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bybsq.ybzhan.cn仪表网旗下【摘要】结合工程案例，对医院手术室供配电系统，负荷分级，供电电源，电气安全与接地等电气设计作简要分析。
【关键词】医疗IT系统；手术室配电系统；安全与接地绝缘检测仪；
0引言
随着我国社会经济的高速发展，人民生活水平的提高，人们对生活质量要求不断提高。近年来医院建设飞速发展，医院功能越来越复杂，医疗设备也越来越多，因此对医院设计要求也越来越高。由于医院建筑的特殊性，无论对供电的可靠性，电能质量要求均提出了更高的要求，而手术室是医院非常重要的组成部分，手术室本身也有原来的普通手术室演变为洁净手术室，使医院手术的硬件环境达到了一个新的水平，本人结合医院设计的工程实例，针对医院手术室电气设计进行探讨。
1、工程概况
某医院建筑总面积62444平方米，其中地上建筑面积49401平方米。由病房综合楼、医技门诊楼、科研后勤楼组成。为三级甲等综合性医院。病房综合楼建筑面积为25718平方米，为十九层高层建筑。手术室设在病房综合楼三层，共7间手术室及其配套用房，包括术前准备、术后苏醒、麻醉准备等用房，ICU重诊监护室设在六层，四层为设备转换层，其中为手术室配套的洁净空调设在该层。
2、供配电系统
2.1负荷分级
消防用电（如消火栓泵、喷淋泵、排烟风机、加压风机、火灾自动报警系统、防火卷帘门应急照明）、消防电梯及消防电梯排水泵、漏电火灾报警系统均为1级负荷。住院楼中的公共走道照明、计算机系统，安防系统，电子信息设备机房，客梯，排污泵，排水泵、生活水泵用电、手术室的洁净空调用电等为1级负荷。医院手术室、重诊监护室为1级负荷重特别重要负荷。一般照明、舒适性空调设备为三级负荷。
2.2供电电源
根据本工程的特点、负荷分级及当地城市电网的实际供电情况，本工程引入二路10KV独立电源供本建筑群所有负荷供电。为了保证消防设备、手术室、重诊监护室、智能化管理机房设备、弱电机房设备等重要负荷供电的可靠性，本工程除采用2路市电供电外，还设置1台800kW柴油发电机为消防及重要负荷供电。柴油发电机的供电电压等级为0.4kV。柴油发电机组应处于常备启动状态，当两路市电中断供电时，柴油发电机组应立即启动，并应在15~30S内向消防及重要负荷供电。柴油发电机组应与市电连锁，不得与其并列运行。当市电恢复时，柴油发电机组应自动退出工作，并延时停机。为了避免用电设备的电动机同时启动而造成柴油发电机组熄火停机，用电设备应具有不同延时，错开启动时间。重要性相同时，先启动容量大的负荷。自启动机组的操作电源，机组预热系统，燃料油，润滑油，冷却水以及室内环境温度等均应保证机组随时启动。水源及能源具有独立性，不得受市电停电的影响。为保证柴油发电机与市电，变压器之间不并列运行，各主开关联锁关系如图1所示：
注：“√”表示此开关闭合，“×”表示此开关断开，开关“K3”为电动合闸。联络时要先断开K1或K2中的一个，K3才能合上。如取消联络，须先断开K3，K1或K2才能合上。
3、手术室配电系统
3.1电击对人体的伤害
电流流入人体主要有三种后果。首先是灼伤，特别是在电流流入和流出人体的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暂地使呼吸停止。第三种尽快处理，否则会造成脑损伤或死亡。
3.2医院手术室配电系统的规定
IEC（国际电工协会）60364-7-710.在国际电工协会IEC60364标准，我国《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 12.8.6.1中规定，在医疗领域，由电网电源供电，用于维持生命或外科手术的医疗电器设备﹑以及用于手术室照明和类似照明设备﹑额定电压超过AC25V或DC60V的设备，使用带绝缘电阻监视仪的IT电源系统。
3.3手术室配电
3.3.1系统接地故障保护
手术室配电采用IT系统，即中性点不接地配电系统。当用电设备对人体心脏直接漏电电流大于10uA时，就会导致病人死亡，在医学上称之为微电击。而在一般通用建筑中所用的漏电保护开关，其动作响应值是ma（30mA），远远不能满足医疗领域的需要。因此，对医疗领域中的手术室﹑ICU﹑CCU等重要场所，除了按要求局部等电位联结外，配电系统通常采用局部中性点不接地的供电系统（即IT系统或称隔离电源系统）供电。一方面可以防止其它回路中的漏电电流通过接地线窜入手术室﹑ICU﹑CCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁；另一方面一旦隔离电源上所接负载出现对地故障，因对地不能构成电气回路，所以只能产生一个很小的容性漏电流，可有效控制对心脏等器官的直接漏电流，保护了病人免造漏电流的伤害。
3.3.2系统供电的连续性
手术室等场所对供电连续性要求很高，故设计为两路10KV进线，自备柴油发动机作为第三电源，电源自动切换，以保证供电的可靠性，并在手术室配电箱中增加UPS电源，以保证这些特殊场所的供电连续性。为使隔离变压器及UPS容量不至于太大，因此一般的用电设备不需经隔离变压器配电（如观片灯、书写台灯等）。手术室配电箱系统图如图2所示。
3.3.3绝缘监测
病人在做手术时，特别是重要部位的手术（如心脏手术），哪怕有微小的一点漏电流也会出现严重的后果，甚至直接导致病人死亡。因此对于手术的用电设备绝缘完好是非常重要，所以设置绝缘监测设备，并在显眼的位置设置绝缘监测报警显示仪，以确保用电的可靠性。
3.3.4手术室配电箱的安装位置
洁净手术室配电箱不得安装在手术室内部，应安装在手术室的外走廊，以避免干扰手术室内部设备，影响设备的正常运转。由于手术室配电的重要性，洁净手术室内的电源宜设置漏电检测报警装置。
3.4重诊监护室（ICU）配电
重诊监护室（ICU、CCU）配电仅次于手术室配电，采用双路供电（外带柴油发动机），集中设置一个EPS电源，以确保供电的连续性。一般采用几个病床共用一个隔离变压器及绝缘检测仪个病床共用一个隔离变压器及绝缘检测仪（一个回路），几个回路集中设置绝缘监
测显示仪，一般设置在护士站。这种配电方式既能满足设备的用电需要，保证用电的可靠性，又能节约设备投资。ICU配电箱系统图如图3所示。
4、手术室照明设计
手术室照明一般采用混合照明设计，分为一般照明，手术室照明，信号灯照明和观片灯照明。
手术室工作照明照度大多在500lx以上，高者甚至达到1500lx。洁净手术室一般照明用光源可选用色温为4000~5000K之间的洁净荧光灯，其色温与无影灯光源的色温相适应，其显色性接近自然光。照明灯具应为嵌入式灯具，布置在手术台的四周，且布置在风口之外。无影灯应根据手术室尺寸和手术要求进行配置，为手术室的照明，一般为照明设计人员与专业义务人员共同研究确定，以达到更好的效果。手术室内应设置观片灯，观片灯的数量宜根据手术室的大小类型配置，一般为多管荧光灯，每支荧光灯单独设置开关，手术室门外上方还应设置信号灯，信号灯的控制开关设在手术室内。
5、手术室电气设计中其他应注意的问题。
5.1防静电措施
手术室还应根据需要采取防静电措施。由于物品摩擦产生的静电，当放电时产生的电流，如果流过患者的心脏时，一个很小的电流就会致患者死亡。静电也会对一些医疗电子仪器产生干扰。一般采用手术室铺设防静电地板等措施。
5.2其他
洁净手术部配电管线应采用金属管敷设，穿过墙和楼板的电线管应加套管，套管内用不燃材料密封。进入手术室的电线管穿线后，管口应采用无腐蚀和不燃材料封闭。特殊部位的配电管线宜采用矿物绝缘电缆。手术室室内应注意与手术室无关的管线（如通风管道、水管等）不得穿越通过。
6、医用隔离电源监控系统的选型与应用
6.1概述
随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医疗这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范进行。安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。
6.2应用场所
适用于医院的手术室、各类重症监护室、抢救室、内窥镜室及造影室等医疗二类场所的医用隔离电源系统的远程监控及自动化。
6.3系统架构
6.4系统功能
安科瑞IT配电监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为各类场所的IT配电系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下：
一次图和现场分布显示
系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查；
实时数据采集与显示
利用安装于各IT配电系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等。
故障报警
将各IT配电系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动消除。
远程参数设置和查询
通过系统，可根据要求远程调整和设置各IT配电系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等。
图形显示功能
系统可以以曲线的形式，显示各IT配电系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。
6.5安科瑞产品功能和技术参数
名称 | 型号 | 图片 | 功能 | |
IT配电监控系统 | GGF-800 |
| 基于触摸屏软件设计，具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能 | |
医用隔离电源柜 | GGF-I |
| 三相进单相出，包含单套隔离电源系统 | |
GGF-O | 三相进三相、单相出，包含单套或者多套隔离电源系统 | |||
绝缘监测仪 | AIM-M10 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障报警功能；1路继电器、1路RS485通讯、24VDC电源输出 | |
AIM-M100 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障报警功能；2路继电器、2路RS485通讯 | ||
AIM-M200 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障报警功能；2路继电器、1路RS485通讯、1路CAN通讯；支持绝缘故障定位 | ||
仪用电源 | ACLP10-24 |
| 为AID系列报警与显示仪提供24V稳压电源 | |
HDR-60-24 | 为AIM-M200医疗智能绝缘监测仪、ASG150测试信号发生器、AIL150-4/AIL150-8绝缘故障定位仪和AID200集中报警与显示仪提供24V稳压电源 | |||
报警与显示仪 | AID10 |
| 出现绝缘故障、过负载、变压器温升过高和接线故障时报警 | |
AID120 |
| 具有绝缘电阻、变压器负荷率实时显示功能；可远程设置绝缘监测仪的报警阈值 | ||
AID150 |
| 采用RS485通讯，可远程监测*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200绝缘监测仪和AIM-R100剩余电流监视仪的运行状况，也可以远程设置各类报警参数和远程启动仪表自检。可实时监测与仪表通讯是否正常，并可记录20条故障记录 | ||
AID200 |
| 采用CAN通讯，可远程监测*多16套AIM-M200绝缘监测仪的运行状况，也可以远程设置各类报警参数和远程启动仪表自检。可实时监测与仪表通讯是否正常，并可记录20条故障记录 | ||
测试信号发生器 | ASG150 |
| 采用CAN通讯，可与其他设备进行数据交互。当系统出现绝缘故障时，可产生故障定位信号注入系统中，配合故障定位仪定位故障回路。且具有L1,L2断线监测功能及故障所在线指示功能 | |
绝缘故障定位仪 | AIL150-4 |
| 采用CAN通讯，可与其他设备进行数据交互。配合测试信号发生器可实现故障定位功能 | *多可定位4个支路 |
AIL150-8 | *多可定位8个支路 | |||
电流互感器 | AKH-0.66P26 |
| 与AIM系列绝缘监测仪配套使用的保护型互感器。*大可测电流为50A，变比为2000:1 | |
医用隔离变压器 | AITR3150 |
| 单相隔离变压器，电压变比为1：1，用于将TN-S系统转换为IT系统 | *大容量为：3150VA |
AITR5000 | *大容量为：5000VA | |||
AITR6300 | *大容量为：6300VA | |||
AITR8000 | *大容量为：8000VA | |||
AITR10000 | *大容量为：10000VA | |||
剩余电流监测仪 | AIM-R100 |
| 12路剩余电流监测，1路继电器输出，事件记录，点阵LCD显示，RS485/ModBUS通讯，报警范围6mA~1A | |
剩余电流互感器 | AKH-0.66/L-20 |
| 与AIM-R100剩余电流监测仪搭配使用的剩余电流互感器 | |
7、结语
本文结合工程实例就医院手术室电气设计作了简要的分析和总结，文中观点可能存在些许不足之处，希望得到同行的批评和指正。
参考文献
[1]中国建筑东北设计研究院，主编.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]中国卫生经济学会医疗卫生建筑专业委员会，主编.医院洁净手术部建筑技术规范.北京：中国计划出版社，2002.
[3]戴瑜兴，黄铁兵，梁志超，主编.民用建筑电气设计数据手册.二版.北京：中国建筑工业出版社，2009.
[4]宣仲国.医院手术室电气设计探讨
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版
作者简介：魏健辉，女，安科瑞电气股份有限公司，主要从事医用IT隔离电源系统的研发与应用。
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