羅繼軍， 朱明春

(北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京100045)

0 引言

由于醫(yī)療建筑的特殊性，任何人為或自然因素所導(dǎo)致的電氣系統(tǒng)中斷，都會造成很嚴(yán)重的后果，如何確保醫(yī)療建筑電氣系統(tǒng)安全運行已成為電氣工程師一項重要而艱巨的任務(wù)。 筆者根據(jù)參與設(shè)計和改造的不同類型醫(yī)院經(jīng)驗，總結(jié)了醫(yī)療場所電氣安全設(shè)計方面的心得，供大家探討。

1 醫(yī)療場所的應(yīng)急電源選用的注意事項

近年來，供電系統(tǒng)運行經(jīng)驗證實，市政電力雙重電源經(jīng)常出現(xiàn)同時發(fā)生故障的案例，已不能滿足一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷供電可靠性的要求，因此相關(guān)規(guī)范規(guī)定三級醫(yī)院應(yīng)配備柴油發(fā)電機(jī)組，二級醫(yī)院宜配備柴油發(fā)電機(jī)組。 初步設(shè)計階段柴油發(fā)電機(jī)組的容量可按變壓器容量的10%～20%進(jìn)行估算，但此種方法不適用于醫(yī)療建筑項目，尤其是三甲醫(yī)院。 如何確定醫(yī)療建筑柴油發(fā)電機(jī)組的容量，下文將展開分析，以供參考。

1.1 選擇應(yīng)急電源形式的原則

應(yīng)按醫(yī)療場所分級選擇，可以依據(jù)醫(yī)療場所的允許間斷供電時間和重要負(fù)荷自動轉(zhuǎn)換電源的時間配置安全電源，滿足醫(yī)院各級設(shè)備的使用需求，詳見表1。

醫(yī)療場所安全電源分類 表1

醫(yī)療場所重要負(fù)荷的供電應(yīng)便于從正常工作電源自動切換到安全設(shè)施電源，醫(yī)療場所的分類以及對斷電后恢復(fù)供電時間的要求，必須與相關(guān)的醫(yī)務(wù)管理和技術(shù)負(fù)責(zé)人員共同研究，謹(jǐn)慎確定。

1.2 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組所帶負(fù)荷范圍的確定

可參照J(rèn)GJ 312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》第4.4.2 條和GBT 29328-2018《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》表D4-B7[醫(yī)療衛(wèi)生]的要求來確定，詳見表2。

一般情況下，手術(shù)部凈化空調(diào)斷電，會導(dǎo)致溫度急劇上升，無法維持正常手術(shù)，因此建議將此部分用電負(fù)荷接入柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，與手術(shù)、搶救有關(guān)的設(shè)備(搶救室的負(fù)荷級別可按護(hù)理單元的級別來定)同供電措施供電。

重要電力用戶自備應(yīng)急電源典型配置 表2

在選擇柴油發(fā)電機(jī)組所帶負(fù)荷范圍的問題上，建議根據(jù)醫(yī)院的具體使用需求，制定針對性設(shè)計方案，既要滿足醫(yī)院的具體使用要求，又要盡可能采取非電氣保安措施，以減少柴油發(fā)電機(jī)組的容量。

1.3 其他

醫(yī)院中特別重要負(fù)荷的配電要保證獨立性，應(yīng)以單個房間為最小單位，劃分配電回路，并做到每個回路可以單獨切除；在現(xiàn)場配備手/自動轉(zhuǎn)換切除開關(guān)，若手術(shù)進(jìn)行中應(yīng)處于手動切除狀態(tài)，無手術(shù)時處于自動狀態(tài)、火災(zāi)時可消防聯(lián)動切除。 需要注意的是，盡管醫(yī)院中“特別重要負(fù)荷”的供電電源重要，但畢竟不是消防負(fù)荷，在發(fā)生火災(zāi)時應(yīng)切除其電源，以滿足消防規(guī)范要求，但切除時機(jī)一定要在火災(zāi)確認(rèn)后，并且延時時間須與業(yè)主協(xié)商后確定。

2 醫(yī)院中使用醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的注意事項

2.1 醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)設(shè)置的必要性

IEC 規(guī)定進(jìn)行心臟手術(shù)的醫(yī)療設(shè)備泄漏電流正常狀態(tài)為10μA 以下，單一故障狀態(tài)為50μA 以下(通過心臟電流超過50μA 時會發(fā)生心室纖顫導(dǎo)致死亡，被稱為“微電擊致死”)，相應(yīng)的，手術(shù)室內(nèi)電位正常時為10mV，單一故障狀態(tài)為50mV，所以對于進(jìn)行心臟手術(shù)的醫(yī)療設(shè)備，不宜采用剩余電流動作保護(hù)，應(yīng)采取防微電擊的保護(hù)措施。 為了保證2 類醫(yī)療場所的電氣安全，一般采用帶絕緣監(jiān)視裝置的醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)(隔離電源)，即不接地電源系統(tǒng)。

2.2 醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)設(shè)置的場所和設(shè)備

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB 50333-2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》第11 章的11.1.4、11.1.6 和11.1.9等條款以及GB 16895.24-2005《建筑物電氣裝置第7-710 部分:特殊裝置或場所的要求 醫(yī)療場所》的710.413.1.5 等條款同樣對醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的使用提出了相關(guān)規(guī)定。

在2 類醫(yī)療場所內(nèi)手術(shù)臺周邊水平距離1.5m、高度為2.5m 的范圍內(nèi)，用于維持生命或進(jìn)行外科手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備應(yīng)采用醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)供電，但不包括上述范圍內(nèi)裝設(shè)I△n≤30mA RCD 保護(hù)的設(shè)備；建議其他可以接入醫(yī)用IT 電源系統(tǒng)的用電設(shè)備是:呼吸機(jī)、恒溫培養(yǎng)箱、透析設(shè)備、麻醉設(shè)備、病人監(jiān)護(hù)設(shè)備、高頻外科設(shè)備、輸液泵、注射泵、心肺機(jī)、心力記錄儀、脈壓泵、心律電子脈沖調(diào)節(jié)器等。

2.3 醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的組成和工作原理

醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)由隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、變壓器負(fù)載和溫度監(jiān)視設(shè)備、外接報警顯示設(shè)備等組成。 工作原理是利用隔離變壓器把TN系統(tǒng)供電變成不接地的IT 系統(tǒng)供電，并配置絕緣監(jiān)測儀在線實時檢測系統(tǒng)的絕緣水平，以保證醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運行。

正常情況下，醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)中僅存在線路對地電容的微小泄漏電流，為μA 級。 當(dāng)醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)中所接的負(fù)載出現(xiàn)對地絕緣故障，即發(fā)生第一次單相接地故障時，電源端沒有接地線，泄漏電流對地不能構(gòu)成回路，對地只能產(chǎn)生一個微弱的容性漏電流，故障電流為相對地電容電流的相量和，由于這個電流值很小(μA 級)，所以醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的使用可以有效控制對心臟等器官的直接漏電流，極大地保護(hù)了病人免受漏電流的傷害，不會造成人身電擊或者其他事故，同時也不會導(dǎo)致開關(guān)動作，從而保證了2 類醫(yī)療場所系統(tǒng)供電的連續(xù)性。 當(dāng)?shù)诙伟l(fā)生接地故障時，如果不及時排除故障，就會形成相間短路，導(dǎo)致過電流保護(hù)裝置動作，引起供電的中斷。 為了防止IT 系統(tǒng)電源因二次異相接地故障時切斷電源，需要及時排除設(shè)備故障，就必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警裝置。系統(tǒng)中安裝專用故障檢測儀，當(dāng)絕緣監(jiān)測檢測到絕緣故障時，發(fā)出信號給故障檢測儀，故障檢測儀器開始每一路排查，找到故障點并顯示故障點的位置，通過報警裝置發(fā)出聲光報警信號，方便維修人員趕在第二次發(fā)生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患。 正是由于系統(tǒng)中裝設(shè)的絕緣監(jiān)視及接地故障報警裝置，保證了醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)供電的高可靠性。

2.4 選擇醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)隔離變壓器的注意事項

醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)通常采用單相變壓器，要求其額定容量為0.5 ～10kVA。 隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)禁止使用過載保護(hù)，二次側(cè)設(shè)置雙級斷路器，要求過載保護(hù)僅報警，以確保手術(shù)中患者的生命安全。 醫(yī)用IT 變壓器應(yīng)設(shè)置過載和超溫監(jiān)控，且有過載的聲光報警功能。 交流內(nèi)阻抗≥100kΩ，當(dāng)電阻減少到50kΩ 時，應(yīng)發(fā)出報警信號，并備有試驗設(shè)施。 當(dāng)隔離變壓器處于額定容量和額定頻率下空載運行時，流向外殼或大地的漏電流不應(yīng)＞0.5mA。 醫(yī)療IT 系統(tǒng)應(yīng)具有顯示工作狀態(tài)的信號燈及聲光警報裝置，并應(yīng)安裝在能永久監(jiān)視的場所，其中綠燈表示工作正常，黃燈表示故障報警，同時應(yīng)顯示故障類型。 故障未解除，報警音響可消除，燈光指示不允許消除，直至故障清除且恢復(fù)正常后，黃色信號燈才可以熄滅。

2.5 醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)應(yīng)符合以下國家及有關(guān)產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)

(1)醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)要滿足GB 16895.24-2005/IEC60364-7-710 標(biāo)準(zhǔn)；(2)隔離變壓器應(yīng)符合GB 19212.16-2017/IEC 61558-2-15 ∶2011《變壓器、電抗器、電源裝置及其組合的安全 第16 部分:醫(yī)療場所供電用隔離變壓器的特殊要求和試驗》，和符合IEC 61558-2-15 標(biāo)準(zhǔn)，宜具有第三方權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測報告或標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；(3)實時監(jiān)視隔離電源系統(tǒng)對地絕緣狀況，根據(jù)需要設(shè)定不同的報警響應(yīng)值，醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)視儀應(yīng)符合GB 18216.8-2015/IEC 61557-8 ∶2007.附錄A《交流1 000V 和直流1 500V 以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全防護(hù)措施的試驗、測量或監(jiān)控設(shè)備 第8部分:IT 系統(tǒng)中絕緣監(jiān)控裝置 附錄A:醫(yī)療絕緣監(jiān)控裝置(IMDS)》，宜具有第三方權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測報告或標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；(4)為了最大限度保證醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的安全性，應(yīng)選用內(nèi)部阻抗高的絕緣監(jiān)視儀，同時在保證測量準(zhǔn)確性的前提下，測量電壓和測量電流越小越好，而且應(yīng)該保證實時監(jiān)視隔離變壓器負(fù)荷狀況及變壓器的繞阻溫度，實時監(jiān)視隔離電源系統(tǒng)各元器件與系統(tǒng)接地的接線狀況，實時顯示隔離電源系統(tǒng)用電負(fù)荷百分比、系統(tǒng)絕緣阻值等要求。

2.6 醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的安裝注意事項

變壓器應(yīng)緊靠醫(yī)療場所安裝，在清潔走廊內(nèi)維修，盡量縮短隔離變壓器與系統(tǒng)負(fù)載之間的距離，并應(yīng)安裝在柜內(nèi)以免被無意地接觸其帶電部分。 IT系統(tǒng)負(fù)載供電線路的敷設(shè)應(yīng)盡量避免使用金屬穿線管，以降低IT 系統(tǒng)的固有容性泄漏電流(與GB 50333-2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》的第11 章內(nèi)11.2.7 中規(guī)定采用金屬管敷設(shè)的要求不一致)，筆者從實際運行經(jīng)驗得出，IT 系統(tǒng)負(fù)載供電線路的敷設(shè)應(yīng)盡量避免使用金屬穿線管，采用塑料管敷設(shè)使用效果更佳。

IT 變壓器的供電范圍不宜過大，每個手術(shù)室配一個醫(yī)用IT 變壓器，供電僅限于以下負(fù)荷:醫(yī)療柱或吊塔及其配出設(shè)備、插座箱、無影燈、恒溫或冰柜、器械柜、手術(shù)信號及控制設(shè)備等，手術(shù)室一般照明、電動門和手術(shù)室輔助間的用電設(shè)備不應(yīng)由IT 變壓器的供電。

醫(yī)療場所局部IT 系統(tǒng)的安裝一般有兩種方式:分布式和集中式。 分布式適用于中小型手術(shù)部，是比較常用的方式，供電可靠性較高，發(fā)生故障的情況下影響面小，但維護(hù)工作量大，增加了空調(diào)及通風(fēng)需求；集中式適用于規(guī)模比較大的手術(shù)部，可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好，且因配電點在手術(shù)部潔凈區(qū)域外獨立集中設(shè)置，有利于解決UPS 設(shè)備空調(diào)和通風(fēng)，所以維護(hù)管理方便，基本不對手術(shù)部產(chǎn)生影響。

3 醫(yī)院醫(yī)療場所接地的注意事項

醫(yī)療場所配電系統(tǒng)的接地型式宜采用TN-S 或TT 系統(tǒng)，嚴(yán)禁采用TN-C 系統(tǒng)，并采用共用接地和等電位聯(lián)結(jié)。 當(dāng)個別醫(yī)療電子設(shè)備如采用單獨接地方式，其自身發(fā)生接地故障或建筑物遭受雷擊時，應(yīng)在保證設(shè)備和人身安全方面采取措施，防止雷電反擊和電磁干擾。 醫(yī)療場所的保護(hù)性接地和功能性接地應(yīng)共用一套接地系統(tǒng)，其接地電阻應(yīng)按其中最小值確定。

在1 類及2 類醫(yī)療場所“患者區(qū)域”內(nèi)，應(yīng)做局部等電位聯(lián)結(jié)，使“患者區(qū)域”內(nèi)所有可導(dǎo)電的部分都處于同一電位水平上，尤其是2 類醫(yī)療場所內(nèi)要充分做好防止電擊的措施，僅靠本體帶絕緣監(jiān)測的IT 系統(tǒng)是不夠的。 醫(yī)療場所內(nèi)的醫(yī)療電子設(shè)備易受干擾，建議確定采用SM 混合型等電位聯(lián)結(jié)。

2 類醫(yī)療場所內(nèi)均壓網(wǎng)的墊層內(nèi)不應(yīng)敷設(shè)TN系統(tǒng)的任何金屬管線，手術(shù)室內(nèi)IT 系統(tǒng)的PE 線仍是醫(yī)院內(nèi)TN-S 系統(tǒng)的PE 線延伸，醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)和TN-S 系統(tǒng)是共用同一個保護(hù)接地的接地裝置，切勿引入另一PE 線給手術(shù)室內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行接地，以防止兩個接地裝置間可能存在的電位差對人身安全造成威脅。 另外，電氣裝置與醫(yī)療氣體釋放口的安裝距離不得＜0.20m，而且醫(yī)療氣體管道應(yīng)作防靜電接地。

4 結(jié)束語

醫(yī)療建筑電氣安全建設(shè)是醫(yī)院基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的根本，將對醫(yī)院整個運營功能的發(fā)揮產(chǎn)生直接的影響，只有盡力做好電氣安全建設(shè)，為醫(yī)院各項工作的開展打下良好的基礎(chǔ)，才能更好地為病人服務(wù)。