李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
［摘要］ 隨著人們的生活水平的不斷提高，醫療條件的不斷改善，人們對健康越來越重視同時對醫療條件的要求也越來越高，對醫院手術室醫療設施提出了新的要求。以往醫院普通手術室狀況已不能滿足人們的要求，如今一些大型綜合醫院已經引進和改建了許多由達到國際標準的手術室組成的手術部，使醫院手術的硬件環境達到一個新的水平，本文就醫院手術室供配電系統設計與研究作一些介紹和探討。
［關鍵詞］ 醫院；手術室；配電系統；設計；探討
1 對醫院手術室配電系統的相關規定
根據JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范的相關要求“醫療場所采用IT系統供電時應符合下列規定”
1.1在2類醫療場所內,用于維持生命、外科手術和其他位于“患者區域”內的醫用電氣設備和系統的供電回路,均應采用醫療IT系統。
1.2用途相同且相毗鄰的房間內，至少應設置一回獨立的醫療IT系統。醫療IT系統應配置一個交流內阻抗不少于100KΩ的絕緣監測器并滿足下列要求：
1）測試電壓不應大于直流25V；
2）注入電流的峰值不應大于1mA；
3）在絕緣電阻降至50KΩ時,應發出信號,并應配置試驗此功能的器具。
1.3每個醫用IT系統應設在醫務人員可以經常監視的地方,并應裝設配備有下列功能組件的聲光報警系統：
1)應以綠燈亮表示工作正常；
2)當絕緣電阻下降到整定值時,黃燈應點亮，且應不能消除或斷開該亮燈指示；
3)當絕緣電阻下降到整定值時,可音響報警動作,該音響報警可解除；
4)當故障被清除恢復正常后，黃色信號應熄滅。
當只有一臺設備由單臺專用的醫療IT變壓器供電時,該變壓器可不裝設絕緣監測器。
2 現代醫院手術室的供配電設計
1）醫院手術室保證用電可靠性應當采用雙路供電源有困難時，應設置備用電源并能在1min內自動切換，其用電應從本建筑物配電中心專線供給。根據使用場所的要求，主要選用TN－S系統和IT系統兩種形式，不能采用 TN－C系統。為了減少外來塵、菌的侵入而帶來交叉感染，醫院手術室的總配電柜，應設于非潔凈區內。
2）手術室內用電應與輔助用房用電分開，每個手術室的干線單獨敷設。每個手術室應設有一個獨立專用配電箱，為了檢修時工作人員不進手術室，減少外來感染，配電箱不得設在手術室內，應設在該手術室的外廊側墻內。手術室的配電總負荷應按設計要求計算，并不應小于8kVA。手術室內的電源宜設置漏電檢測報警裝置。
3）手術室內醫療設備用電插座，在每側墻面上至少應安裝3個插座箱，插座箱上應設接地端子，其接地電阻不應大于1Ω。如在地面安裝插座，插座應有防水措施。
4）手術室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，套管內用不燃材料密封。進入手術室內的電線管穿線后，管口應采用無腐蝕和不燃材料封閉，為使在火災發生時也不會因燒壞電線絕緣而短路，宜采用礦物絕緣電纜；同時手術室內不應有明露管線。
3 醫院手術室凈化空調配電與控制設計
1）空氣凈化處理是手術室潔凈目標的關鍵，手術室強調空氣潔凈度是必要保障條件，因此手術室凈化空調電源的可靠性至關重要，對于手術室凈化空調的供電電源應是一級負荷，以雙電源供電（切換時間可以超過15s） 或以獨立回路引自低壓柜的事故母線段。
2）各手術室的空調設備應能在室內自動或手動控制。控制裝備顯示面板應與手術室內墻面齊平嚴密，其檢修口設在手術室之外；通常空調設備控制按鈕全部設置在手術室綜合控制面板上，方便醫護人員的使用，該綜合控制面板還包括時鐘顯示、醫護對講分機、醫療氣體壓力的檢測等其他功能。
4 醫院手術室供電安全與接地設計
醫療電氣設備不僅與人體表面接觸，有的也與人的內臟接觸，難免有醫療電氣設備和電子儀器絕緣損壞，電流泄漏的現象，這就不可避免地導致醫療電擊事故的發生，為此應予以高度重視，應根據不同手術室的要求，進行合理設計，選用安全供電設備。
1）漏電斷路器的應用當流過人體電流小于30mA時，人體就不致發生心室纖顫而電擊致死，因此國際上規定低壓移動設備和插座等末端回路剩余漏電動作保護器（簡稱RCD）的額定動作電流為30mA。據IEC標準規定，在TN－S系統中對于由醫護人員操作，不直接接觸病人身體的正常醫療設備電源插座回路，選擇動作電流不大于30mA的RCD作附加保護；在進行諸如心臟內部手術和中斷供電將招致生命危險的治療場所，RCD只能用在手術臺、X光機、額定功率大于5kVA的大型電氣設備、不重要的的電氣設備回路上。《民用建筑電氣設計規范》規定醫療電氣設備的 RCD動作電流宜按6mA選擇。IEC標準規定：進行心臟手術的醫療設備泄漏電流正常狀態為10μA以下，單一故障狀態為50μA以下(通過心臟電流超過 50μA就會心室纖顫而死亡，被稱微電擊致死)，相應地手術室內電位正常時為10mV，單一故障狀態為50mV。所以對于進行心臟手術的醫療設備不宜采用漏電電流動作保護，應采取防止微電擊的保護措施。
2）作局部等電位聯結為了有效防范手術室這個特殊場所因醫療設備發生泄漏電流而產生嚴重后果，減少手術室內用與方案的電位差，應采取等電位聯結，我國《醫院醫院手術室建筑技術規范》規定所有手術室均應設置安全保護接地系統和等電位接地系統。手術室內等電位聯結的做法為在房間墻上設置等電位聯結箱，手術室內的照明燈，手術無影燈，金屬器械柜，呼吸麻醉機，手術床，金屬門窗，空調進出風口的金屬格柵框，各種醫用氣體管道，防電磁干擾的屏蔽層，隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層，地板下可能的金屬網格等，為安全起見均應作等電位聯結，由等電位聯結端子板連成一體，可參見國標圖集02D501－2 《等電位聯結安裝》。
3）設置局部IT系統。《醫院醫院手術室建筑技術規范》規定心臟外科手術室的配電盤加裝隔離變壓器，即采用IT系統供電。該供電方式設一臺1:1專用隔離變壓器，其二次側不接地，箱內設一套漏電檢測報警裝置(絕緣監視裝置)以防止產生接地故障電流。當發生第一次單相接地故障時，一般當系統絕緣水平低于50kΩ時，并不自動切斷電源，而由絕緣監視裝置發出故障報警。這時故障電流僅為醫療場所內的一小段線路的微量對地電容電流，引起該場所內的不同部分的電位差很小。這時醫生可根據病人病情的嚴重程度，在確保病人安全的前提下，決定是否切斷電源，并采取相應措施。發生第一次接地故障，在手術
后，應立即排除故障，防止第二次異相接地故障而引起相間短路。手術室IT系統設計應注意以下幾點：
a.應設置漏電檢測報警裝置。
b.隔離變壓器需設置過載和溫度監測器。
c.手術室內常規照明燈電源不必通過隔離變壓器。
d.上述采用不大于30mA的RCD保護的設備不必通過隔離變壓器。
e.手術室內IT系統的PE線仍是醫院內TN－S系統的PE線延伸，也即IT系統和TN－S系統共用同一個保護接地的接地裝置，切勿另打單獨的接地極，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。
4)為防止無線電通信設備對醫療電器設備產生干擾，手術室內禁止設置無線通信設備。同時為防雷擊電磁脈沖，保護醫療電子設備，以免對人身安全造成威脅，手術室電源應加裝電涌保護器。
5 安科瑞醫療IT系統介紹
5.1概述
隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，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，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫院這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范要求，采用IT系統供電。
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室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。
5.2 醫用隔離電源監控系統
醫用隔離電源監控系統用于集中監控醫療大樓內所有醫療2類場所醫療IT系統的運行狀況。這種集中監控系統可以設置在醫院電氣運行和維護人員的值班室內，也可以集成在其它電力監控系統中，由專業的電氣人員進行監控，一旦某套IT系統出現故障，電氣維護人員也能在一時間內做出判斷，并根據現場情況進行處理。
5.2.1 系統拓撲圖
5.2.2軟件功能
安科瑞醫用隔離電源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，為醫院2類場所隔離電源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圖2：
圖2軟件的主要功能
■ 一次圖和現場分布顯示
系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；
■ 實時數據采集與顯示
利用安裝于各隔離電源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。采集到的數據實時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如圖3；
■ 故障報警
將各醫用隔離電源系統出現的各類故障，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、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，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。
■ 遠程參數設置和查詢
通過系統，可根據要求遠程調整和設置各醫用隔離電源系統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值，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如圖4。
■ 圖形顯示功能：
系統可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統的絕緣狀況、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行維護和保養。
5.3 產品選型
表1醫用IT系統絕緣監測及故障定位產品
6 總結
當前人們對醫院手術室的環境要求越來越高，過去的一些設計遠不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術室中大量設備觸及人體內臟和大腦等器官，如發生電氣漏電故障，很容易發生電氣事故。如何保護醫院的病人以及醫護人員不受漏電事故的傷害已經變得非常重要，已經受到了國內外的繼電保護專家和醫生們的普遍關注。許多國家和國際標準都對醫療領域，尤其是那些生命攸關的場所，如手術室﹑重癥監護室﹑心臟監護室等處的醫用配電系統做出了特殊規定，其目的就是保證為該場所內的醫療電器設備提供一個安全可靠的電源，以確保病人的安全。
參考文獻
[1] 段晉晉，現代醫院手術室供配電系統設計與研究.
[2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版.
