(tǒng)與非IT系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)示意如圖9所示。2個(gè)典型的手術(shù)室配電系統(tǒng)方案，可與2.3節(jié)中不同的部供配電方案配合使用。

需要注意，醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)設(shè)置短路保護(hù)，不設(shè)置動(dòng)作于切斷電源的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷的后果是劣化絕緣，并不直接引起電氣災(zāi)害，因此沒(méi)必要因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷而切斷IT系統(tǒng)供電電源。









4醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

4.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)療這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場(chǎng)所，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、室及造影室等醫(yī)療二類場(chǎng)所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)



4.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場(chǎng)所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：






一次圖和現(xiàn)場(chǎng)分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。



故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、**溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過(guò)系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。



圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢(shì)，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)



5結(jié)語(yǔ)

手術(shù)室供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同于一般場(chǎng)所的設(shè)計(jì)要配電系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)電源安全性、可靠性要求更高，需要電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)國(guó)家相關(guān)規(guī)范及IEC標(biāo)準(zhǔn)有透徹的理解，更需要大家不斷學(xué)習(xí)、交流、探討，更新知識(shí)，了解*新產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展，為提供優(yōu)質(zhì)的手術(shù)室供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更好地**廣大患者的生命安全。筆者水平有限，不足之處懇請(qǐng)批評(píng)指正。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 嘉定新城C13-1地塊商業(yè)項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

  周曉麗安科瑞電氣股份有限公司 ?上海嘉定摘要：隨著電力使用途徑的不斷拓寬以及復(fù)雜程度的目益提升，商業(yè)改革的不斷深入，加強(qiáng)了對(duì)于電力系統(tǒng)的重視,對(duì)用配電管理的現(xiàn)代化水平要求越來(lái)越高，力求借助監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行的有效掌控，進(jìn)而避免各種問(wèn)題的產(chǎn)生，以提升電力應(yīng)用的安全性、暢通性、穩(wěn)定性。在滿足同樣用電功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)用電和設(shè)備危險(xiǎn)預(yù)警、減少電量消耗和電力需求，達(dá)到安全用電、節(jié)約資源，

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  ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器性能特點(diǎn)輔助電源支持 AC220/380V 、DC220V/110V。測(cè)量功能分為基本測(cè)量(電流、頻率)和增選測(cè)量(電壓(功率、功率因數(shù)、相序)、剩余電流(漏電流)、電能)。具有過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、過(guò)壓、欠壓、欠功率、tE時(shí)間等電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能。8路 DI支持干結(jié)點(diǎn)輸入，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主站對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的遙信監(jiān)視。

• 淺談限流式保護(hù)器在低壓線路常見(jiàn)電氣火災(zāi)預(yù)防中的應(yīng)用

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  選型與安裝方法根據(jù)一次電流及母線截面等參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的規(guī)格產(chǎn)品。一次導(dǎo)線穿越互感器窗孔。打開(kāi)翻蓋，通過(guò)壓線片進(jìn)行二次接線，二次接線引出后翻蓋復(fù)位。計(jì)量電能可直接利用翻蓋小孔加封鉛印，以防竊電。工作電流長(zhǎng)期不過(guò)1.1倍額定值，允許在1.2倍額定值時(shí)短時(shí)使用，時(shí)間不過(guò)1h；根據(jù)被測(cè)電流大小，選定額定電流比，一般選用比被測(cè)電流大2/3左右的額定電流；產(chǎn)品性表示為：一次接線標(biāo)志P1、P2，相應(yīng)二次接線標(biāo)志S