醫用IT隔離電源系統在醫院手術(shù)室電氣設計探討

【摘要】結合工程案例，對醫院手術(shù)室供配電系統，負荷分級，供電電源，電氣安全與接地等電氣設計作簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】醫療IT系統；手術(shù)室配電系統；安全與接地絕緣檢測儀；

0引言

隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對生活質(zhì)量要求不斷提高。近年來(lái)醫院建設飛速發(fā)展，醫院功能越來(lái)越復雜，醫療設備也越來(lái)越多，因此對醫院設計要求也越來(lái)越高。由于醫院建筑的特殊性，無(wú)論對供電的可靠性，電能質(zhì)量要求均提出了更高的要求，而手術(shù)室是醫院非常重要的組成部分，手術(shù)室本身也有原來(lái)的普通手術(shù)室演變?yōu)闈崈羰中g(shù)室，使醫院手術(shù)的硬件環(huán)境達到了一個(gè)新的水平，本人結合醫院設計的工程實(shí)例，針對醫院手術(shù)室電氣設計進(jìn)行探討。

1、工程概況

某醫院建筑總面積62444平方米，其中地上建筑面積49401平方米。由病房綜合樓、醫技門(mén)診樓、科研后勤樓組成。為三級甲等綜合性醫院。病房綜合樓建筑面積為25718平方米，為十九層高層建筑。手術(shù)室設在病房綜合樓三層，共7間手術(shù)室及其配套用房，包括術(shù)前準備、術(shù)后蘇醒、麻醉準備等用房，ICU重診監護室設在六層，四層為設備轉換層，其中為手術(shù)室配套的潔凈空調設在該層。

2、供配電系統

2.1負荷分級

消防用電（如消火栓泵、噴淋泵、排煙風(fēng)機、加壓風(fēng)機、火災自動(dòng)報警系統、防火卷簾門(mén)應急照明）、消防電梯及消防電梯排水泵、漏電火災報警系統均為1級負荷。住院樓中的公共走道照明、計算機系統，安防系統，電子信息設備機房，客梯，排污泵，排水泵、生活水泵用電、手術(shù)室的潔凈空調用電等為1級負荷。醫院手術(shù)室、重診監護室為1級負荷重特別重要負荷。一般照明、舒適性空調設備為三級負荷。

2.2供電電源

根據本工程的特點(diǎn)、負荷分級及當地城市電網(wǎng)的實(shí)際供電情況，本工程引入二路10KV獨立電源供本建筑群所有負荷供電。為了保證消防設備、手術(shù)室、重診監護室、智能化管理機房設備、弱電機房設備等重要負荷供電的可靠性，本工程除采用2路市電供電外，還設置1臺800kW柴油發(fā)電機為消防及重要負荷供電。柴油發(fā)電機的供電電壓等級為0.4kV。柴油發(fā)電機組應處于常備啟動(dòng)狀態(tài)，當兩路市電中斷供電時(shí)，柴油發(fā)電機組應立即啟動(dòng)，并應在15~30S內向消防及重要負荷供電。柴油發(fā)電機組應與市電連鎖，不得與其并列運行。當市電恢復時(shí)，柴油發(fā)電機組應自動(dòng)退出工作，并延時(shí)停機。為了避免用電設備的電動(dòng)機同時(shí)啟動(dòng)而造成柴油發(fā)電機組熄火停機，用電設備應具有不同延時(shí)，錯開(kāi)啟動(dòng)時(shí)間。重要性相同時(shí)，先啟動(dòng)容量大的負荷。自啟動(dòng)機組的操作電源，機組預熱系統，燃料油，潤滑油，冷卻水以及室內環(huán)境溫度等均應保證機組隨時(shí)啟動(dòng)。水源及能源具有獨立性，不得受市電停電的影響。為保證柴油發(fā)電機與市電，變壓器之間不并列運行，各主開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖關(guān)系如圖1所示：

注：“√"表示此開(kāi)關(guān)閉合，“×"表示此開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)“K3"為電動(dòng)合閘。聯(lián)絡(luò )時(shí)要先斷開(kāi)K1或K2中的一個(gè)，K3才能合上。如取消聯(lián)絡(luò )，須先斷開(kāi)K3，K1或K2才能合上。

3、手術(shù)室配電系統

3.1電擊對人體的傷害

電流流入人體主要有三種后果。首先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。第三種盡快處理，否則會(huì )造成腦損傷或死亡。

3.2醫院手術(shù)室配電系統的規定

IEC（國際電工協(xié)會(huì )）60364-7-710.在國際電工協(xié)會(huì )IEC60364標準，我國《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008 12.8.6.1中規定，在醫療領(lǐng)域，由電網(wǎng)電源供電，用于維持生命或外科手術(shù)的醫療電器設備﹑以及用于手術(shù)室照明和類(lèi)似照明設備﹑額定電壓超過(guò)AC25V或DC60V的設備，使用帶絕緣電阻監視儀的IT電源系統。

3.3手術(shù)室配電

3.3.1系統接地故障保護

手術(shù)室配電采用IT系統，即中性點(diǎn)不接地配電系統。當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于10uA時(shí)，就會(huì )導致病人死亡，在醫學(xué)上稱(chēng)之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的漏電保護開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作響應值是ma（30mA），遠遠不能滿(mǎn)足醫療領(lǐng)域的需要。因此，對醫療領(lǐng)域中的手術(shù)室﹑ICU﹑CCU等重要場(chǎng)所，除了按要求局部等電位聯(lián)結外，配電系統通常采用局部中性點(diǎn)不接地的供電系統（即IT系統或稱(chēng)隔離電源系統）供電。一方面可以防止其它回路中的漏電電流通過(guò)接地線(xiàn)竄入手術(shù)室﹑ICU﹑CCU的醫療電氣設備上對病人的安全構成威脅；另一方面一旦隔離電源上所接負載出現對地故障，因對地不能構成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，可有效控制對心臟等器官的直接漏電流，保護了病人免造漏電流的傷害。

3.3.2系統供電的連續性

手術(shù)室等場(chǎng)所對供電連續性要求很高，故設計為兩路10KV進(jìn)線(xiàn)，自備柴油發(fā)動(dòng)機作為第三電源，電源自動(dòng)切換，以保證供電的可靠性，并在手術(shù)室配電箱中增加UPS電源，以保證這些特殊場(chǎng)所的供電連續性。為使隔離變壓器及UPS容量不至于太大，因此一般的用電設備不需經(jīng)隔離變壓器配電（如觀(guān)片燈、書(shū)寫(xiě)臺燈等）。手術(shù)室配電箱系統圖如圖2所示。

3.3.3絕緣監測

病人在做手術(shù)時(shí)，特別是重要部位的手術(shù)（如心臟手術(shù)），哪怕有微小的一點(diǎn)漏電流也會(huì )出現嚴重的后果，甚至直接導致病人死亡。因此對于手術(shù)的用電設備絕緣完好是非常重要，所以設置絕緣監測設備，并在顯眼的位置設置絕緣監測報警顯示儀，以確保用電的可靠性。

3.3.4手術(shù)室配電箱的安裝位置

潔凈手術(shù)室配電箱不得安裝在手術(shù)室內部，應安裝在手術(shù)室的外走廊，以避免干擾手術(shù)室內部設備，影響設備的正常運轉。由于手術(shù)室配電的重要性，潔凈手術(shù)室內的電源宜設置漏電檢測報警裝置。

3.4重診監護室（ICU）配電

重診監護室（ICU、CCU）配電僅次于手術(shù)室配電，采用雙路供電（外帶柴油發(fā)動(dòng)機），集中設置一個(gè)EPS電源，以確保供電的連續性。一般采用幾個(gè)病床共用一個(gè)隔離變壓器及絕緣檢測儀個(gè)病床共用一個(gè)隔離變壓器及絕緣檢測儀（一個(gè)回路），幾個(gè)回路集中設置絕緣監

測顯示儀，一般設置在護士站。這種配電方式既能滿(mǎn)足設備的用電需要，保證用電的可靠性，又能節約設備投資。ICU配電箱系統圖如圖3所示。

4、手術(shù)室照明設計

手術(shù)室照明一般采用混合照明設計，分為一般照明，手術(shù)室照明，信號燈照明和觀(guān)片燈照明。

手術(shù)室工作照明照度大多在500lx以上，高者甚至達到1500lx。潔凈手術(shù)室一般照明用光源可選用色溫為4000~5000K之間的潔凈熒光燈，其色溫與無(wú)影燈光源的色溫相適應，其顯色性接近自然光。照明燈具應為嵌入式燈具，布置在手術(shù)臺的四周，且布置在風(fēng)口之外。無(wú)影燈應根據手術(shù)室尺寸和手術(shù)要求進(jìn)行配置，為手術(shù)室的照明，一般為照明設計人員與專(zhuān)業(yè)義務(wù)人員共同研究確定，以達到更好的效果。手術(shù)室內應設置觀(guān)片燈，觀(guān)片燈的數量宜根據手術(shù)室的大小類(lèi)型配置，一般為多管熒光燈，每支熒光燈單獨設置開(kāi)關(guān)，手術(shù)室門(mén)外上方還應設置信號燈，信號燈的控制開(kāi)關(guān)設在手術(shù)室內。

5、手術(shù)室電氣設計中其他應注意的問(wèn)題。

5.1防靜電措施

手術(shù)室還應根據需要采取防靜電措施。由于物品摩擦產(chǎn)生的靜電，當放電時(shí)產(chǎn)生的電流，如果流過(guò)患者的心臟時(shí)，一個(gè)很小的電流就會(huì )致患者死亡。靜電也會(huì )對一些醫療電子儀器產(chǎn)生干擾。一般采用手術(shù)室鋪設防靜電地板等措施。

5.2其他

潔凈手術(shù)部配電管線(xiàn)應采用金屬管敷設，穿過(guò)墻和樓板的電線(xiàn)管應加套管，套管內用不燃材料密封。進(jìn)入手術(shù)室的電線(xiàn)管穿線(xiàn)后，管口應采用無(wú)腐蝕和不燃材料封閉。特殊部位的配電管線(xiàn)宜采用礦物絕緣電纜。手術(shù)室室內應注意與手術(shù)室無(wú)關(guān)的管線(xiàn)（如通風(fēng)管道、水管等）不得穿越通過(guò)。

6、醫用隔離電源監控系統的選型與應用

6.1概述

隨著(zhù)電子醫療設備在醫院領(lǐng)域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來(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，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些醫療設備用于維持重癥病人的生命，一旦設備停電，也會(huì )對病人的生命構成威脅。因此，對于醫療這一特殊場(chǎng)所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進(jìn)行。安科瑞醫用IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的手術(shù)室、ICU(CCU)監護病房等重要場(chǎng)所，能為這類(lèi)場(chǎng)所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

6.2應用場(chǎng)所

適用于醫院的手術(shù)室、各類(lèi)重癥監護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫療二類(lèi)場(chǎng)所的醫用隔離電源系統的遠程監控及自動(dòng)化。

6.3系統架構

6.4系統功能

安科瑞IT配電監控系統是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能，為各類(lèi)場(chǎng)所的IT配電系統的集中監控提供了強大的系統集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現場(chǎng)分布顯示

系統具有一次圖及現場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀(guān)的了解并及時(shí)地發(fā)現IT供電系統的報警地點(diǎn)或區域，從而方便專(zhuān)業(yè)人員及時(shí)到達現場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)數據采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實(shí)時(shí)顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報警

將各IT配電系統出現的各類(lèi)故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、超溫故障以及接線(xiàn)斷線(xiàn)故障等信息進(jìn)行統一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類(lèi)型、監測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監控系統的聲光報警系統，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動(dòng)消除。

遠程參數設置和查詢(xún)

通過(guò)系統，可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統中絕緣監測儀的各類(lèi)報警參數閾值，也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等。

圖形顯示功能

系統可以以曲線(xiàn)的形式，顯示各IT配電系統的絕緣狀況、負載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統的運行變化情況，有針對性的對某些系統進(jìn)行維護和保養。

6.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數

7、結語(yǔ)

本文結合工程實(shí)例就醫院手術(shù)室電氣設計作了簡(jiǎn)要的分析和總結，文中觀(guān)點(diǎn)可能存在些許不足之處，希望得到同行的批評和指正。

參考文獻

[1]中國建筑東北設計研究院，主編.JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]中國衛生經(jīng)濟學(xué)會(huì )醫療衛生建筑專(zhuān)業(yè)委員會(huì )，主編.醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范.北京：中國計劃出版社，2002.

[3]戴瑜興，黃鐵兵，梁志超，主編.民用建筑電氣設計數據手冊.二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]宣仲?lài)?醫院手術(shù)室電氣設計探討

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫用IT隔離電源系統的研發(fā)與應用。