秦國(guó)經(jīng), 王超楠

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司 西北分公司工程設(shè)計(jì)研究院, 陜西 西安 710082)

0 引 言

醫(yī)院建筑不同于一般的公共建筑,因其使用對(duì)象特殊、工藝及安全防護(hù)要求高,一直是建筑電氣設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。結(jié)合若干年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),本文對(duì)醫(yī)院設(shè)計(jì)中的電氣安全設(shè)計(jì)提出一些措施和實(shí)施方法。

目前,醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)所遵循的規(guī)范包括GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50333—2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 16895.21—2011/IEC 60364-4-41:2005《低壓電氣裝置 第4-41部分:安全保護(hù)電擊防護(hù)》。

1 醫(yī)療場(chǎng)所的分類(lèi)和分級(jí)

按IEC標(biāo)準(zhǔn),醫(yī)院內(nèi)有兩種劃分場(chǎng)所的方式:一是按醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的狀況和斷電的后果,將醫(yī)療場(chǎng)所進(jìn)行分類(lèi);另一是按醫(yī)療場(chǎng)所電源轉(zhuǎn)換時(shí),按允許間斷供電的時(shí)間將醫(yī)療場(chǎng)所進(jìn)行分級(jí)。這兩種劃分互相獨(dú)立而互無(wú)影響。

按醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸狀況的場(chǎng)所分類(lèi):0類(lèi)場(chǎng)所,不使用有與人體接觸的接觸部分的醫(yī)療電氣設(shè)備;1類(lèi)場(chǎng)所,使用有與人體表面接觸或進(jìn)入人體內(nèi)的接觸部分(除2類(lèi)場(chǎng)所外)的醫(yī)療電氣設(shè)備;2類(lèi)場(chǎng)所,使用做心臟手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備(即接觸部分進(jìn)入心臟或接觸心臟的醫(yī)療設(shè)備)或中斷供電將導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的醫(yī)療電氣設(shè)備[1]。

醫(yī)療場(chǎng)所類(lèi)別劃分和安全供電級(jí)別劃分示例表詳見(jiàn)JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.0.2。

2 電擊防護(hù)

2.1 基本防護(hù)和故障防護(hù)兩者兼有的防護(hù)

在1類(lèi)和2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)應(yīng)盡量采用SELV,用電設(shè)備的標(biāo)稱(chēng)電壓不應(yīng)超過(guò)交流方均根值25 V或無(wú)紋波直流60 V。帶電部分應(yīng)加以絕緣、外護(hù)物或遮攔等防直接接觸電擊措施。在2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)特低壓電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分,例如手術(shù)臺(tái)的燈具,都應(yīng)與等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體相連結(jié)。

2.2 基本防護(hù)

不允許采用阻擋物作保護(hù)和采用置于伸臂范圍之外的措施做防護(hù)。只允許采用帶電部分絕緣或采用遮攔或外護(hù)物做防護(hù)。

2.3 故障防護(hù)

2.3.1 切斷電源

在1類(lèi)或2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所,對(duì)于IT、TN和TT系統(tǒng),其接觸電壓不應(yīng)超過(guò)25V;對(duì)于TN和IT系統(tǒng),應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定切斷時(shí)間值。TN及IT系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源時(shí)間如表1所示。

由表1可知:1類(lèi)、2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所,采用TN系統(tǒng)時(shí),國(guó)內(nèi)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中自動(dòng)切換時(shí)間不完全相同;1類(lèi)、2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所,采用TN系統(tǒng)供電的設(shè)備,當(dāng)設(shè)置輔助等電位聯(lián)結(jié)時(shí),其自動(dòng)切換時(shí)間與常規(guī)場(chǎng)所時(shí)間相同;2類(lèi)場(chǎng)所的IT系統(tǒng),因隔離變壓器容量小,二次短路電流小。

2.3.2 TN系統(tǒng)

(1) 不得采用TN-C系統(tǒng),采用TN-C-S系統(tǒng)時(shí)在電源進(jìn)線處需將PEN線分開(kāi)為PE線和中性線,即在醫(yī)院內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)PEN線。

(2) 1類(lèi)場(chǎng)所內(nèi)32 A及以下的末端回路,應(yīng)采用額定剩余動(dòng)作電流IΔn≤30 mA的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD)(作為附加防護(hù))。

(3) 在2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所,僅限于手術(shù)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的供電回路、X光機(jī)、額定功率大于5 kVA的大型醫(yī)療設(shè)備、不影響生命安全的電氣設(shè)備的回路采用IΔn≤30 mA的RCD,其他回路不得裝設(shè)RCD。同時(shí),一個(gè)RCD所保護(hù)的電氣設(shè)備不應(yīng)過(guò)多,以免引起RCD不必要的跳閘而導(dǎo)致醫(yī)療用電中斷。且只允許裝對(duì)回路直流分量不敏感的A型和B型RCD。

2.3.3 IT系統(tǒng)

按照IEC標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行心臟手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備的正常泄漏電流不得大于10 μA;當(dāng)發(fā)生一個(gè)接地故障時(shí),其故障電流不得大于50 μA。超過(guò)50 μA就可導(dǎo)致心室纖顫而死亡。為限制故障電流,需在手術(shù)室安裝1臺(tái)1∶1的隔離變壓器,其二次回路導(dǎo)體不接地,所供醫(yī)療電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接電氣裝置的PE線,以局部醫(yī)療IT系統(tǒng)供電。

(1) 在醫(yī)院的2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)離手術(shù)臺(tái)周邊水平距離1.5 m,高度2.5 m內(nèi)的環(huán)境稱(chēng)作病人環(huán)境,在此環(huán)境內(nèi)用于維持生命或進(jìn)行外殼的醫(yī)療電氣設(shè)備,應(yīng)采用局部醫(yī)療IT。

(2) 用途相同、相毗鄰的幾個(gè)房間內(nèi),至少需設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的醫(yī)療IT系統(tǒng)。

(3) 醫(yī)療IT系統(tǒng)需配置一個(gè)絕緣檢測(cè)儀,要符合GB/T 18216.8—2015《交流1 000 V和直流1 500 V以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全防護(hù)措施的試驗(yàn)、測(cè)量或監(jiān)控設(shè)備 第8部分:IT系統(tǒng)中絕緣監(jiān)控裝置》的要求。

(4) 醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置與絕緣檢測(cè)器配套的聲光信號(hào)設(shè)備,以便醫(yī)護(hù)人員能監(jiān)查系統(tǒng)的絕緣情況。IEC要求配套的聲光信號(hào)設(shè)備如下:用綠色信號(hào)燈來(lái)表示IT系統(tǒng)絕緣情況正常;用黃色信號(hào)燈來(lái)表示IT系統(tǒng)的絕緣值已降低到最低水平;在正常絕緣情況得到恢復(fù)或第一次接地故障排除前,此信號(hào)燈不得熄滅;用報(bào)警聲響信號(hào)表示IT系統(tǒng)的絕緣電阻值已降低到最低水平,此聲響信號(hào)可以消除。

2.3.4 輔助等電位聯(lián)結(jié)

在IEC 60364-7-710:2018 CDV版中1類(lèi)、2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所的輔助等電位聯(lián)結(jié)范圍較之前的版本并無(wú)變化,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60364-4-41:2017及BS 7671-710:2018的規(guī)定,1類(lèi)、2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所的輔助等電位聯(lián)結(jié)范圍包括固定設(shè)備可同時(shí)觸及的外露可導(dǎo)電部分、外界可導(dǎo)電部分、保護(hù)導(dǎo)體及其他所有可以聯(lián)結(jié)的設(shè)備。因此為了最大限度地減少1類(lèi)和2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)的電位差,除采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)外,還應(yīng)在該場(chǎng)所內(nèi)實(shí)施嚴(yán)格的局部等電位聯(lián)結(jié),即在該場(chǎng)所內(nèi)分配電箱旁設(shè)置一個(gè)局部等電位聯(lián)接板。

在2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)中,局部等電位聯(lián)結(jié)端子板與插座PE線端子、固定式設(shè)備PE線端子以及裝置外可導(dǎo)電部分等之間的聯(lián)結(jié)點(diǎn)和連結(jié)點(diǎn)的電阻和應(yīng)不大于0.2 Ω。

等電位聯(lián)結(jié)母線應(yīng)位于醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)或靠近醫(yī)療場(chǎng)所。

3 電氣設(shè)計(jì)和設(shè)備的選擇

3.1 接地系統(tǒng)及等電位聯(lián)結(jié)

按照GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[2],醫(yī)院除設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)(MEB),在手術(shù)室、CCU、ICU、DSA、搶救室等均設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)(LEB)。2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所的端子排設(shè)于配電箱下部的單獨(dú)空間。局部等電位的范圍包括PE線、設(shè)備金屬外殼、金屬管道、金屬框架、病床金屬框架等。IT系統(tǒng)內(nèi)的局部等電位聯(lián)結(jié)不應(yīng)與TN系統(tǒng)的PE線有任何通路聯(lián)結(jié),具體可采用如下方法:在結(jié)構(gòu)板上做絕緣層,然后在上面做細(xì)石混凝土墊層,在墊層內(nèi)按鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)形成均壓網(wǎng),均壓網(wǎng)對(duì)角線兩處用鍍鋅圓鋼,在距地30 cm作轉(zhuǎn)接盒,再用BVR-25的銅導(dǎo)線接到局部等電位聯(lián)結(jié)端子板,均壓網(wǎng)墊層內(nèi)不應(yīng)再敷TN系統(tǒng)的任何金屬管線。

IT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)應(yīng)共用同一個(gè)保護(hù)接地裝置,做局部等電位聯(lián)結(jié)時(shí),兩者的PE線應(yīng)接至同一LEB端子排,以最大限度地避免出現(xiàn)電位差。

3.2 局部IT系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)醫(yī)院手術(shù)室、ICU(CCU)等處設(shè)置的醫(yī)用IT系統(tǒng),隔離變壓器一次側(cè)、二次側(cè)電壓通常為單相220 V。

IT系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。在醫(yī)院2類(lèi)系統(tǒng)需要與患者體內(nèi)接觸以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場(chǎng)所,應(yīng)設(shè)置局部IT系統(tǒng)。如急診搶救室、重癥監(jiān)護(hù)室、手術(shù)室、DSA等。在手術(shù)室附近設(shè)一臺(tái)單相隔離變壓器,額定容量0.5～10 kVA;每間手術(shù)室獨(dú)立設(shè)置一臺(tái)單相醫(yī)用隔離變壓器,手術(shù)室內(nèi)宜設(shè)多處單相IT系統(tǒng)插座箱。IT系統(tǒng)插座插孔的布置形式應(yīng)區(qū)別于TN-S系統(tǒng),或有永久性明顯標(biāo)志。CCU(ICU)可分區(qū)域設(shè)醫(yī)用隔離變壓器,在每張病床處設(shè)單相IT系統(tǒng)插座箱。每個(gè)醫(yī)用IT系統(tǒng)必須設(shè)絕緣監(jiān)視裝置,在絕緣電阻降至50 kΩ時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警,聲光報(bào)警應(yīng)設(shè)于護(hù)士站醫(yī)護(hù)人員可見(jiàn)的墻上。

在局部IT系統(tǒng)以外的普通插座回路及醫(yī)療設(shè)備供電回路上應(yīng)設(shè)剩余電流保護(hù)動(dòng)作與切斷電源[3]。

3.3 醫(yī)用IT系統(tǒng)與電氣分隔

醫(yī)用IT系統(tǒng)與電氣分隔的異同點(diǎn):保障人身安全的原理不同,醫(yī)療IT系統(tǒng)使用于保障人身安全及供電連續(xù)性場(chǎng)所,電氣分隔主要側(cè)重于保障人身安全。

3.4 其他設(shè)備

照明回路:在1類(lèi)或2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi),應(yīng)配置兩個(gè)不同電源,其中一個(gè)為應(yīng)急電源。

開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備:每個(gè)終端設(shè)備需設(shè)置短路保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù),醫(yī)療IT系統(tǒng)的變壓器進(jìn)出線不允許裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

插座回路:用于2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所的醫(yī)療IT系統(tǒng),至少有兩個(gè)獨(dú)立回路供電的多個(gè)插座;每個(gè)插座各自裝設(shè)過(guò)電流保護(hù);IT系統(tǒng)插座插孔布置的形式應(yīng)能防止TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)用電設(shè)備的插頭插入,或者其應(yīng)具有明顯的永久性IT系統(tǒng)標(biāo)志,以防誤插。

4 結(jié) 語(yǔ)

醫(yī)院建筑由于其本身功能的特殊性和復(fù)雜性,使其對(duì)電氣設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的要求。病人行動(dòng)不變,包括對(duì)電擊在內(nèi)的各種危險(xiǎn)情況反應(yīng)遲鈍,電擊的后果往往比較嚴(yán)重。所以保證醫(yī)療設(shè)備的可靠、安全用電是每個(gè)設(shè)計(jì)人員的首要任務(wù)。同時(shí)對(duì)于2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所,輔助等電位聯(lián)結(jié)是必要的,且總等電位聯(lián)結(jié)不能代替輔助等電位聯(lián)結(jié)。