醫(yī)院電力安全技術(shù)措施的探索與研究

任 祺（上海市第十人民醫(yī)院， 上海 200072）

0 引 言

十多年前，醫(yī)院一旦發(fā)生意外情況導(dǎo)致停電，即使醫(yī)療設(shè)施設(shè)備落后，也可以正常運(yùn)作，尤其對(duì)重要部門包括手術(shù)室、搶救室、重癥監(jiān)護(hù)室、消防、信息機(jī)房等實(shí)施應(yīng)急保障供電。然而，隨著我國智慧醫(yī)院的建設(shè)和發(fā)展，現(xiàn)在無論哪個(gè)部門停電，醫(yī)院的運(yùn)行都會(huì)受到很大的影響。新時(shí)代的醫(yī)院的應(yīng)急保障供電需要逐漸實(shí)現(xiàn)全院覆蓋，因?yàn)榇罅康木茚t(yī)療設(shè)備對(duì)電力安全保障提出了更高的需求。部分重點(diǎn)部門，尤其是手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）、核磁共振室、數(shù)字減影血管造影檢查室（DSA）等，因?yàn)閷儆谏С謸尵仍O(shè)備被不間斷地使用，要求供電保障是全運(yùn)營周期（即從科室開業(yè)直到停業(yè)為止）不間斷平穩(wěn)供電，一旦停電會(huì)對(duì)醫(yī)療安全造成嚴(yán)重的影響。

與此同時(shí)，就醫(yī)的廣大群眾對(duì)醫(yī)療健康服務(wù)質(zhì)量的要求也在不斷提高。目前醫(yī)患關(guān)系緊張，究其根源也是人們對(duì)醫(yī)療服務(wù)高需求與醫(yī)療現(xiàn)狀得不到滿足。十多年前，如醫(yī)院停電，對(duì)醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)生的影響，就醫(yī)群眾多數(shù)會(huì)理解，但如今，就醫(yī)群眾很難容忍醫(yī)院因停電而影響到就醫(yī)服務(wù)。因此，醫(yī)院電力安全保障需要盡可能地實(shí)現(xiàn)零停電。

1 醫(yī)院電力安全保障的需求分析

1.1 重要負(fù)荷部門的電力安全保障

醫(yī)院常規(guī)對(duì)于急診、監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)室、產(chǎn)房、嬰兒室、血液病房的凈化室、血液透析室、病理切片分析、電子計(jì)算機(jī)斷層掃描（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、中心血庫、直線加速加速器機(jī)房和治療室、配血室和信息機(jī)房等的電力和照明，以及培養(yǎng)箱、低溫冰箱、恒溫箱的電源，均按一級(jí)負(fù)荷接入應(yīng)急電源[1]；對(duì)于檢驗(yàn)貴重設(shè)備、信息機(jī)房等，配置 UPS 不間斷電源等電力安全保障措施。然而，近年來的實(shí)踐證明，這些措施還不能夠滿足當(dāng)今醫(yī)院的電力安全保障的需求。因此，在設(shè)計(jì)重要負(fù)荷部門尤其是特別重要負(fù)荷部門的電力供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮和制定電力安全保障方案，以防備類似情況及其他特殊情況的發(fā)生。

（1）現(xiàn)代醫(yī)院應(yīng)對(duì)急診部用房等一級(jí)負(fù)荷部門的樓層配電柜采用雙路低壓電源供電，尤其要將監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)室、精密儀器設(shè)備等列為特別重要負(fù)荷部門，并實(shí)行特別電力安全保障措施。

（2）醫(yī)院監(jiān)護(hù)病房從開始營業(yè)起到整個(gè)病區(qū)關(guān)閉為止，始終有多臺(tái)呼吸機(jī)等生命支持醫(yī)療設(shè)備同時(shí)連續(xù)運(yùn)行。這就需要提供全運(yùn)營周期平穩(wěn)不間斷的安全供電保障，以免發(fā)生一切計(jì)劃外的停電事故。

（3）除了提供雙路低壓電源供電保障以外，樓層配電柜還應(yīng)配有備用配電柜，監(jiān)護(hù)病房應(yīng)分區(qū)供電；向呼吸機(jī)等生命支持醫(yī)療設(shè)備供電的吊塔應(yīng)采取雙路間隔同時(shí)供電。例如，1 號(hào)、3 號(hào)、5 號(hào)吊塔接甲路供電線路，2 號(hào)、4 號(hào)、6 號(hào)吊塔接乙路供電線路，當(dāng)其中一路供電線路發(fā)生故障或需要停電檢修時(shí)，另外一路供電線路能提供供電，從而保障全運(yùn)營周期的平穩(wěn)不間斷供電。此外，監(jiān)護(hù)病房呼吸機(jī)等生命支持醫(yī)療設(shè)備還應(yīng)配置 UPS 不間斷電源；有條件的醫(yī)院可以集中為呼吸機(jī)等生命支持醫(yī)療設(shè)備供電的線路配置在線式 UPS 不間斷電源，以保障呼吸機(jī)等生命支持醫(yī)療設(shè)備的安全平穩(wěn)供電[2]；同時(shí)，還應(yīng)對(duì) UPS 的電池容量進(jìn)行監(jiān)控，確保電池壽命正常。

1.2 醫(yī)院用電負(fù)荷設(shè)計(jì)應(yīng)考慮前瞻性冗余

根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》（2009 年版）電氣部分規(guī)定，醫(yī)院的用電負(fù)荷指標(biāo)為 40 W/m2～ 70 W/m2，變壓器裝置指標(biāo)為 60 W/m2～100 W/m2，但該用電負(fù)荷指標(biāo)對(duì)于當(dāng)今的醫(yī)院已不適用[3]。由于當(dāng)今醫(yī)院大量使用醫(yī)療設(shè)備和自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)，極大地增加了用電負(fù)荷且呈不斷增長趨勢，因而醫(yī)院的用電負(fù)荷設(shè)計(jì)應(yīng)考慮足夠的前瞻性冗余，尤其是大型醫(yī)院的用電負(fù)荷指標(biāo)至少要達(dá)到 120 W/m2。如果醫(yī)院計(jì)劃配置大量放療設(shè)備（用電負(fù)荷非常大），必須對(duì)放療設(shè)備用電負(fù)荷進(jìn)行核算；如果放療設(shè)備用電負(fù)荷超過 40 W/m2，超過部分就要另外增加。

在考慮對(duì)用電負(fù)荷增加冗余，實(shí)行“開源”的同時(shí)，還需要對(duì)使用中的負(fù)荷進(jìn)行合理規(guī)劃，做到“節(jié)流”。醫(yī)院應(yīng)建設(shè)完善的電力監(jiān)控設(shè)備，有效分析電力使用負(fù)荷情況，制定合理的用電方案，確保醫(yī)院的電力設(shè)施能最大限度地達(dá)到使用效能。

近年來，隨著我國科技和工業(yè)制造水平的快速發(fā)展，許多電力系統(tǒng)建設(shè)設(shè)備和材料，包括變壓器、發(fā)電機(jī)、不間斷電源、配電設(shè)備乃至線材等都呈現(xiàn)出大幅度降價(jià)趨勢，從而使得電力安全建設(shè)的投資成本大幅度下降。因此，在新時(shí)代下，面對(duì)電力系統(tǒng)的這些新供需特點(diǎn)，包括供電安全保障的更高需求和設(shè)備、材料等投資成本的大幅度下降，醫(yī)院實(shí)施電力安全建設(shè)需要有新思路。

2 醫(yī)院電力安全建設(shè)技術(shù)措施

2.1 常規(guī)技術(shù)方案

2.1.1 采用完全獨(dú)立的雙高壓供電線路及變壓器

目前，國家供電電網(wǎng)對(duì)二級(jí)以上醫(yī)院基本實(shí)現(xiàn)了引自兩個(gè)區(qū)域降壓變壓器的兩路 10 kV 供電。兩路供電形式有兩種，具體介紹如下。

（1）兩路 10 kV 供電線路經(jīng)過高壓環(huán)網(wǎng)柜，再接到一組或兩組醫(yī)院變壓器。這種供電形式的優(yōu)點(diǎn)是醫(yī)院只需配備一組醫(yī)院變壓器，可節(jié)省投資成本，但存在供電安全保障缺陷。高壓環(huán)網(wǎng)柜或者醫(yī)院變壓器一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致停電事故。使用這種雙向供電方式的隱患是高壓環(huán)網(wǎng)柜發(fā)生故障，導(dǎo)致醫(yī)院近 2 h 的能源事故，需要能源部門加急趕到現(xiàn)場進(jìn)行維修。

（2）兩路 10 kV 供電線路分別接到兩組獨(dú)立醫(yī)院變壓器并同時(shí)供電，在低壓端實(shí)現(xiàn)供電相互備份。這種供電形式要求醫(yī)院配有兩套獨(dú)立的變壓器，會(huì)增加投資成本。但這種供電方式可以彌補(bǔ)能源供應(yīng)安全的缺陷，即使其中一條電源線或一組變壓器發(fā)生故障，醫(yī)院也不會(huì)發(fā)生停電事故，供電還會(huì)更加穩(wěn)定。

因此，筆者建議，新建或改建的醫(yī)院采用第二種供電形式，建立起完全獨(dú)立的雙高壓供電線路及變壓器供電系統(tǒng)，以提高醫(yī)院的供電安全保障水平。

2.1.2 應(yīng)急供電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功率覆蓋全院重要負(fù)荷

目前，多數(shù)常規(guī)二級(jí)以上醫(yī)院配有自己的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)。然而，有一部分醫(yī)院的建設(shè)項(xiàng)目往往還是按照老思路，為了節(jié)省投資成本，對(duì)應(yīng)急供電柴油發(fā)電機(jī)的配置僅考慮覆蓋手術(shù)室、搶救室、重癥監(jiān)護(hù)室、消防、信息機(jī)房、電梯等常規(guī)的應(yīng)急供電部門。事實(shí)上，當(dāng)今醫(yī)院的每一個(gè)部門包括后勤保障部門等都已經(jīng)高度信息化和智能化，都離不開電力，一旦醫(yī)院發(fā)生停電事故，不僅無法提供門急診服務(wù)，而且就連出入口也會(huì)陷入癱瘓狀態(tài)，對(duì)醫(yī)療、生產(chǎn)和安全等各方面都會(huì)造成影響。因此，醫(yī)院自備柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)急供電功率負(fù)荷應(yīng)滿足覆蓋全院重要用電負(fù)荷。值得注意的是，發(fā)電機(jī)房通常設(shè)在地下室，如果自備柴油發(fā)電機(jī)功率不足，日后需要增加功率，就會(huì)遇到空間受限等諸多困難，因而在醫(yī)院新建或改建過程中必須考慮增加用電負(fù)荷的冗余。

2.2 運(yùn)用智能管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)安全高效管理

當(dāng)今醫(yī)院的電力安全建設(shè)，既可通過強(qiáng)電的冗余設(shè)計(jì)來保障，又可憑借智能管控來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程的安全保障工作。例如，某醫(yī)院科創(chuàng)中心建設(shè)項(xiàng)目涉及大量精密儀器和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)電力安全和電能質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，除了使用獨(dú)立雙電源及不間斷電源應(yīng)急電源以外，還配套設(shè)計(jì)了智能管控平臺(tái)加以管理，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵回路供電安全系統(tǒng)、用電質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)和智能化管理系統(tǒng)的大集成。具體如下。

2.2.1 主回路配電

在回路上安裝智能配電設(shè)備和高性能電力監(jiān)測儀器，可對(duì)主回路電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)掌握危害較大的電壓驟降和諧波干擾等情況，避免發(fā)生停電事故。同時(shí)，憑借電力監(jiān)控軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)故障快速定位和電力隱患預(yù)警，并對(duì)主回路配電設(shè)備老化情況進(jìn)行監(jiān)控，全面保護(hù)從供電回路到配電設(shè)備的環(huán)境安全。

2.2.2 用電質(zhì)量監(jiān)控

（1）進(jìn)行現(xiàn)場空氣品質(zhì)監(jiān)測，即對(duì)室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度等空氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并實(shí)時(shí)顯示在現(xiàn)場墻裝顯示屏上，當(dāng)出現(xiàn)參數(shù)超標(biāo)或超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警和預(yù)警。

（2）利用電力監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)采集大樓的電能消耗情況，并結(jié)合大樓中的機(jī)電設(shè)備和室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)進(jìn)行綜合分析，從而有效判斷能耗的使用情況，并進(jìn)行能效管理。

（3）界面顯示分為三個(gè)層級(jí)：頂層為分析結(jié)論顯示，即通過基礎(chǔ)算法匯總對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測和能效管理的運(yùn)行參數(shù)以百分制方式進(jìn)行顯示；中層為各區(qū)域運(yùn)行狀態(tài)顯示，可直觀地掌握各區(qū)域的運(yùn)營情況；底層為各系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示，通過各個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)控，有效保證醫(yī)院電力的正常運(yùn)營。

2.2.3 智能管控平臺(tái)

該智能管控平臺(tái)應(yīng)具有同時(shí)在 PC 端、大屏顯示端和移動(dòng)端進(jìn)行運(yùn)維管理的功能；能及時(shí)推送關(guān)鍵故障和預(yù)警報(bào)告，定期推送常規(guī)故障及預(yù)警報(bào)告，具備完整的故障回溯功能；各系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)具有回溯功能，并且對(duì)電力、環(huán)境、能效數(shù)據(jù)應(yīng)做到可橫向?qū)Ρ炔榭矗员闩袛嗪头治龀霈F(xiàn)問題的原因。該智能管控平臺(tái)將基于設(shè)備的故障排查提升到對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體分析，可以確保配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并保障電能管理系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可靠。無論是驗(yàn)證新擴(kuò)展的系統(tǒng)，還是審查已經(jīng)存在多年的設(shè)備，都可以根據(jù)其內(nèi)嵌的高級(jí)分析引擎，提出更正和優(yōu)化系統(tǒng)的建議。

3 結(jié) 語

由于建筑設(shè)計(jì)師往往對(duì)醫(yī)院的供電特殊需求缺乏了解，因而他們只能根據(jù)相關(guān)規(guī)范為醫(yī)院設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一些規(guī)范剛制定不久就已落后于新的發(fā)展需求，加上設(shè)計(jì)師往往帶著控制投資成本的思路低限配置規(guī)范指標(biāo)，此外，醫(yī)院基礎(chǔ)設(shè)施和臨床部門往往對(duì)能源設(shè)計(jì)缺乏認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致醫(yī)院能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在缺陷，不能滿足當(dāng)今醫(yī)院的能源安全需求。

由此看來，對(duì)于有基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目或需要優(yōu)化和更新能源系統(tǒng)的醫(yī)院，其基建部門、綜合后勤部門和臨床部門應(yīng)加強(qiáng)溝通，進(jìn)一步關(guān)注能源系統(tǒng)的安全性和預(yù)期的冗余度，從電氣設(shè)計(jì)、生命安全、信息通信技術(shù)、病房設(shè)計(jì)和能效管理等多個(gè)方面，搭建一體化設(shè)計(jì)架構(gòu)，為病患、醫(yī)護(hù)人員及醫(yī)院大型設(shè)備建立起一個(gè)友好、安全的系統(tǒng)環(huán)境。