医院电力安全技术措施的探索与研究

任 祺（上海市第十人民医院， 上海 200072）

0 引 言

十多年前，医院一旦发生意外情况导致停电，即使医疗设施设备落后，也可以正常运作，尤其对重要部门包括手术室、抢救室、重症监护室、消防、信息机房等实施应急保障供电。然而，随着我国智慧医院的建设和发展，现在无论哪个部门停电，医院的运行都会受到很大的影响。新时代的医院的应急保障供电需要逐渐实现全院覆盖，因为大量的精密医疗设备对电力安全保障提出了更高的需求。部分重点部门，尤其是手术室、重症监护室（ICU）、核磁共振室、数字减影血管造影检查室（DSA）等，因为属于生命支持抢救设备被不间断地使用，要求供电保障是全运营周期（即从科室开业直到停业为止）不间断平稳供电，一旦停电会对医疗安全造成严重的影响。

与此同时，就医的广大群众对医疗健康服务质量的要求也在不断提高。目前医患关系紧张，究其根源也是人们对医疗服务高需求与医疗现状得不到满足。十多年前，如医院停电，对医疗服务产生的影响，就医群众多数会理解，但如今，就医群众很难容忍医院因停电而影响到就医服务。因此，医院电力安全保障需要尽可能地实现零停电。

1 医院电力安全保障的需求分析

1.1 重要负荷部门的电力安全保障

医院常规对于急诊、监护病房、手术室、产房、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、电子计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、中心血库、直线加速加速器机房和治疗室、配血室和信息机房等的电力和照明，以及培养箱、低温冰箱、恒温箱的电源，均按一级负荷接入应急电源[1]；对于检验贵重设备、信息机房等，配置 UPS 不间断电源等电力安全保障措施。然而，近年来的实践证明，这些措施还不能够满足当今医院的电力安全保障的需求。因此，在设计重要负荷部门尤其是特别重要负荷部门的电力供电系统时，应充分考虑和制定电力安全保障方案，以防备类似情况及其他特殊情况的发生。

（1）现代医院应对急诊部用房等一级负荷部门的楼层配电柜采用双路低压电源供电，尤其要将监护病房、手术室、精密仪器设备等列为特别重要负荷部门，并实行特别电力安全保障措施。

（2）医院监护病房从开始营业起到整个病区关闭为止，始终有多台呼吸机等生命支持医疗设备同时连续运行。这就需要提供全运营周期平稳不间断的安全供电保障，以免发生一切计划外的停电事故。

（3）除了提供双路低压电源供电保障以外，楼层配电柜还应配有备用配电柜，监护病房应分区供电；向呼吸机等生命支持医疗设备供电的吊塔应采取双路间隔同时供电。例如，1 号、3 号、5 号吊塔接甲路供电线路，2 号、4 号、6 号吊塔接乙路供电线路，当其中一路供电线路发生故障或需要停电检修时，另外一路供电线路能提供供电，从而保障全运营周期的平稳不间断供电。此外，监护病房呼吸机等生命支持医疗设备还应配置 UPS 不间断电源；有条件的医院可以集中为呼吸机等生命支持医疗设备供电的线路配置在线式 UPS 不间断电源，以保障呼吸机等生命支持医疗设备的安全平稳供电[2]；同时，还应对 UPS 的电池容量进行监控，确保电池寿命正常。

1.2 医院用电负荷设计应考虑前瞻性冗余

根据《全国民用建筑工程设计技术措施》（2009 年版）电气部分规定，医院的用电负荷指标为 40 W/m2～ 70 W/m2，变压器装置指标为 60 W/m2～100 W/m2，但该用电负荷指标对于当今的医院已不适用[3]。由于当今医院大量使用医疗设备和自动化、智能化系统，极大地增加了用电负荷且呈不断增长趋势，因而医院的用电负荷设计应考虑足够的前瞻性冗余，尤其是大型医院的用电负荷指标至少要达到 120 W/m2。如果医院计划配置大量放疗设备（用电负荷非常大），必须对放疗设备用电负荷进行核算；如果放疗设备用电负荷超过 40 W/m2，超过部分就要另外增加。

在考虑对用电负荷增加冗余，实行“开源”的同时，还需要对使用中的负荷进行合理规划，做到“节流”。医院应建设完善的电力监控设备，有效分析电力使用负荷情况，制定合理的用电方案，确保医院的电力设施能最大限度地达到使用效能。

近年来，随着我国科技和工业制造水平的快速发展，许多电力系统建设设备和材料，包括变压器、发电机、不间断电源、配电设备乃至线材等都呈现出大幅度降价趋势，从而使得电力安全建设的投资成本大幅度下降。因此，在新时代下，面对电力系统的这些新供需特点，包括供电安全保障的更高需求和设备、材料等投资成本的大幅度下降，医院实施电力安全建设需要有新思路。

2 医院电力安全建设技术措施

2.1 常规技术方案

2.1.1 采用完全独立的双高压供电线路及变压器

目前，国家供电电网对二级以上医院基本实现了引自两个区域降压变压器的两路 10 kV 供电。两路供电形式有两种，具体介绍如下。

（1）两路 10 kV 供电线路经过高压环网柜，再接到一组或两组医院变压器。这种供电形式的优点是医院只需配备一组医院变压器，可节省投资成本，但存在供电安全保障缺陷。高压环网柜或者医院变压器一旦出现故障，就会导致停电事故。使用这种双向供电方式的隐患是高压环网柜发生故障，导致医院近 2 h 的能源事故，需要能源部门加急赶到现场进行维修。

（2）两路 10 kV 供电线路分别接到两组独立医院变压器并同时供电，在低压端实现供电相互备份。这种供电形式要求医院配有两套独立的变压器，会增加投资成本。但这种供电方式可以弥补能源供应安全的缺陷，即使其中一条电源线或一组变压器发生故障，医院也不会发生停电事故，供电还会更加稳定。

因此，笔者建议，新建或改建的医院采用第二种供电形式，建立起完全独立的双高压供电线路及变压器供电系统，以提高医院的供电安全保障水平。

2.1.2 应急供电系统发电机功率覆盖全院重要负荷

目前，多数常规二级以上医院配有自己的应急柴油发电机。然而，有一部分医院的建设项目往往还是按照老思路，为了节省投资成本，对应急供电柴油发电机的配置仅考虑覆盖手术室、抢救室、重症监护室、消防、信息机房、电梯等常规的应急供电部门。事实上，当今医院的每一个部门包括后勤保障部门等都已经高度信息化和智能化，都离不开电力，一旦医院发生停电事故，不仅无法提供门急诊服务，而且就连出入口也会陷入瘫痪状态，对医疗、生产和安全等各方面都会造成影响。因此，医院自备柴油发电机的应急供电功率负荷应满足覆盖全院重要用电负荷。值得注意的是，发电机房通常设在地下室，如果自备柴油发电机功率不足，日后需要增加功率，就会遇到空间受限等诸多困难，因而在医院新建或改建过程中必须考虑增加用电负荷的冗余。

2.2 运用智能管控平台实现安全高效管理

当今医院的电力安全建设，既可通过强电的冗余设计来保障，又可凭借智能管控来实现运行过程的安全保障工作。例如，某医院科创中心建设项目涉及大量精密仪器和实验数据，对电力安全和电能质量有着严格的要求，除了使用独立双电源及不间断电源应急电源以外，还配套设计了智能管控平台加以管理，实现了关键回路供电安全系统、用电质量监测系统和智能化管理系统的大集成。具体如下。

2.2.1 主回路配电

在回路上安装智能配电设备和高性能电力监测仪器，可对主回路电力参数进行实时监测，及时掌握危害较大的电压骤降和谐波干扰等情况，避免发生停电事故。同时，凭借电力监控软件平台，实现故障快速定位和电力隐患预警，并对主回路配电设备老化情况进行监控，全面保护从供电回路到配电设备的环境安全。

2.2.2 用电质量监控

（1）进行现场空气品质监测，即对室内温度、湿度、二氧化碳浓度等空气参数进行实时监测，并实时显示在现场墙装显示屏上，当出现参数超标或超标风险时及时进行报警和预警。

（2）利用电力监视设备实时采集大楼的电能消耗情况，并结合大楼中的机电设备和室内外环境参数进行综合分析，从而有效判断能耗的使用情况，并进行能效管理。

（3）界面显示分为三个层级：顶层为分析结论显示，即通过基础算法汇总对电能质量监测、空气质量监测和能效管理的运行参数以百分制方式进行显示；中层为各区域运行状态显示，可直观地掌握各区域的运营情况；底层为各系统运行状态显示，通过各个机电系统的监控，有效保证医院电力的正常运营。

2.2.3 智能管控平台

该智能管控平台应具有同时在 PC 端、大屏显示端和移动端进行运维管理的功能；能及时推送关键故障和预警报告，定期推送常规故障及预警报告，具备完整的故障回溯功能；各系统数据应具有回溯功能，并且对电力、环境、能效数据应做到可横向对比查看，以便判断和分析出现问题的原因。该智能管控平台将基于设备的故障排查提升到对配电网络系统的整体分析，可以确保配电系统的正常运行，并保障电能管理系统采集到的数据可靠。无论是验证新扩展的系统，还是审查已经存在多年的设备，都可以根据其内嵌的高级分析引擎，提出更正和优化系统的建议。

3 结 语

由于建筑设计师往往对医院的供电特殊需求缺乏了解，因而他们只能根据相关规范为医院设计电力系统。随着我国社会经济的高速发展，一些规范刚制定不久就已落后于新的发展需求，加上设计师往往带着控制投资成本的思路低限配置规范指标，此外，医院基础设施和临床部门往往对能源设计缺乏认识，导致医院能源系统的设计存在缺陷，不能满足当今医院的能源安全需求。

由此看来，对于有基础设施项目或需要优化和更新能源系统的医院，其基建部门、综合后勤部门和临床部门应加强沟通，进一步关注能源系统的安全性和预期的冗余度，从电气设计、生命安全、信息通信技术、病房设计和能效管理等多个方面，搭建一体化设计架构，为病患、医护人员及医院大型设备建立起一个友好、安全的系统环境。