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摘要：从白石医院电气设计中的负荷计算、变配电系统、谐波治理、剩余电流保护的取值和接地等内容中谈及个人的经验做法及需要注意的相关设计内容，为电气设计人员做更安全更合理的医院设计作参考和借鉴。
关键词：综合医院；手术室；用电；医疗仪器；谐波含量；专用稳压器
1 概述
综合医院的电气设计在民用建筑电气设计中是较为复杂的，有些是其他民用建筑电气设计没有涉及到的，以下就以江门市蓬江区白石医院的电气设计为案例，谈下综合医院的一些设计及需要注意的地方。白石医院项目是一个三级甲等综合医院，本期建设为医技住院楼，总建筑面积63436平方米，内部功能包含急诊、医技（放射、超声、功能检查、内镜、检验中心等）、各科室病房、手术部、重症监护病房、行政办公等。该建筑为一类高层建筑。
2 负荷等级及负荷取值
医院的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、自动灭火系统、应急照明和电动防火卷帘等消防设备用电；急诊部、ICU、手术部、检验室、监护病房、治疗室及配血室、核磁共振等重要医疗设备用电、客梯用电等属于一级负荷；除了一级负荷外的其他手术室空调系统用电，一般诊断用CT、X光机等用电属于二级负荷；普通照明、中央空调、园林绿化、泛光照明等用电属于三级负荷。在这里需要注意的是客梯的负荷等级，如果按规范二级医院以上的客梯用电是属二级负荷，但需要结合该建筑物是属哪类建筑，本项目是一类高层建筑，其中客梯用电是一级负荷，那么负荷级别就应按最高者确定。综合医院的负荷取值比较琐碎，综合医院里有许多医疗设备，包括放射科、供应中心、检验科、手术室等的设备专业性很强，一般由甲方提供设备用电负荷值。但通长甲方委托专业公司做的设计滞后于建筑设计，所以有些设备的功率还不能确定，那么设计时应该怎样确定设备功率，满足专业公司的深化设计，以下谈谈个人的经验做法；
2.1放射科的大型设备：如核磁共振MR机、CT机、X光机、数字减影血管造影DSA机等这些设备，用电一般都比较大，且医院需求不同，设备的容量差别也很大，如DSA机设备容量15KW～150KW都有，所以这些大型设备应该要求甲方提供；
2.2供应中心：供应中心也是有好多用电设备，且部分设备用电也不小，有脉动真空灭菌器（约5KW）、等离子灭菌器（约5KW）、全自动清洗机（约17～30KW）、干燥柜（约11KW）。以上这些设备因作用的容积不同、生产厂家不同，设备功率有差异甚至很大，尤其是灭菌器一般都是采用蒸汽，如果医院没有蒸汽锅炉，就需要设置电蒸汽发生器（约60KW），用电量就大很多。如果没有准确的工艺资料时，一般按160W～200W每平米估算，面积大且采用电蒸汽发生器的按800 W每平米估算。
2.3在甲方没提供手术室用电时，一般手术室的用电可按《医院洁净手术部建设标准》第六章37条及《工业与民用配电设计手册》的第二章第七节第四点，手术室容量应不小于8KVA，重要的手术室可加大到12KVA，
2.4检验科的设备单台功率不会很大，但检验科的设备数量比较多，比如高压灭菌锅、清洗机、冰箱、化学分析仪、全自动细胞制片机、微量元素检测仪、空气压缩仪、辐照仪等等，而且新型的检测设备层出不穷，这么多设备需要使用那些是使用方才能确定，在设计期间很难得到相关的用电资料，所以一般按60～90W每平米用电估算。
3 变配电系统
随着科学技术的不断发展，医院的用电设备越来越多、越来越精密，对用电要求也越来越高。为了确保医院的供电安全性、可靠性，像白石医院这样的三级医院的供电方式可采用两路10KV电缆（来自不同变电站的电源）专线供电，自备柴油发电机，重要设备末端采用UPS或EPS供电。此类适合三级医院。其中柴油发电机可根据实际情况设置，如果甲方考虑节省投资，可以不设。综合医院放射科有不少大型医疗设备，这些设备对电源质量要求较高，如果在成像期间出现电压波动，会影响成像质量。按《工业与民用配电设计手册》的第二章第七节第四条建议设置专用变压器。这是按规范JGJ16-92中第10.10.5条来的，但新版的JGJ16-2008中这条已经取消了。根据某医院变压器的运行情况，放射科设置了一台630KVA变压器，因放射科医疗设备都是诊断用的，属于断续工作用电设备，最大用电负荷是瞬时负荷，在病人多时电流会大些，但一般不会超过30%的满载电流，而另一台供空调的变压器是经常满载，变压器轻载或满载是效率低，不节能。如果当地供电质量好，或设置医疗设备专用稳压器，并采用专用回路供电，这样和其它小功率设备共用一台变压器是没问题的，且变压器容量大些也有利于减小电源内阻，保证医疗设备的正常工作。
4 谐波治理
目前，医疗建筑中采用了很多医疗仪器用于对病人的诊断和治疗，这些设备通常包含有大量的开关设备、整流设备、单相设备等。另外，医疗建筑物大量的荧光灯负载及变频器负载，这些都会在医院电网系统中产生高次谐波。谐波污染对电力系统的危害非常严重，会严重影响电气设备的正常工作，是电容器发生故障，甚至造成谐振，导致继电保护和自动控制裝置出现误动作，造成电子计算机及控制设备故障，使仪表和电能计量出现误差，变压器等电气设备由于过大的谐波而产生附加损耗而引起过热加速绝缘介质老化，导致绝缘损坏。因此，在医院中制定合理的谐波滤波方案，对医院配电系统的稳定，提高用电效率，保证医院内部医疗仪器的的正常使用，都是非常重要的。
以下是装设有源电力滤波器的谐波治理方案：
方案一：针对典型谐波源医疗设备采取局部谐波补偿，每台重点谐波源型医疗设备配置一套有源电力滤波器。这种方案特点：采用局部末端补偿方式，最大限度的消除非线性负载产生的谐波电流，降低因负载谐波电流造成的谐波电压畸变率，有效消除非线性负载产生的谐波对变压器、电力电缆、无功补偿等设备的危害，防止谐波进入上一级配电系统。适合场合：大容量典型谐波源负载的就地谐波治理，如CT机，核磁共振设备，大型变频中央空调或水泵。 方案二：针对低压配电变压器的总体谐波补偿，每台配电变压器低压进线安装一套有源电力滤波器。这种方案特点：针对配电变压器进行总体谐波补偿，相比局部治理方式更经济的措施，有效消除非线性负载产生的谐波对变压器，无功补偿设备等的危害，防止谐波进入上一级配电系统。适合场合：针对容量小而数量大的谐波源负载的谐波治理，如小容量医疗设备，电脑，荧光灯，其他办公设备等。
5 剩余电流保护的取值
普通病房床头及治疗室的插座流过人体电流的摆脱值是10mA，对于普通病人来说，受到这样的电击病人是可以摆脱或是求救的，而流过人体电流心室的纤维性颤动和值是30 mA，如果大于30 mA人就有可能被电击死亡，因此普通病房床头及治疗室的插座配电采用额定剩余动作电流为30 mA的RCD是可行的。规范16895.24-2005中第710.413.1.3条明确规定“TN系统在一类医疗场所中额定电流不大于32A的终端回路，应采用最大剩余动作电流为30 mA的剩余电流动作保护器。”病房和治疗室都属于一类医疗场所，所以选择30 mA的RCD也是有规范依据的。
6 接地
按照规范JGJ16-2008第12.8.7条“医疗及诊断电气设备应根据使用功能要求采用保护接地、功能接地、等电位联结或不接地形式。”的要求，几种接地看试简单，具体做法却争议不断。在一栋综合医院内各种接地采用共用接地体，这是不容置疑的，对此也有很多论述，但功能接地的引下部分却有不同做法：有直接利用柱内钢筋引下的，也有采用专用铜芯绝缘导线以干线的方式集中引下的，其实这三种方式可以应用于不同部位。
由于现在医院及设备厂家对大型医疗设备的接地要求很高，而大楼内的钢筋都是相互连通的，其他部位的设备漏电、电磁波的感应、雷电流的感应等，或多或少会对医疗设备产生影响，因此不建议对大型医疗设备的功能接地利用柱内钢筋引下。为避免干扰，接地线越短越好，同时大型医疗设备都分别在房间独立运行，没有做一点接地的必要，因此建议其接地线参照规范GB/T 50314-2006的第3.7.6条的要求，采用专用铜芯绝缘导线分别直接引下与接地体连接。但手术室、治疗室、病房内功能接地点的数量太多、分布位置太广，这些部位的医疗设备较小，对接地要求不高，如每点直接引下投资太大，施工也难，完全可以按区域设置接地干线，因此普通病房内的功能接地是可以直接利用柱内钢筋引下的，这样可以节省投资。
7 结语
醫院是一个专为病人服务的机构，针对病人这样特殊人群，医院电气系统由于功能与其他建筑不同而显示出其特殊性，医院电气系统的安全可靠性是医院用户的首要需求，因此，为医院用户配置安全可靠的电气系统是具有重要的责任和价值的。
参考文献：
[1] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 中国建筑工业出版社 2008
[2] GB 50333-2002 医院洁净手术部建筑技术规范 中国计划出版社 2002
[3] JGJ 49-88 综合医院建筑设计规范 中国计划出版社 1988
[4] GB16885.24-2005 建筑物电气装置 第7-710部分；特殊装置或场所的要求医疗场所 中国标准出版社 2005
[5] GB/T50314-2006 智能建筑设计标准 中国计划出版社 2006
[6] 低压电气装置的设计安装与检验（第三版） 中国电力出版社 2012
[7] 洁净手术部建设实施指南 科学出版社 2004
关键词：综合医院；手术室；用电；医疗仪器；谐波含量；专用稳压器
1 概述
综合医院的电气设计在民用建筑电气设计中是较为复杂的，有些是其他民用建筑电气设计没有涉及到的，以下就以江门市蓬江区白石医院的电气设计为案例，谈下综合医院的一些设计及需要注意的地方。白石医院项目是一个三级甲等综合医院，本期建设为医技住院楼，总建筑面积63436平方米，内部功能包含急诊、医技（放射、超声、功能检查、内镜、检验中心等）、各科室病房、手术部、重症监护病房、行政办公等。该建筑为一类高层建筑。
2 负荷等级及负荷取值
医院的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、自动灭火系统、应急照明和电动防火卷帘等消防设备用电；急诊部、ICU、手术部、检验室、监护病房、治疗室及配血室、核磁共振等重要医疗设备用电、客梯用电等属于一级负荷；除了一级负荷外的其他手术室空调系统用电，一般诊断用CT、X光机等用电属于二级负荷；普通照明、中央空调、园林绿化、泛光照明等用电属于三级负荷。在这里需要注意的是客梯的负荷等级，如果按规范二级医院以上的客梯用电是属二级负荷，但需要结合该建筑物是属哪类建筑，本项目是一类高层建筑，其中客梯用电是一级负荷，那么负荷级别就应按最高者确定。综合医院的负荷取值比较琐碎，综合医院里有许多医疗设备，包括放射科、供应中心、检验科、手术室等的设备专业性很强，一般由甲方提供设备用电负荷值。但通长甲方委托专业公司做的设计滞后于建筑设计，所以有些设备的功率还不能确定，那么设计时应该怎样确定设备功率，满足专业公司的深化设计，以下谈谈个人的经验做法；
2.1放射科的大型设备：如核磁共振MR机、CT机、X光机、数字减影血管造影DSA机等这些设备，用电一般都比较大，且医院需求不同，设备的容量差别也很大，如DSA机设备容量15KW～150KW都有，所以这些大型设备应该要求甲方提供；
2.2供应中心：供应中心也是有好多用电设备，且部分设备用电也不小，有脉动真空灭菌器（约5KW）、等离子灭菌器（约5KW）、全自动清洗机（约17～30KW）、干燥柜（约11KW）。以上这些设备因作用的容积不同、生产厂家不同，设备功率有差异甚至很大，尤其是灭菌器一般都是采用蒸汽，如果医院没有蒸汽锅炉，就需要设置电蒸汽发生器（约60KW），用电量就大很多。如果没有准确的工艺资料时，一般按160W～200W每平米估算，面积大且采用电蒸汽发生器的按800 W每平米估算。
2.3在甲方没提供手术室用电时，一般手术室的用电可按《医院洁净手术部建设标准》第六章37条及《工业与民用配电设计手册》的第二章第七节第四点，手术室容量应不小于8KVA，重要的手术室可加大到12KVA，
2.4检验科的设备单台功率不会很大，但检验科的设备数量比较多，比如高压灭菌锅、清洗机、冰箱、化学分析仪、全自动细胞制片机、微量元素检测仪、空气压缩仪、辐照仪等等，而且新型的检测设备层出不穷，这么多设备需要使用那些是使用方才能确定，在设计期间很难得到相关的用电资料，所以一般按60～90W每平米用电估算。
3 变配电系统
随着科学技术的不断发展，医院的用电设备越来越多、越来越精密，对用电要求也越来越高。为了确保医院的供电安全性、可靠性，像白石医院这样的三级医院的供电方式可采用两路10KV电缆（来自不同变电站的电源）专线供电，自备柴油发电机，重要设备末端采用UPS或EPS供电。此类适合三级医院。其中柴油发电机可根据实际情况设置，如果甲方考虑节省投资，可以不设。综合医院放射科有不少大型医疗设备，这些设备对电源质量要求较高，如果在成像期间出现电压波动，会影响成像质量。按《工业与民用配电设计手册》的第二章第七节第四条建议设置专用变压器。这是按规范JGJ16-92中第10.10.5条来的，但新版的JGJ16-2008中这条已经取消了。根据某医院变压器的运行情况，放射科设置了一台630KVA变压器，因放射科医疗设备都是诊断用的，属于断续工作用电设备，最大用电负荷是瞬时负荷，在病人多时电流会大些，但一般不会超过30%的满载电流，而另一台供空调的变压器是经常满载，变压器轻载或满载是效率低，不节能。如果当地供电质量好，或设置医疗设备专用稳压器，并采用专用回路供电，这样和其它小功率设备共用一台变压器是没问题的，且变压器容量大些也有利于减小电源内阻，保证医疗设备的正常工作。
4 谐波治理
目前，医疗建筑中采用了很多医疗仪器用于对病人的诊断和治疗，这些设备通常包含有大量的开关设备、整流设备、单相设备等。另外，医疗建筑物大量的荧光灯负载及变频器负载，这些都会在医院电网系统中产生高次谐波。谐波污染对电力系统的危害非常严重，会严重影响电气设备的正常工作，是电容器发生故障，甚至造成谐振，导致继电保护和自动控制裝置出现误动作，造成电子计算机及控制设备故障，使仪表和电能计量出现误差，变压器等电气设备由于过大的谐波而产生附加损耗而引起过热加速绝缘介质老化，导致绝缘损坏。因此，在医院中制定合理的谐波滤波方案，对医院配电系统的稳定，提高用电效率，保证医院内部医疗仪器的的正常使用，都是非常重要的。
以下是装设有源电力滤波器的谐波治理方案：
方案一：针对典型谐波源医疗设备采取局部谐波补偿，每台重点谐波源型医疗设备配置一套有源电力滤波器。这种方案特点：采用局部末端补偿方式，最大限度的消除非线性负载产生的谐波电流，降低因负载谐波电流造成的谐波电压畸变率，有效消除非线性负载产生的谐波对变压器、电力电缆、无功补偿等设备的危害，防止谐波进入上一级配电系统。适合场合：大容量典型谐波源负载的就地谐波治理，如CT机，核磁共振设备，大型变频中央空调或水泵。 方案二：针对低压配电变压器的总体谐波补偿，每台配电变压器低压进线安装一套有源电力滤波器。这种方案特点：针对配电变压器进行总体谐波补偿，相比局部治理方式更经济的措施，有效消除非线性负载产生的谐波对变压器，无功补偿设备等的危害，防止谐波进入上一级配电系统。适合场合：针对容量小而数量大的谐波源负载的谐波治理，如小容量医疗设备，电脑，荧光灯，其他办公设备等。
5 剩余电流保护的取值
普通病房床头及治疗室的插座流过人体电流的摆脱值是10mA，对于普通病人来说，受到这样的电击病人是可以摆脱或是求救的，而流过人体电流心室的纤维性颤动和值是30 mA，如果大于30 mA人就有可能被电击死亡，因此普通病房床头及治疗室的插座配电采用额定剩余动作电流为30 mA的RCD是可行的。规范16895.24-2005中第710.413.1.3条明确规定“TN系统在一类医疗场所中额定电流不大于32A的终端回路，应采用最大剩余动作电流为30 mA的剩余电流动作保护器。”病房和治疗室都属于一类医疗场所，所以选择30 mA的RCD也是有规范依据的。
6 接地
按照规范JGJ16-2008第12.8.7条“医疗及诊断电气设备应根据使用功能要求采用保护接地、功能接地、等电位联结或不接地形式。”的要求，几种接地看试简单，具体做法却争议不断。在一栋综合医院内各种接地采用共用接地体，这是不容置疑的，对此也有很多论述，但功能接地的引下部分却有不同做法：有直接利用柱内钢筋引下的，也有采用专用铜芯绝缘导线以干线的方式集中引下的，其实这三种方式可以应用于不同部位。
由于现在医院及设备厂家对大型医疗设备的接地要求很高，而大楼内的钢筋都是相互连通的，其他部位的设备漏电、电磁波的感应、雷电流的感应等，或多或少会对医疗设备产生影响，因此不建议对大型医疗设备的功能接地利用柱内钢筋引下。为避免干扰，接地线越短越好，同时大型医疗设备都分别在房间独立运行，没有做一点接地的必要，因此建议其接地线参照规范GB/T 50314-2006的第3.7.6条的要求，采用专用铜芯绝缘导线分别直接引下与接地体连接。但手术室、治疗室、病房内功能接地点的数量太多、分布位置太广，这些部位的医疗设备较小，对接地要求不高，如每点直接引下投资太大，施工也难，完全可以按区域设置接地干线，因此普通病房内的功能接地是可以直接利用柱内钢筋引下的，这样可以节省投资。
7 结语
醫院是一个专为病人服务的机构，针对病人这样特殊人群，医院电气系统由于功能与其他建筑不同而显示出其特殊性，医院电气系统的安全可靠性是医院用户的首要需求，因此，为医院用户配置安全可靠的电气系统是具有重要的责任和价值的。
参考文献：
[1] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 中国建筑工业出版社 2008
[2] GB 50333-2002 医院洁净手术部建筑技术规范 中国计划出版社 2002
[3] JGJ 49-88 综合医院建筑设计规范 中国计划出版社 1988
[4] GB16885.24-2005 建筑物电气装置 第7-710部分；特殊装置或场所的要求医疗场所 中国标准出版社 2005
[5] GB/T50314-2006 智能建筑设计标准 中国计划出版社 2006
[6] 低压电气装置的设计安装与检验（第三版） 中国电力出版社 2012
[7] 洁净手术部建设实施指南 科学出版社 2004