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医院建筑电气设计要点医院建筑供配电系统、对电源的要求和相应的配电原则•医院负荷性质问题上各相关规范的比较：•1、我国现行的国家规范对电力负荷均根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失和影响程度分为三级，如《供配电系统设计规范》GB50052-95第2.0.1条对一、二、三级负荷作出了具体的规定，这些条文规定的分级原则也适用于医院的用电负荷；•2、IEC标准在医院负荷性质的确定和采取的供电安全措施上和我国现行规范有较大的区别。•首先，IEC标准把医疗场所分成三类，•0类场所为不使用接触部件的医疗场所，（举例：按摩室）•1类场所为使用接触部件但这些接触部件仅接触躯体外部或虽然接触部件侵入躯体但并不用于二类场所，（举例：普通病房、检查或治疗室等）•2类场所是将接触部件使用于诸如心内诊疗术、手术室以及断电（故障）将危及生命的医疗场所。（举例：手术室、重症监护室等）。•其次，IEC标准对医疗场所的安全设施进行了分级，分级的原则是根据允许中断供电的时间•医疗场所必需的安全设施的分级•(见IEC60364-5-55的556.1)•0级(不间断)不间断供电的电源自动切换•0.15(很短时间的间断)在0.15s内的电源自动切换•O.5级(短时间的间断)在O.5s内的电源自动切换•15级(不长时间的间断)在15s内的电源自动切换•15级(长时间的间断)超过15s的电源自动切换注。•IEC标准是依据医疗场所的类别和安全设施的分级来决定供电设施的具体要求的。与国内规范相比，IEC标准既强调供电的可靠性，同时，对电源的切换时间有更为明确的规定。•新编的《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008除基本上沿用了原有规范的分级原则外，在12.8节“医疗场所的安全防护”中也基本上采用了IEC标准中对医疗场所的三类分类法。医院电气设计中对电源要求和相应配电原则的建议：•1医院负荷性质的确定：•在目前阶段，确定医院用电设施的负荷等级仍然是医院电气设计中首要和重要的一环，应严格执行现行的国家规范。•具体可参照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008的规定和常用负荷分级表P.381•建议作以下的调整和补充：•1）在有条件的情况下，重症呼吸道感染区的通风系统可定为一级负荷中特别重要负荷；•2）烧伤科病房的空调系统宜定为一级负荷；•3）中央吸引系统、污水处理系统、压缩空气系统可列为二级负荷。2.供电电源：•1）一、二、三级负荷的供电电源应符合现行国家规范的要求。•相对于“供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路”、“蓄电池”、“干电池”这三种应急电源而言,发电机组提供的电源更为可靠，且能保证足够的容量和供电时间，因此，为一级负荷中特别重要负荷供电的应急电源建议采用独立于正常电源的发电机组。•2)供电电源应根据医疗场所安全设施的分级要求考虑电源的切换时间：•A、IEC标准和美国国家电气规范都认为，一般情况下，不必为医疗设备提供不间断电源，•虽然某些微处理机控制的医用电气设备可能需要这类电源供电，但这可以由这些设备自带的UPS来解决•B、对于0.5级的场所：在选择ATSE时,应特别考虑ATSE总的切换时间是否能满足要求,如不能满足要求,则建议采用在线式UPS过渡；•对0.5级场所的一级负荷中特别重要负荷,如采用发电机作为第三电源,则应综合考虑发电机供电及电源切换整个过程的时间,一般情况下,这个过程的用时难以满足0.5级的要求,因此,建议这些场所均应采用在线式UPS过渡,负荷供电的UPS蓄电池容量不必太大。•C、对于15级和大于15级的场所,一般的ATSE均能满足要求。•3、供配电系统：•1）、二级以上医院一般均有一定数量的一级负荷，因此均要求有两路独立的市政电源供电，变压器应不少于两台，正常情况下，两路电源同时使用，系统设计应保证在一路电源故障的情况下，另一路电源（包括变压器）应能为所有一、二级负荷提供电源。•2）、供电电压：•供电电压应视医院规模和电业的有关规定确定。上海地区一般采用10KV供电，当变压器容量超过6300KVA时，电业要求以35KV供电。•3）、变电所和分变电所的设置：•变电所的位置应尽量靠近负荷中心。•大型医院的变电所的设置应综合考虑负荷性质、负荷分布等多种因素，在负荷较大又较分散的情况下，宜设立多个分变电站。•4）、变压器容量的估算：•根据以往设计经验，目前上海地区二级以上医院的设计负荷多在80~130VA/m²，•实际运行中，一般情况下，变压器的负载率均较低，因此建议估算指标可适当降低至60~80W/m²•(全国民用建筑工程设计技术措施中推荐的指标是40~70W/m²)，•当空调冷水机组采用直燃机时，可用下限，当空调冷水机组采用电动压缩机时，可用上限。•注意以下几点：•由于谐波的影响，变压器应适当降容。•虽然因医院大型医疗设备多为瞬时工作，其谐波影响没有像预见的那样严重，但其影响存在是不争的事实，在对谐波影响不作计算的情况下，普通配电变压器的负载率不宜超过75%。•对于医技楼等大型医疗设备较为集中的分变电所，在确定分变电所变压器容量时，尚应考虑大型医疗设备对电源内阻的要求。•5）、关于专用电源变压器：•原《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第10.10.5条规定：•“放射线科具备下列条件之一者，宜设置专用电源变压器：•X射线管电流200mA及以上的射线机超过5台时•X射线管电流200mA及以上的射线机虽不超过5台但其中含有CT机时•X射线机设备总容量超过100KVA时•具备300张及以上床位的综合医院•虽不具备上述条件，但低压电网不能满足射线机要求的供电质量时。”•目前，一般的二级医院均适合上述条款。•我们认为，设置专用电源变压器应慎重，一般情况下不需设置专用电源变压器，原因是：X射线诊断机、X线CT机及ECT机等均为断续工作用电设备，其暴光时间很短，为毫秒级，而X线治疗机、电子加速器及核磁共振机等虽为连续工作用电设备，但其连续工作用电负荷比冲击负荷要小得多，数台大型医疗设备的冲击负荷同时迭加的可能性很小。因此只要合理设计，不设置专用电源变压器也完全可以满足这些大型医疗设备对供电电源的要求。•新版《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008对该款也已作了相应的修改。•6）、变电所系统设计：•A、一般情况下，由电业提供两路10KV电源，另设发电机组作为第三电源，•B、少数超大型医院也有可能由35KV电源供电。这种情况下，一般均设有多个分变电所，负荷较大且可能较分散。建议采用二级降，•7）、配电设计：•A、应根据负荷容量、负荷性质等具体情况采用树干式、分区树干式、放射式等不同的配电方式。•B、宜根据功能分区（如手术部、急诊部、门诊部、化验、药房等）设置分区配电间，由变电所直接向分区配电间放射式供电，分区配电间所辖区域较大或有一、二级负荷的，均应由变电所提供两路电源。•C、高层病房楼的一般负荷可采用树干式供电。•D、大型手术部洁净手术室的空调一般均单独设置，容量较大且为一级负荷，•大型手术部除由变电所提供两路专路电源给手术室及手术部的照明动力用电外，尚应提供两路电源给专用空调系统。••E、根据医疗场所安全设施的分级，手术室要求电源的切换时间为小于0.5秒，为满足这一要求，可采用静态SEPS（电子）切换开关•凡在切换时间上有此要求的负荷（如产房、心导管室、重症监护室、血管造影室等），如ATSE开关不能满足要求，则均应考虑采用类似措施弥补。•F、为避免大型医疗设备在使用过程中出现故障或故障责任不明等情况的发生，大型医疗设备的供电应尊重供货商对电源的要求，设计人员应事先和供货商沟通，其供电设计应得到供货商的确认。•一般情况下，大型医疗设备应采用专用回路供电，从变电所直接放射式供电至医疗设备电源控制柜，其电源系统，应满足设备对电源内阻的要求。•8）、其他：•A、在医疗用房内禁止采用TN-C系统。医院接地系统及电气安全•医院大量存在并日益增多的医疗诊断和治疗设备分布于各个功能科室例如：手术室、重症监护室、血液透析室、心导管室、心电、脑电、检查、治疗室和普通病房；•医院对防电击的要求都很高，医疗电气设备当与可能处于麻醉状态的人体内部心脏接触时，当电流达到10µA时，即可危及生命；•医院对供电电源的连续性和可靠性要求高，电源的中断可能对患者的治疗效果甚至生命造成威胁。•安全保护的防电击措施：•防电击措施具体可包括直接接触电击的防护、间接接触电击的防护、自动切断电源防护和等电位联接措施等。•1．直接接触电击的防护：•直接接触电击的防护包括带电部分的绝缘覆盖、遮栏或外护物、阻挡物以及带电部分置于伸臂范围以外的布置。•2．间接接触电击的防护：•间接接触电击的防护一方面由电气设备的产品设计和制造中配置，另一方面在设计安装中予以补充。IEC产品标准将电气设备按防间接接触电击的要求分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四类。•3．不同接地系统的自动切断电源防护：•TN-C系统：•在医疗场所不允许采用TN-C系统，针对医院用电安全的要求，根据不同场所的分类，推荐采用TN-S、TT或IT系统。TN-S系统：•采用TN-S系统时，1类场所和部分2类场所（包括手术台的驱动机构、X光机回路、额定容量超过5KVA的大型设备、非维系生命的电气设备）应采用不超过30mA的RCD作为保护装置。并根据电流特性选用对回路电流直流分量不敏感的A型或B型的剩余电流动作保护器。•TT系统：•TT系统与TN系统装设RCD的要求基本相同且接触电压不应超过25V。•IT系统：•其设置目的在于维持患者生命安全系统的持续供电；确保维持患者生命安全系统的供电电源电压、频率、波形满足设备要求；防止患者宏电击以及微电击。•4．等电位联接：•医用局部等电位联结在1区、2区的医用局部等电位联结导体应当接到等电位联结母线板上，使患者周围的场所不同电位的部分电位达到平衡。有下面几部分：•保护线•外来导电部分•电磁干扰隔离板•与导电板的联结部分•隔离变压器的金属外壳•IT系统的应用场合、工作原理与设计要求：•1．IT系统的应用场合：•医疗电气设备对安全可靠性要求较高，一些重要的医用设备用于维持病人生命或持续介入治疗、监护，一旦断电将造成较为严重的后果或损失。•民用建筑电气规范规定：在电源突然中断后，有招致重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式；•要求设置IT系统的主要医疗场所为心脑血管手术室、心血管监护病房（CCU）、术后重疹监护病房（ICU）、早产儿监护病房(NICU)、抢救室等用于重要部位的手术或介入治疗的场所。•2．IT系统的工作原理：•IT系统由于电源与大地隔离，当系统发生相导体与外露可导电部分之间的第一次接地故障时，故障电流为非故障相对地的电容电流，其值很小，不会对人体产生危害，因此可不必切断电源从而保持重要医疗设备的持续供电。•但此时应装设绝缘监测仪,当绝缘电阻降至50KΩ时，发出报警信号•依据实际情况分析故障缘由或安装绝缘故障定位系统，在线找出故障回路，在不影响供电设备正常运行的前提下，尽快排除接地故障•待手术结束后通过依次断开负荷分路的方法找出故障点。•IT系统在发生第二次接地故障时将根据系统不同的接地方式采用短路保护或剩余电流保护来切断电源。•3．IT系统的设计要求：•1）.IEC60364-4-437规定：强烈建议IT系统不应配出中性线。•(1).配出中性线，当中心线对地短路，由于此时绝缘监测装置感受的故障电流仍为电容电流，系统并不报警，但是这时系统将按照TT系统（设备独立接地时）或TN系统（设备共用接地时）运行，如果再发生一相对地短路故障时，则按系统要求切断电源，由此，失去了IT系统一次单相接地故障不跳闸的优势。•(2).配出中性线，当系统发生单相对地接地故障时，非故障相对地电压即为线间电压380V，为原额定电压的1.732倍，此时会使单相设备承受过电压，从而增加对单相设备绝缘水平的要求。•2）.不配出中性线解决方案如下：•(1).由于三相IT系统出现单相接地故障时，非故障相对地电压仍会增大至对地额定电压的1.732倍，因此，设计应尽量采用单相IT隔离变压器系统。•(2).