【摘 要】 医院手术室的电气设计要求将电气设备的功能性和安全性高度融合。针对手术室的负荷等级、配电系统、灯具设置、等电位联结等方面提出相应的电气设计方案。 【关键词】手术室 配电 负荷等级 配电系统 电位联结
一、手术部供电设计
手术部是医院中供配电要求最高的场所之一。电动手术床根据 GB50052-95《供配 电系统设计规范》第 2.0.1 条有关负荷分级的要求，重要的或施行大型或 复杂手术的手术室为一级负荷中特别重要负荷。 与国际电工委员会 （IEC） 的有关标准接轨， 《综合医院设计规范》 新编 在这个方面更加明确而具体， 规定手术室属于 2 类场所，即“需要与患者体内（心脏或接近心脏部位） 接触以及电源中断危及患者生命的电气装置工作场所”， 故障情况下断电 自动恢复的时间应不大于 0.5 秒即停电时间 t≤0.5s，实际工程中一般采 用 UPS 设备来满足此要求。 综合医院一般都配置手术部，数量从几间至几十间手术室不等，而且 发展的趋势越来越大，如笔者最近设计的某外科大楼工程手术室已达 48 间的规模。再综合考虑医院中大量存在其它重要负荷如急诊处置、抢救、 危重监护病房、DSA、血液透析、产房及消防报警和灭火设备等，一般均 设置自备柴油发电机作为医院应急电源以满足规范要求。 所以医院工程的 较常用的供电设计为：双路市电（一般采用 10kV 电源）满足正常供电要 求，再以柴油发电机组满足应急供电要求，手术室、ICU、CCU、产房及婴 儿病房等一级负荷中特别重要负荷设置 UPS 装置电源以满足 t≤0.5s 的要 求。由于发电机能在 t≤15s 内自动启动，所以 UPS 电源的蓄电池标准配 置为 15min 或 10min 即可以满足要求。 门诊手术室或要求比较低的简单手术室也可以不设置 UPS，但这时一 般采用配置应急蓄电池的手术无影灯， 能够在故障停电情况下确保施行简 单手术。 从 UPS 设备的配置方式角度，手术部的电气设计一般有两种方式：分 布式和集中式，分布式适用于中小型手术部，是比较常用的方式，即每个手术室均配 置一个 UPS 及相应配电装置。 单个 UPS 的容量较小但全部加起来总容量高， 工程上常用的配置是 10kVA/间。设计应注意配电小间面向清洁走廊，这 样正常工作或维护和检修时减少对洁净区的影响。
这个设计的特点是： 1. 供电可靠性较高、UPS 发生故障的情况下影响面小，但维护工作量 大，对手术部影响大。一般 UPS 使用几年后的维护工作量逐渐增大，需要 进入手术部维护或检修，对手术部门的正常工作会产生影响，尤其是 UPS 设备的电池组是薄弱环节，性能不稳定，使用寿命短，给管理部门带来大 量维护更换等工作； 2. 配电小间因放置 UPS 设备需要较大面积，占用了手术室的有效面 积，而且 UPS 发热大增加了空调及通风需求。要很好地解决多点分散的 UPS 通风及降温问题在工程上是困难的。所以规模比较大的手术部多采用 UPS 设备集中设置。 集中式方式的特点是：可靠性高、经济性好、维护管理方便、基本不 对手术部产生影响。一般在靠近手术部或邻层的位置设大容量 UPS 站，考 虑到同时系数，UPS 的总配置容量比分布式系统小，可节省总投资，不但 经济而且可靠性也高。集中式 UPS 系统有两种方式： 1．UPS 设一组或多组，每组承担一部分负载。为了提高供电可靠性， UPS 采用多组设置可以减少检修或故障时的影响面，如图 2 所示。 2． 另一种集中式 UPS 系统是采用 n+1 方式的冗余并联式 UPS 系统 （手 术部一般采用 1+1 方式），即所谓“一用一备”热备用 UPS 系统，两台 UPS 均能为 100%手术负荷供电。理论上两组 UPS 同时故障的概率极小，当 一台 UPS 设备维修或故障时另一台仍可持续供电不受影响，可靠性极高， 但一次投资大，设备总容量比分布式系统更大。这种系统在发达国家较为 常用。 因为 UPS 站在手术部洁净区域外独立设置，集中式能很好解决 UPS 的 维护问题而不直接对手术部产生影响； 而且集中设置有利于解决 UPS 设备 空调和通风， 分布式供电 UPS 发生故障率高的原因之一就在于不能很好解 决通风问题。
二、手术部配电及照明设计
手术部配电设计一般分成两个相对独立的系统：手术室配电系统和手术部净化空调配电系统。净化空调配电系统将在下面的章节专门讨论，手 术室配电设计最突出的特点是采用了医用 IT 不接地系统，UPS 设备以后 的配电系统一般如下图 3 所示。 根据规范要求：2 类医疗场所中，外科手术和其他位于患者周围的电 气装置均应采用医用 IT 系统，且医用 IT 系统必须配置绝缘监视器，当系 统线路绝缘电阻减少到 50 kΩ 时能够声光警报。系统保证了供电高度可 靠性和手术用电安全性，IT 系统发生单相接地故障时按 TN 或 TT 系统运 行，不要求停电，只有发生第二次接地故障时才要求断电；而绝缘监视器 能声光警报提示及时排除第一次接地故障，恢复 IT 系统运行，所以 IT 系统供电可靠性很高。 IT 系统另一优点是用电安全性。 系统正常运行时只有极小的对地电容 泄漏电流，为 ?A 级，IT 系统发生第一次接地故障后，非故障相电容性泄 漏电流还是 ?A 级的，所以施行心脏手术时即便发生一次接地故障也不至 于产生微电击。而如果采用 TN 系统供电，发生接地故障时故障电流较大 （至少为 mA 级足以引起漏电保护开关动作） 足以对患者产生生命威胁， ， 所以 IT 系统的使用对术中患者有用电安全的保障。 医用 IT 系统通常采用单相变压器，其额定容量不应超过 10kVA。IT 变压器二次侧出线应采用双极空开。从供电可靠性和手术安全角度，变压 器一二次侧应设置过流保护， 规范要求过载保护应报警而不跳闸以保证手 术中患者的生命安全。医用 IT 变压器均有过载的声光报警功能，但市场 上单相空气开关 MCB 一般为热磁脱扣器， 过载下将在双金属片作用下跳闸 难以实现规范要求，所以 IT 变压器原副侧开关的整定电流宜有余量，在 变压器过载保护报警前不应动作跳闸。 另一个需要注意的问题是 IT 变压器的供电范围。一般每个手术室配 一个医用 IT 变压器，供电包括：医疗柱或吊塔及其配出设备、插座箱、 无影灯、恒温或冰柜、器械柜、手术信号及控制设备等，但手术室一般照 明光带、电动门和手术室辅助间的用电设备不在这个范围，详见图 3。有 时为了限制 UPS 的容量，也把这些负荷排除在 UPS 供电系统之外。 手术室的照明要求较高： 1．平均照度要求不低于 750lx，在医院各种场所为最高值； 2．手术室的洁净要求高，必须采用洁净灯具； 3．从照明性质看，因其特别重要，一般按一级负荷要求供电；
三、手术部净化空调配电设计
净化空调及通风对手术的正常进行非常重要，一般按一级负荷要求供 电： 即分别从两个配电变压器的母线上引一路电源且在净化机组配电房做 末端自动切换控制，保证在不失去全部市电的情况下总能坚持工作。 手术部净化空调用电量很大，往往除风机外还有电加热设备（主要夏 季用）和电加湿设备（冬季用），平均每间手术室的洁净空调用电的设备 容量约 20-30kW，用电总量远大于手术室的其它配电照明负荷，如果接入 应急柴油发电机系统将使应急电源系统膨胀 2-3 倍、 系统复杂且投资急增， 所以规范并没有提这么高的要求， 这些负荷不作为一级负荷中特别重要负 荷对待。条件有限情况下手术部净化空调也作为二级负荷设计。 净化空调机组与手术室一般一一对应设置，供电电源问题解决后其配 电设计比较简单。而且一般配电控制箱随机组成套供应，将电源送至各机 组配电箱即可。 需要注意，尽管手术部洁净空调重要，但区别于消防负荷，在手术部 发生火灾时应自动切除其电源，以满足消防规范要求。
四、手术室局部等电位连接设计
手术室局部等电位连接非常重要，是手术室设计的重要组成部分。已 经有很多论著详细介绍了等电位连接的重要性，这里不再重复。具体阐述 手术室局部等电位连接的做法。 为使下列装置达到等电位，在手术室内应设置辅助医用等电位连接母 排或端子箱，等电位连线将下列装置与等电位母排连接，而且等电位母排 应与混凝土结构体上预留的钢板焊接， 使手术室的电位被钳制在大楼电位 上。等电位母排与局部等电位连接设备之间导体的电阻（包括连接部分的 电阻）不应超过 0.2Ω，范围如下： 1．保护线 PE 或 PE 排 2．各种设备的外露可导电部分，如手术床、器械柜、配电控制柜、 吊塔等 3．电磁干扰隔离板 4．隔离变压器的金属外壳 辅助医用等电位母排或端子箱应靠近配电屏或在配电屏中。连接一般 采用 BV-4mm2 铜导线或-25*4 镀锌扁钢即可满足要求。
