醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院手術室電氣設計探討

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】結合工程案例，對醫(yī)院手術室供配電系統(tǒng)，負荷分級，供電電源，電氣安全與接地等電氣設計重點作簡要分析。

【關鍵詞】醫(yī)療IT系統(tǒng)；手術室配電系統(tǒng)；安全與接地絕緣檢測儀；

0引言

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

1工程概況

某醫(yī)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(yī)技門診樓、科研后勤樓組成。為三級甲等綜合性醫(yī)院。病房綜合樓建筑面積為25718平方米，為十九層高層建筑。手術室設在病房綜合樓三層，共7間手術室及其配套用房，包括術前準備、術后蘇醒、麻醉準備等用房，ICU重診監(jiān)護室設在六層，四層為設備轉換層，其中為手術室配套的潔凈空調(diào)設在該層。

2供配電系統(tǒng)

2.1負荷分級

消防用電（如消火栓泵、噴淋泵、排煙風機、加壓風機、火災自動報警系統(tǒng)、防火卷簾門應急照明）、消防電梯及消防電梯排水泵、漏電火災報警系統(tǒng)均為一級負荷。住院樓中的公共走道照明、計算機系統(tǒng)，安防系統(tǒng)，電子信息設備機房，客梯，排污泵，排水泵、生活水泵用電、手術室的潔凈空調(diào)用電等為一級負荷。醫(yī)院手術室、重診監(jiān)護室為一級負荷重特別重要負荷。一般照明、舒適性空調(diào)設備為三級負荷。

2.2供電電源

根據(jù)本工程的特點、負荷分級及當?shù)爻鞘须娋W(wǎng)的實際供電情況，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、手術室、重診監(jiān)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狀態(tài)，當兩路市電中斷供電時，柴油發(fā)電機組應立即啟動，并應在15~30S內(nèi)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，柴油發(fā)電機組應自動退出工作，并延時停機。為了避免用電設備的電動機同時啟動而造成柴油發(fā)電機組熄火停機，用電設備應具有不同延時，錯開啟動時間。重要性相同時，先啟動容量大的負荷。自啟動機組的操作電源，機組預熱系統(tǒng)，燃料油，潤滑油，冷卻水以及室內(nèi)環(huán)境溫度等均應保證機組隨時啟動。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，各主開關聯(lián)鎖關系如圖1所示：

注：“√"表示此開關閉合，“×"表示此開關斷開，開關“K3"為電動合閘。聯(lián)絡時要先斷開K1或K2中的一個，K3才能合上。如取消聯(lián)絡，須先斷開K3，K1或K2才能合上。

3.手術室配電系統(tǒng)

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，否則會造成腦損傷或死亡。

3.2醫(yī)院手術室配電系統(tǒng)的規(guī)定

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

3.3手術室配電

3.3.1系統(tǒng)接地故障保護

手術室配電采用IT系統(tǒng)，即中性點不接地配電系統(tǒng)。當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于10uA時，就會導致病人死亡，在醫(yī)學上稱之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的漏電保護開關，其動作響應值是30mA，遠遠不能滿足醫(yī)療領域的需要。因此，對醫(yī)療領域中的手術室﹑ICU﹑CCU等重要場所，除了按要求zuo局部等電位聯(lián)結外，配電系統(tǒng)通常采用局部中性點不接地的供電系統(tǒng)（即IT系統(tǒng)或稱隔離電源系統(tǒng)）供電。一方面可以防止其它回路中的漏電電流通過接地線竄入手術室﹑ICU﹑CCU的醫(yī)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(xiàn)對地故障，因對地不能構成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電流，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(tǒng)供電的連續(xù)性

手術室等場所對供電連續(xù)性要求很高，故設計為兩路10KV進線，自備柴油發(fā)動機作為第三電源，電源自動切換，以保證供電的可靠性，并在手術室配電箱中增加UPS電源，以保證這些特殊場所的供電連續(xù)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（如觀片燈、書寫臺燈等）。手術室配電箱系統(tǒng)圖如圖2所示。

3.3.3絕緣監(jiān)測

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

3.3.4手術室配電箱的安裝位置

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

3.4重診監(jiān)護室（ICU）配電

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

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

4.手術室照明設計

手術室照明一般采用混合照明設計，分為一般照明，手術室重點照明，信號燈照明和觀片燈照明。

手術室工作照明照度大多在500lx以上，高者甚至達到1500lx。潔凈手術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，布置在手術臺的四周，且布置在風口之外。無影燈應根據(jù)手術室尺寸和手術要求進行配置，為手術室的重點照明，一般為照明設計人員與專業(yè)義務人員共同研究確定，以達到更好的效果。手術室內(nèi)應設置觀片燈，觀片燈的數(shù)量宜根據(jù)手術室的大小類型配置，一般為多管熒光燈，每支熒光燈單獨設置開關，手術室門外上方還應設置信號燈，信號燈的控制開關設在手術室內(nèi)。

5.手術室電氣設計中其他應注意的問題。

5.1防靜電措施

手術室還應根據(jù)需要采取防靜電措施。由于物品摩擦產(chǎn)生的靜電，當放電時產(chǎn)生的電流，如果流過患者的心臟時，一個很小的電流就會致患者死亡。靜電也會對一些精密醫(yī)療電子儀器產(chǎn)生干擾。一般采用手術室鋪設防靜電地板等措施。

5.2其他

潔凈手術部配電管線應采用金屬管敷設，穿過墻和樓板的電線管應加套管，套管內(nèi)用不燃材料密封。進入手術室的電線管穿線后，管口應采用無腐蝕和不燃材料封閉。特殊部位的配電管線宜采用礦物絕緣電纜。手術室室內(nèi)應注意與手術室無關的管線（如通風管道、水管等）不得穿越通過。

6醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用

6.1概述

隨著電子醫(yī)療設備在醫(yī)院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態(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致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設備用于維持重癥病人的生命，一旦設備停電，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

6.2應用場所

適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。

6.3系統(tǒng)架構

6.4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計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查；

實時數(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)實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)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(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進行統(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)測值、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，及時提醒相關人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動消除。

遠程參數(shù)設置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)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(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)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(tǒng)的運行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。

6.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術參數(shù)

7．結語

本文結合工程實例就醫(yī)院手術室電氣設計作了簡要的分析和總結，文中觀點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(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]中國衛(wèi)生經(jīng)濟學會醫(yī)療衛(wèi)生建筑專業(yè)委員會，主編.醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)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(shù)據(jù)手冊.第二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]宣仲國.醫(yī)院手術室電氣設計探討

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)的研發(fā)與應用。