淺談醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)

彭彤勇（中航規(guī)劃建設(shè)長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410014）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)于醫(yī)療服務(wù)的需求也在迅速增長(zhǎng)。目前我國(guó)的醫(yī)院手術(shù)室，一般需要專(zhuān)業(yè)醫(yī)療設(shè)備公司在后期進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，但是，手術(shù)室的配電系統(tǒng)及接地等電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容，必須在建筑設(shè)計(jì)階段完成。在此，本文結(jié)合近期完成的冷水江人民醫(yī)院設(shè)計(jì)項(xiàng)目，對(duì)醫(yī)院手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的幾個(gè)方面做以下簡(jiǎn)析。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

冷水江人民醫(yī)院屬于地區(qū)三級(jí)乙等中心醫(yī)院。項(xiàng)目主要包括1棟10層的門(mén)診樓和1棟21層的住院樓，總建筑面積約7.6萬(wàn)m2。其中手術(shù)部設(shè)置在住院樓的4層，包括潔凈手術(shù)室11間（其中100級(jí)潔凈手術(shù)室1間，1000級(jí)潔凈手術(shù)室4間，10000級(jí)潔凈手術(shù)室6間）。另外在急診部、分娩部、婦科以及外科設(shè)置小手術(shù)室。

2 負(fù)荷等級(jí)和配電系統(tǒng)

根據(jù)《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》和《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，重要手術(shù)室的照明及涉及生命安全的設(shè)備屬于一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。在本項(xiàng)目中，采用了2路10kV電源加自備柴油發(fā)電機(jī)的方式，可以滿(mǎn)足特別重要負(fù)荷的供電要求。

2路10kV電源引自不同的35kV及以上城市區(qū)域變電站，同時(shí)供電，互為熱備用。本工程的一級(jí)負(fù)荷總?cè)萘繛槠綍r(shí)1584kW（其中特別重要負(fù)荷130kW），消防時(shí)484kW。發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)滿(mǎn)足特別重要負(fù)荷的要求、消防負(fù)荷的要求以及部分一級(jí)負(fù)荷的要求，并適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性，最后本項(xiàng)目的發(fā)電機(jī)容量確定為600kW。發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)油量，宜保證運(yùn)行時(shí)間不小于24h。本項(xiàng)目發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下室，由于規(guī)范限制地下儲(chǔ)油間容量不大于1m3，儲(chǔ)油間的油箱供油時(shí)間約為6.5h，設(shè)計(jì)考慮在室外設(shè)置4m3埋地油罐，以保證發(fā)電機(jī)24h的運(yùn)行時(shí)間。

3 手術(shù)室的應(yīng)急電源

規(guī)范中要求手術(shù)室的自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間不大于0.5s，10kV電源切換和發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)都無(wú)法滿(mǎn)足這個(gè)要求，因此必須在手術(shù)室設(shè)置以蓄電池為備用電源的應(yīng)急電源系統(tǒng)。目前常用的方式為UPS和EPS兩類(lèi)應(yīng)急電源，其特點(diǎn)比較如下：

表1 UPS和EPS特點(diǎn)比較

從 表1可 以看出，在線(xiàn)式UPS的最大優(yōu)點(diǎn)就是切換時(shí)間為零，這對(duì)于大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不允許斷電的設(shè)備供電來(lái)說(shuō)是必不可少的。而手術(shù)室的呼吸機(jī)和監(jiān)控儀等醫(yī)療設(shè)備，在不大于0.5s的短暫斷電后重新啟動(dòng)，不會(huì)造成不良后果。因此，在醫(yī)護(hù)手術(shù)室的應(yīng)急電源選擇中，采用EPS具有節(jié)能和造價(jià)方面的巨大優(yōu)勢(shì)。

由于醫(yī)院本身具有兩路10kV電源和自備發(fā)電機(jī)，因此EPS的應(yīng)急時(shí)間不需要很長(zhǎng)，本項(xiàng)目中設(shè)置為60min。

EPS的 設(shè)置，應(yīng)采用相對(duì)集中的原則，便于管理和維護(hù)。本項(xiàng)目中的手術(shù)部下設(shè)11間手術(shù)室,在手術(shù)部的非潔凈區(qū)設(shè)配電間，EPS和手術(shù)部的配電總箱（2臺(tái)總箱，電源分別引自變電所不同母線(xiàn)段）均設(shè)置在配電間內(nèi)。EPS接到其中一個(gè)總箱的母線(xiàn)上，EPS容量為120kVA，需要800×800×2200（mm）的標(biāo)準(zhǔn)配電柜5臺(tái)，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意配電間的面積及結(jié)構(gòu)荷載。以前在參考資料上看到過(guò)EPS同時(shí)接入兩臺(tái)總箱的做法，理論上可以提高供電可靠性，但是配電系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，本項(xiàng)目沒(méi)有采用。

急診部、分娩部等處的小手術(shù)室，如果從手術(shù)部的大型EPS引備用電源，線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)且管理不方便，本項(xiàng)目采用就地設(shè)置小型EPS的做法，EPS容量一般為5～8kVA。

4 醫(yī)用IT系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，手術(shù)室屬于2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所，需要采用單相隔離變壓器供電的醫(yī)用IT系統(tǒng)，并且配備絕緣檢測(cè)器。

在《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.1條中明確規(guī)定：醫(yī)用IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)嚴(yán)禁設(shè)置動(dòng)作于切斷電源的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)。塑殼斷路器可以選擇不帶過(guò)負(fù)荷保護(hù)的脫扣器，而醫(yī)用IT系統(tǒng)為單相220V，常用的微型斷路器無(wú)法做到這點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)中采用熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。根據(jù)規(guī)范要求，IT系統(tǒng)隔離變壓器二次側(cè)需要在相線(xiàn)和中線(xiàn)上均設(shè)置熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

5 諧波抑制

目前的醫(yī)院建筑中，存在著大量的諧波源電氣設(shè)備，如氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器、變頻水泵、調(diào)速電梯和X光機(jī)等大型醫(yī)療設(shè)備，這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波，有可能對(duì)手術(shù)室的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，造成嚴(yán)重后果，因此必須在設(shè)計(jì)中予以認(rèn)真考慮。

本項(xiàng)目變電所設(shè)2臺(tái)變壓器，采用DYn11型接線(xiàn)繞組，分列運(yùn)行。設(shè)計(jì)中將手術(shù)室的主供電源、X光機(jī)和電梯等高諧波電氣設(shè)備分別由不同的變壓器供電，可以降低諧波源設(shè)備對(duì)手術(shù)室的干擾。

變電所的低壓母線(xiàn)設(shè)置有源諧波保護(hù)器，可以有效抑制系統(tǒng)中的諧波。設(shè)計(jì)中總是將有源諧波保護(hù)器裝設(shè)于變壓器低壓開(kāi)關(guān)柜列的末端，每臺(tái)變壓器的低壓母線(xiàn)段均配置一套。諧波保護(hù)器的電流互感器應(yīng)采用高精度諧波專(zhuān)用型，二次側(cè)電流一般為1A。有源諧波保護(hù)器的電流規(guī)格一般按照以下公式選取：

Ithd=St×15%×K1×K2

Ithd:諧波電流（A）

St : 變壓器額定容量（kVA）

K1:變壓器負(fù)載率，醫(yī)院建筑一般不大于75%

K2：補(bǔ)償系數(shù)，一般取值0.5～2.0，醫(yī)療建筑可取1.2～1.5

本項(xiàng)目變壓器單臺(tái)容量為2000kVA，計(jì)算選用的有源諧波保護(hù)器規(guī)格為270A。

在手術(shù)室的末級(jí)配電箱，設(shè)置小型無(wú)源諧波保護(hù)器。無(wú)源諧波保護(hù)器可以導(dǎo)軌安裝，并聯(lián)在電路中，吸收2kHz～10MHz頻率各種能量的諧波干擾。

在設(shè)計(jì)階段醫(yī)療設(shè)備的選型往往尚未確定，因此配電系統(tǒng)的諧波含量很難精確計(jì)算。設(shè)計(jì)中可以采用預(yù)留諧波保護(hù)器安裝空間和接線(xiàn)端子的辦法，待醫(yī)療建筑設(shè)備安裝到位投入試運(yùn)行階段，由專(zhuān)業(yè)諧波治理公司進(jìn)行實(shí)測(cè)確定配電系統(tǒng)中的諧波含量，再確定諧波保護(hù)器的規(guī)格以達(dá)到最佳保護(hù)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，醫(yī)院手術(shù)室的電氣設(shè)計(jì)在配電系統(tǒng)、應(yīng)急電源配置、接地系統(tǒng)和諧波抑制等方面具有特殊性，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況全面考慮，確定設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到既滿(mǎn)足要求，又節(jié)約投資的良好使用效果。

[1]中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院，全國(guó)智能建筑技術(shù)情報(bào)網(wǎng).醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.