大型醫(yī)療設(shè)備電氣深化設(shè)計淺談

中國人民解放軍總醫(yī)院腫瘤中心大樓歷經(jīng)2年的時間終于落成使用了，它是目前國內(nèi)乃至亞洲最先進(jìn)的腫瘤治療中心，地下二層地上15層建筑面積3.5萬平米的單體內(nèi)，擁有26套大型醫(yī)療設(shè)備（回旋加速器、斷層加速器、DSA、PET/CT、DR、高頻熱療機(jī)、模擬定位機(jī)、后裝等等），其中有10臺設(shè)備是國內(nèi)第一次引進(jìn)，作為該工程電氣專業(yè)的主設(shè)計，每臺設(shè)備都伴隨著與眾多國際設(shè)備廠家的配合、交流、設(shè)計、確認(rèn)、再設(shè)計、出圖施工、配合、調(diào)試的步驟，過程雖然艱辛，但收獲頗豐，看到一臺接一臺的設(shè)備順利投入使用，接待病人服務(wù)于社會的場景，那種感覺無法言表。只是想把自己在配合深化設(shè)計中的一些技術(shù)收獲做些總結(jié)，以供同行參考。

　　大型醫(yī)療設(shè)備的電氣設(shè)計要求，會因生產(chǎn)廠家的不同而有差異，設(shè)計的關(guān)鍵還在于和設(shè)備廠家專業(yè)工程師的溝通交流，英文資料的正確理解，真正的了解設(shè)備的安裝流程與工作原理。下面就設(shè)計中的技術(shù)重點與難點做如下論述。

　　一、現(xiàn)場配電箱

　　設(shè)備主機(jī)必須配有專用現(xiàn)場配電箱，該配電箱以及與其相連的通斷開關(guān)（EAT）和應(yīng)急開關(guān)（AT）必須在裝機(jī)前安裝到位。輔助設(shè)備以及其它用電設(shè)施(如照明、空調(diào)等)的電源應(yīng)由醫(yī)院的公共電網(wǎng)提供，它們的控制開關(guān)和保護(hù)電路可安裝在現(xiàn)場配電箱內(nèi)，但絕對不允許現(xiàn)場配電箱給其供電。

　　下面是腫瘤中心DSA設(shè)備配電箱內(nèi)主機(jī)供電回路的電路原理：

　　系統(tǒng)電源符合國家規(guī)范，電壓380V，最大偏差不得超過10%。頻率50Hz，最大偏差不得超過0.5Hz 。相間電壓間的最大偏差不得超過最小相電壓的2%。設(shè)備最大功率為171KVA，連續(xù)功率20KVA，功率因數(shù)0.9；設(shè)備最大瞬間峰值電流為289A，連續(xù)電流為31A，可以采用斷路器額定電流為160A的空開進(jìn)行保護(hù)。設(shè)備要求專線供電。三相線標(biāo)明相序后與PE線一并引入配電柜。進(jìn)線電纜必須采用多股銅芯線，接入柜內(nèi)額定電流為160A的斷路器，且電纜顏色和斷路器規(guī)格必須符合標(biāo)準(zhǔn)電氣安裝手冊之規(guī)定。配電柜必須具備防開蓋鎖定功能，以確保電氣安全作業(yè)之需。配電柜緊急斷電按鈕需安裝在操作間中操作臺旁的墻上，便于操作人員在發(fā)生緊急情況時切斷系統(tǒng)電源。

　　二、系統(tǒng)供電電纜

　　從變壓器到現(xiàn)場配電箱最好配置專用電力電纜，且必須為銅芯電纜。在此電力電纜上不準(zhǔn)接入大功率電感性負(fù)載，如空調(diào)，電梯，冷凍機(jī)等，以避免設(shè)備起停時引起的干擾。為了保證電源線內(nèi)阻值符合上表中的要求，必須根據(jù)電纜的實際鋪設(shè)長度、變壓器輸出端的內(nèi)阻值以及現(xiàn)場配電箱的自身內(nèi)阻值，計算出所鋪電纜的最小截面積，鋪設(shè)長度越長、變壓器輸出端和現(xiàn)場配電箱的內(nèi)阻值越高，電纜截面積就要求越大。電纜截面積選擇可按下面經(jīng)驗公式計算：

電纜截面積A＝（2×鋪設(shè)長度）/（56×電纜自身阻值）。

　舉例：實測到：電纜實際鋪設(shè)長度為 100m，變壓器輸出端的內(nèi)阻值為0.060 千歐姆?，現(xiàn)場配電箱自身的內(nèi)阻值為0.030 千歐姆。

　　那么：電纜自身最大允許阻值＝0.11-0.06-0.03=0.02?。電纜截面積A＝（2×100）/（56×0.02）=178.5，故電纜截面積應(yīng)至少為185mm2。

　　三、照明要求

　　最好是由恒定的熒光燈照明和可調(diào)的白熾燈照明相結(jié)合的系統(tǒng)形式，以滿足病人的舒適感和方便工作人員的操作。下面還是以腫瘤中心DSA為例，建議采用以下照明方案：

　　四、采用共用接地系統(tǒng)和等電位連接

　　在設(shè)計前期，設(shè)備廠家均會要求單獨(dú)接地，我們應(yīng)該理解為該設(shè)備至接地鋼板的接地線上不該再接其它設(shè)備，以免干擾。而不是單獨(dú)打接地極。當(dāng)我們遇到有的廠家固執(zhí)的要求單獨(dú)打接地極，不采納我們共用接地時，我應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行分析解釋。

　　1. 國際標(biāo)準(zhǔn) IEC61312—1. 美國電氣法規(guī)(NEC). 我國防雷規(guī)范（第6.3.3條和6.3.4條）均規(guī)定采用共用接地系統(tǒng)和等電位連接。

　　2. 在采用共用接地系統(tǒng)的建筑物內(nèi)的電子設(shè)備, 要設(shè)置單獨(dú)接地是困難的。因為設(shè)備外殼,整個建筑物的金屬構(gòu)件, 鋼筋、電氣保護(hù)接地系統(tǒng)都接入共用接地系統(tǒng)。 要想從電子設(shè)備單獨(dú)引出(功能)接地線到室外單獨(dú)接地極, 且要與上述共用接地系統(tǒng)完全隔離以避免反擊過電壓是困難的。

　　3. 單獨(dú)的專用接地線在高頻(信息設(shè)備的工作頻率)情況下, 阻抗很大, 故要求電阻小是無意義的。 因為在自諧振條件下專用接地線阻抗無窮大, 相當(dāng)于斷開, 成為一根天線, 反使設(shè)備接受干擾信號。

　　4. 單獨(dú)接地不利于過電壓保護(hù)。

　　5. 在TN—S系統(tǒng)情況下不必?fù)?dān)心工頻電流噪音干擾電子設(shè)備(PE和N是分開的, PE平時不帶電流)。在電子設(shè)備較多之處, 應(yīng)采用鋼管和封閉鋼線槽敷線, 以避免單相接地短路電流較多地流過共用接地系統(tǒng), 引起對電子設(shè)備的干擾。