1、醫院電氣設計概述摘要：隨著我國國力的增強，醫療衛生事業將在一定時期得到長足的 發展 ，作為我們醫療工程設計人員，要不斷了解學習最新的醫療設備，學習了解國內外的新規范。關鍵詞： 醫院 電氣設計 電氣安全 供電負荷1 醫院的分類及規模根據我國醫院建設的規劃，綜合醫院按床位可分為 300、 400、 500、 600、 800 及 1000床。按照醫院等級可分為三、二、一級醫院，目前經常涉及的一般為二級以上的醫院。在這些范圍內的醫院就用電負荷而言，有一類負荷，還有部分二類負荷及三類負荷。醫院按照功能劃分， 一般分為門診部、 醫技部、 護理部、 行政部、 后勤部等。 目前綜合性醫院的布局有分散式、 集

2、中式和半集中式。 目前建筑設計中考慮節能及使用便利，多采用半集中式。2 醫院負荷分析2.1 醫院負荷 計算按照目前調研的醫院負荷情況， 醫院的用電負荷比例仍然以空調照明為主體， 醫療設備用電所占比例很小， 這也許與我國目前的醫療設備的水平有關。 根據日本有關資料，80 年代的醫院變壓器安裝容量為 250 300va/m2 ，當然日本等國的用電負荷計算與變壓器的安裝容量與我國差別很大，總體變壓器容量較我國大很多。但這其中醫療設備用電占 50。而我國目前醫療設備用電總體占不到 20。因此目前我國的醫院設計的用電負荷總體上仍然是以空調照明為主要負荷。其中空調 電制冷的 45 55，照明30，動力 包

3、括醫療用地 15 25。根據近 10 年來完成的醫院工程的運行情況可以得出如下結論，我國醫院的用電負荷標準與商業寫字樓相比是較低的。綜合醫院護理單元照度需求較低由以上數據可以看出，醫院雖然為功能性民用建筑，用電設備較多，但它總體照明的標準比起商業樓、寫字樓要低。從用電負荷計算的角度而言并不高，按照北京市供電規劃8va/m2 ，即可滿足要求。醫院變壓器安裝指標并不是很高，一般在 65 75va/m2 之間，分析原因如下：真正意義上的醫療用電負荷并不多，且大型設備的需要系數較低。綜合醫院護理單元的面積所占比例較大，此部分用電量較低。醫院目前的運行狀況，全日制的門診醫技面積不大，白天空調等用電高峰時

4、照明需求較小。2.2 醫院的負荷性質及負荷類型醫院供電系統應遵循國內供電規范，并 參考 國際 iec 相關標準進行設計，按照我國現行醫院等級和標準地區醫院及二類醫院的供電等級為一級或二級負荷。因此電源一般采用兩路 10kv 供電。根據醫院的規模可分為如下幾類系統形式；采用兩路 10kv 電纜專用供電、自備柴油發電機，重要設備末端采用 ups 供電。此類系統適用于特級及三甲級醫院。采用兩路 10kv 電纜專線供電，重要設備末端采用 ups 供電。此類系統適用于三甲級醫院。采用兩路 10kv 供電或一路 10kv 專線供電，一路低壓供電，此類系統適用于二甲級醫院。一路 10kv 供電，重要設備末端

5、采用 ups 供電，僅用于一級醫院。根據醫療建筑用電負荷的特殊性并考慮到醫院的可持續發展，低壓系統建議采用如下形式：電壓波動大的空調及動力負荷為一個低壓系統，如空調采用專用變壓器供電；電壓波動小的照明及一般醫療用電 插座 負荷為一個低壓系統；電壓要求高且自身壓降大，醫用數字檢影成像系統設備，單獨采用一臺變壓器。對于電網電壓變化較大的系統，建議采用有載調壓變壓器。按照 iec 標準，醫院各部位的供電等級，接地方式見表 2。2.3 應急電源系統醫院存在著大量的一級、二級用電負荷，應急電源系統一般采用柴油發電機系統、 ups 系統。柴油發電機容量一般為變壓器總安裝容量的 15 20。而重要設備則采用

6、 ups 系統。3 低壓配電系統醫院用電負荷一般分成照明系統、醫療動力 插座 系統、空調系統 新風機、空調機、風機盤管 ，應急照明系統等。大型、重要性設備由配電變電所放射式供電，一類負荷均為雙路供電末端自投。冷水相組、真空吸引、 x 光機、 ct 機、 mri 機、 dsa 機、 ect 機等設備主機、燒傷病房、血透中心、中心手術部的電力及照明、 ct 機、 mri 機、 dsa 機、 ect 機的空調電源、電梯及屋頂排風機、洗衣房及營養部的動力也分別由變電所低壓屏放射式供電。樹干式供電由變電所將各類電源分別引至各豎井，通過母線輸至各層。各豎井內分別設有照明、配電、空調及應急照明配電箱。配電、

7、照明分別放射至各科室的配電、照明配電箱， 各科室的計量表設在豎井配電箱內， 空調配電箱配電至末豎井區域內的普通空調機及風機盤管。 應急照明配電箱由雙路電源供電并自動切換， 供各應急照明燈及防火卷簾門，排煙風機的用電。醫技檢驗科、血液透析室等處的儀器對電源要求較高，部分電源通過穩壓器后備 ups 供電。4數字檢影成像設備的配電要求及內阻 計算數字檢影成像設備是 醫院 的重要設備， 現代 醫院數字檢影設備的種類很多，目前比較常見的有： x 光透視機、 x 光攝影機、 x 光 治療 機、 x 光造影機 包括x 光介入機、心血管造影機 、計算機斷層掃描機 ct 機、同位素斷層掃描機 、磁共振機 以及

8、x 刀、 刀、直線加速器等設備。根據設備的不同用途、設備的工作制分為長期工作制、短時反復工作制。各種設備工作制見表 3。目前，許多 x 光機同時具有攝影、造影、透視、治療等多種功能。4.1 數字檢影設備供配電系統數字檢影設備工作原理各有不同，但統一的一點是對電源的要求較高。由于數字檢影設備的以上特性，如果醫院有一定規模，此類設備應由專用變壓器供電。設備球管電流在 400ma 以上的設備應采用放射式供電。心血管造影機、磁共振機、同位素斷層掃描機 ct 機、大型介入機等設備的主機電源一般需要雙路供電。且有些設備本身需要冷卻，設備有冷水機組，此部分的電源與主電源同樣重要。主電源進一步分成高壓發生器電

9、源、行走機構電源、影像設備電源及插座電源。此類設備的布置一般為掃描室、控制室兩部分。系統的電源一般送至控制室。大型設備還專門有電源室 配電室 。心血管造影機房的高壓發生器電源、行走機構電源、影像設備電源采用一般配電方式，其插座電源與胸腔手術室的要求相似：病人可能接觸用電設備采用 it 系統及局部等電位接地，電位差小于 50mv。設備廠家對于電源的要求引出了電源內阻這一技術指標。設備對電源電壓的要求越高，電源內阻越小。4.2 用電負荷計算x 射線機瞬時最大用電負荷一般由設備廠家提供，如未提供也可根據如下公式計算：sm=1/k 1/f esf 10 3 sj=a ssm/4.3 電源變壓器容量的確

10、定單臺設備的計算負荷。二項式法計算多臺設備計算負荷。多數數字檢影設備是短時反復工作制，因此，進行負荷計算時可以采用較小的需要系數，根據目前一些醫院的實際運行結果表明， 4 臺設備同時曝光的可能性很低，日本有關資料也表明，選擇電源變壓器時， 4臺以下的設備可以按 1 臺容量進行考慮。 10 15 臺設備的場所采用防止同時曝光設備可共用 1 臺變壓器。4.4 保護設備的選擇數字檢影設備瞬時電流很大，保護設備宜用熔斷器。目前多數設備的技術要求中已對保護設備提出具體要求。4.5 配電線路導線截面的確定數字檢影設備的配電線路導線截面要滿足設備的內阻及壓降的要求。電源變壓器內部電阻： rt 電源變壓器額定

11、容量： pt a電源變壓器相數：三相電源變壓器電壓變動率： 額定二次電壓： vt1 計算變壓器內部電阻 rt rt=2 0.01 vt2/pt 103計算干線電阻 r1 ：考慮到低壓開關的電阻及其它接觸電阻，電源變壓器和電源變壓器二次側的干線電阻為總電源電阻的 80。r1=80 rg rt最大允許內阻： rg計算干線截面： a ：單相設備 a=2 p l/r1三相設備 a=p l/r1由上可見，要滿足設備內阻要求，實際就是要滿足設備的電源電壓要求。它受來自變壓器阻抗、變壓器至設備的配線長度、配線截面三個方面的因素的影響。在系統設備時，應盡量減小變壓器阻抗、減小變壓器至設備的距離、在滿足電源內阻

12、的條件下、減少配線電纜截面，以節約投資。5 醫院的電氣安全及電力系統保護方式醫院電氣安全是醫院電氣設計的一個重要環節。 涉及到的電力系統的保護方式有接地保護 s 系統 、 局部中性線不接地系統 系統、 醫用局部等電位接地 電位差小于 10mv 、建筑物總等電位及衛生間局部等電位接地、漏電保護 。一般場所的移動式設備均采用了漏電斷路器進行保護。冶療室、功能檢查室、手術室、搶救室、心血管造影室 、衛生間 浴室 均設置了局部等電位連接。中心手術室的配電系統為保證病人的安全采用了 it 系統。醫院接地問題，是一個較為敏感的問題，它涉及到病人的安全，設備正常運行等。按照我國現行各類規范中醫院設計的規定，

13、我院目前設計采用的是防雷接地、電力系統接地、設備保護接地公用接地系統。目前各醫院及設備廠家經常提出醫療設備、醫用等電位接地要單獨設置接地極，且要求與防雷接地、保護接地絕緣。實踐證明，由于場地的原因，這些單獨接地極不可能完全與建筑物的金屬大地絕緣，而一旦絕緣遭到破壞，醫用等電位接地與電力系統的保護接地則可能不是一個等電位，此時，在患者的周圍如果存在這樣兩個電位，將產生觸電的危險。電氣設備對病人的影響，即電擊。電擊包括宏電擊和微電擊。防止宏電擊可以采用接地線及漏電保護器來完成。而引起微電擊的主要因素是 電子 儀器的泄漏電流及病人所處的環境非等電位。因此減少泄漏電流及局部等電位，是在保證電子儀器 型

14、 絕緣的條件下的克服微電擊的重要手段。減少泄漏電流的方式是將電源進行隔離。通過隔離變壓器，二次側兩相導線對地高阻抗，減小了系統的泄漏電流。當泄漏電流在 0.7ma 2ma 范圍內設絕緣監視報警。以上系統稱之為局部 it 系統。采用局部 it 系統輔以局部等電位連接，就可以保證防止心臟手術及檢查中的微電擊。目前，我院地本工程中對需要儀器進入心臟區域的局部地區，如心臟手術室、 icu 等處配置了上述系統。以上配電方式也是國際電工委員會 所倡導的。電子儀器的接地宜采用共用一點接地。基于目前電子儀器的頻率較高，要求地線短而粗，地線過長反而成為干擾源。目前我國與國際上防雷接地的規范是除爆炸危險場所外均為

15、利用建筑物金屬體作為防雷、接地體，因此建筑物內的所有金屬體 如鋼筋等 不可避免的與防雷系統為一體。而作為病人周圍的金屬體 如水管、金屬門窗 等均與建筑物金屬體連接。為保證病人的安全，也要求設備儀器等的保護接地與病人周圍的金屬體局部等電位。因此防雷接地、設備的保護接地是不能分開設置的，否則病人反而會因接觸到不同電位而有觸電的危險。因此，此類與人體有接觸的醫療設備是不能單獨接地的。醫院目前有著越來越多的先進儀器和設備，多數歸結為敏感電子設備。而雷電對敏感電子設備的影響，可通過設置 spd 加以保護。對于有大電流接地的醫療設備的接地，應避免接地線過長，宜采用就地接地，因采用局部等電位接地，周圍的病人

16、也是相對安全的。對于電磁干擾的問題，為減少電磁干擾的感應效應，我院采用了如下措施：建筑物及房間外部設置屏蔽，如建筑中含金屬的墻、柱均可以作為格柵屏蔽分流，將建筑物金屬等電位連接。電氣線路采用穿金屬管，減少干擾。關于雷電對病人的影響，由于雷電的陡度大，散流快，建筑中含金屬的墻、柱均可以作為格珊屏蔽分流，且病人周圍采取了等電位的措施。因此在屏蔽范圍內雷電病人是安全的。在手術部等設備進入病人體內的部位均位于建筑物內部，沒有外墻，因此病人是很安全的。我們認為在醫療工程中防雷接地、電力系統接地、設備保護接地采用公用接地系統是可能的，也是必須的。只有完善好這一方法，病人的安全才能得到保證。我院在近幾年的醫

17、院工程設計中均采用了上述接地方式，實踐證明也是很有效果的。該做法不僅節約了大量投資，而且真正實現了病人的電氣安全。數字檢影等設備投入使用的后，圖像清晰，運行良好。在國內，推行 iec 關于醫療場所局部 it 系統的設計思想也是為進一步保證病人的安全。 由于沒有相應的強制規范及投資等方面的原因， 這一設計思路在設計中很難得到充分的體現。目前僅在與心臟介入相關的場所設置了 it 系統，而在 iec 推薦標準中目前要求多處場所設置該系統。6 手術部、 icu、血透等場所的配電系統中心手術部是醫院的核心，手術部的配電采用雙路電源末端切換。這包括手術室內配電及手術室潔凈空調系統的配電。電源由變電所專線供

18、電。每一間手術室應單獨設置配電箱，按照新的醫院潔凈手術部建設標準中的規定，容量不能小于 8kva。每間手術室的電源進線是否采用三相進線。主要根據布局及醫院的具體要求進行。目前部分手術室內設置的高低溫冷柜等三相設備，電源三相引起的情況越來越多。作為與病人接觸的電源部分，應盡量考慮單相供電。每間手術室考慮 3 4 個插座組，其中一組在綜合醫療柱上，每組插座組 3 4 組插座及 2 3 組接地端子。手術室內設置觀片燈、書寫板照明、接地中心可設置在配電箱內。配電箱可與手術室內的控制面板結合。控制面板上有各類氣體出口、時鐘及定時鐘、實施空調檢測及控制、照明控制、廢氣檢測及排放。心血管造影室除數字成像系統

19、采用專門配電外，室內設置要求與心臟手術室相同。目前國內心臟手術室、 icu、心血管造影、搶救室、血液透析等采用局部 it 系統。 iec 標準強烈要求 it 系統不配出 n 線，目前病人接觸的用電設備均為單相設備，通過隔離變壓器配出的 it 系統均為單相。it 系統應注意如下問題：必須設置絕緣監視裝置；盡量減少系統容量，減小系統線路的長度；增加線路的絕緣等級；輔助以局部等電位接地，等電位干線保證在 16mm2，支線在 6mm2 以上；配電線路采用穿鋼管敷設，減少干擾；變壓器二次出線采用雙極保護開關。7 照明設計由于 經濟發展 水平的差異，我國與國外發達國家的醫院照度標準相差甚遠，發達國家的照度標準約是我國現行標準的 5 10 倍。目前完成的各醫院工程的照度水平在我國現行標準的基礎均有所提高，如一般環境為 150lx、診室等為 200lx、醫技科室 300 500lx、病房 100lx。實施后效果良好