综合医院电气安全设计的探讨

综合医院电气安全设计的探讨

刘军

(中国城市建设研究院有限公司北京市100088)

摘要:本文结合某综合医院设计实例，主要对综合医院电气安全设计进行阐述：一是综合医院供配电设计的安全性与可靠性；二是医疗场所的接地及电击防护。

关键词:综合医院电气安全可靠性电击防护等电位连接

综合医院一般都有急诊部、门诊部、住院部、手术部、影像放射科，检验科等医疗场所构成，其内部病员组成及其复杂，老幼伤残各类患者都有，电气安全与否直接危及患者的性命，所以电气安全设计是医院电气设计中一个重要部分，下面主要从三个方面对电气安全设计展开讨论。

1、供配电系统

一般来说，综合医院工程规模都较大，其内部用电负荷主要有照明、空调、水泵、电梯、通风设施、医疗设备、弱电系统用电等几种负荷类型，一、二级负荷占居比重相对较大，具体负荷分级可参照JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》表4.2.1中以及JGJ16-2018《民用建筑电气设计规范》之附录A给出的医院部分。常见的项目基本都采用两路独立的10KV高压电源同时供电，实际上电力网缺电的问题有时也存在，两路10KV线路的供电可靠性并不能得到保障，所以常采用自备柴油发电机组、EPS、UPS作为应急的第三电源。

根据JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》表3.0.2中对医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间级别来看，在医疗建筑中，负荷分级的原则和依据主要以生命支持为准绳，以允许中断供电时间为判据。所以在选择应急电源时还应考虑允许中断供电时间的要求，对要求连续供电允许中断供电时间不超过0.5s的医用负荷和医院电子信息系统的负荷，均为一级负荷中的特别重要负荷，需增设在线式UPS电源，并与快速自启动柴油发电机组结合使用；对要求连续供电允许中断供电时间在0.5s~15s内的医用负荷及消防应急照明，需增设EPS电源，并与快速自启动柴油发电机组结合使用。除此之外，JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》3.0.3条对备用电源维持时间做出规定：要求恢复供电时间小于或等于0.5s时，自备备用电源供电维持时间不应小于3h，其他备用电源供电维持时间不宜小于24h，所以设计时应考虑电池组的装机时间以及储油量的问题，然而GB50016-2014《建筑设计防火规范》的规定建筑内的储油量不应大于1m³，设计时还应在建筑外设置储油设施，根据实际案例，有些重要的三甲医院，手术室很多，医务繁忙，24小时的储油量也未必能满足实际需要，综合各类因素，建议储油量按40~72小时考虑。

一级负荷的两路电源是否都在配电末端切换？毫无疑问，消防负荷应根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》10.1.8条及JGJ16-2018《民用建筑电气设计规范》13.9.12第1款的要求执行：消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备、消防电梯及应急照明应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置；然而非消防用电的一级负荷是否也全部在末端切换？显然，不能一概而论，在电源满足要求的前提下，对配电线路的配置与敷设要求，出发点仍是从允许中断供电时间的长短为前提，宜根据建筑中一级负荷的空间分布、应急电源的所在位置、配电线路的距离长短及敷设环境等综合分析。

配电馈线至设备端，配电线路和设备装置造成中断供电的可能有两大因素，一是线路故障停电，二是ATSE故障失效断电。两路配线，全部末端自动切换，从线路角度看固然要比一路安全，但变配电所低压柜出线过多，末端配电装置出ATSE过多，不但造价增高，而且潜在的故障点也相应增多。对允许中断供电时间不大于0.5s的特别重要负荷应在UPS装置末端自动切换，对容量大、启动冲击电流大、存在电磁干扰的医疗设备宜末端切换。

2、医疗场所的接地及电击防护

随着现代医疗科学技术的发展，越来越多的医疗电气设备和医用电子仪器与人体表面接触，特别是在手术中，有些电子医疗设备与病人的内部器官直接接触，由于病人处于麻醉状态，在普通接地的导体之间流过的细微电流会造成微电击的发生，微电击时的电流值若超过50μΑ时即有发生心室纤颤的危险，如不采取相应的措施，就有可能危及病人的安全，造成医疗事故的发生。

为了防止医疗场所的电击事故，IEC按医疗电气设备与人体接触的情况，即电击事故发生的危险程度，将医疗场所做如下分类：

0类：不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所。这种场所的电气安全措施按通常的绝缘和接地要求实施即可。

1类：医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内（除2类医疗场所所述部位外）接触的医疗场所。这种场所主要是躯体保护，其特点是在1类场所使用电子医疗设备时，由于带电导体紧贴人体表面或进入体内，导致人体表面接触电阻降低，但又不能随时断开这种连接，因此设备和场所就需要有电击保护措施。

2类：医疗电气设备接触部件与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危机患者生命安全的医疗场所。在此场所内进行诸如心脏内部手术和中断供电将导致生命危险的治疗，如：心脏手术室、CCU室、ICU室等。根据IEC医用电气设备产品标准，进行心脏手术的设备，其正常泄露电流不得大于10μΑ，当发生接地故障时，其漏电电流不得大于50μΑ，因此心脏手术是要求最严格的防护电击保护，不仅要限制流过人体的电流，还要限制流过心脏的微电流。那么如何解决各类场所的防电击问题？给出如下措施：

接地措施：（1）配电系统接地形式严禁采用TN-C系统；（2）医疗场所内有局部IT系统供电的设备金属外壳接地应与TN-S系统共用接地装置；（3）在1类及2类医疗场所的患者区域内，应做局部等电位联结，并应将PE线、外露可导电部分、安装了抗电磁干扰场的屏蔽物、防静电地板下的金属物、隔离变压器的金属屏蔽层以及除设备要求与地绝缘外、固定安装的、可导电的非电气装置的患者支撑物；（4）在2类医疗场所内，电源插座的保护导体端子、固定设备的保护导体端子或任何外界可导电部分与等电位联结母线之间的导体电阻（包括接头的电阻在内）不应超过0.2Ω；（5）当采用人工接地体时，应采取有效的防腐措施；（6）医疗场所内的医疗电子设备应根据设备易受干扰的频率，选择S型、M型或SM混合型等电位联结形式；（7）1类和2类医疗场所应选择安装A型或B型剩余电流保护器。

电击防护措施：（1）当1类和2类医疗场所使用安全特低电压时，标称供电电压不应超过交流25V和无纹波直流60V，并应采取对带电部分加以绝缘保护措施；（2）1类和2类医疗场所应设置防止接地故障（间接接触）电击的自动切断电源的保护装置，IT、TN、TT系统的约定接触电压限值不应超过25V，TN系统的最大切断时间，230V应为0.2s，400V应为0.05s；（3）在2类医疗场所区域内，TN系统仅可在手术台驱动机构供电回路、X射线设备供电回路、额定功率大于5kVA设备供电回路、非生命支持系统的电气设备供电回路中采用不超过30mA的额定剩余电流，并具有过电流保护的剩余电流动作保护器，且剩余电流动作保护器应采用电磁式；（4）TT系统应设置剩余电流动作保护器；（5）手术室及抢救室应采用防静电地面，其表面电阻或体积电阻应在1.0x104Ω~1.0x109Ω之间；（6）医用局部等电位母排应安装在医疗场所的附近，且应靠近配电箱，联结应明显，并可独立断开。

综上所述，供配电系统的设计及医疗场所接地及电击防护都关系到病人的生命和健康，责任及其重大，供配电系统设计必须抓住最核心的部分“允许中断的供电时间”，接地及防电击必须抓住最核心的部分“对0类、1类、2类医疗场所的理解”。

参考文献:

[1]中国机械工业联合会.GB50052-2009供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[2]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]国家卫生和计划生育委员会规划与信息司-中国医院协会医院建筑系统研究分会.GB51039-2014综合医院建筑设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[4]中国建筑设计研究院.JGJ312-2013医疗建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[5]中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册：第四版[M].北京：中国电力出版社，2016.12.