顧方紅 (江蘇省江陰市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇省江陰市，214401)
徐軍 （安科瑞電氣股份有限公司，上海市，201801）
摘 要 ：討論IT系統(tǒng)應(yīng)用中的集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、UPS與IT系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用、IT系統(tǒng)斷路器的選型，以及不同場所醫(yī)用隔離電源柜的安裝等相關(guān)問題，強(qiáng)調(diào)IT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。
關(guān)鍵詞 ： 場所；IT系統(tǒng)；集中監(jiān)控系統(tǒng)；UPS應(yīng)用；斷路器選型；隔離電源柜；絕緣監(jiān)測裝置；對地絕緣電阻
0 引言
近年來，隨著人們對IT系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的不斷深入，IT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用也越來越廣泛，其中，醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)就是IT系統(tǒng)在場所的典型應(yīng)用[1]。醫(yī)院因其職能的特殊性，對其配電方式也有特殊的要求。如醫(yī)院的外科手術(shù)設(shè)備、用于維持病人生命的設(shè)備等，為了保證供電的連續(xù)性和可靠性，保障設(shè)備使用人員和病人的安全性，均應(yīng)采用IT系統(tǒng)供電，同時(shí)輔以高要求的局部等電位聯(lián)結(jié)[2]。
針對IT系統(tǒng)在場所的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，內(nèi)不少電氣專家和同仁都曾刊文介紹，提供了非常寶貴的建議和經(jīng)驗(yàn)。IT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有不同于其它場所IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所采用的絕緣監(jiān)測裝置也有特殊的要求。筆者結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對IT系統(tǒng)應(yīng)用中幾個(gè)相關(guān)問題陳述下自己的淺見，望業(yè)內(nèi)專家不吝指教，以加深對IT系統(tǒng)應(yīng)用的研究與討論。
1 IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測的集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置
在IT系統(tǒng)中，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀況，且在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)報(bào)警的裝置是絕緣監(jiān)測器（IMD），除此之外，還應(yīng)該設(shè)置個(gè)外接報(bào)警與顯示裝置（可簡稱外顯裝置）。GB 16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置 7-710部分：特殊裝置或場所的要求 場所》710.413.1.5條中的要求：每個(gè)IT系統(tǒng)，配備帶有聲光報(bào)警系統(tǒng)且應(yīng)裝設(shè)在適當(dāng)?shù)牡胤揭员汜t(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視的裝置。目大多是采用帶有通訊功能的外顯裝置，該裝置通過通訊實(shí)時(shí)讀取絕緣監(jiān)測器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)絕緣監(jiān)測器監(jiān)測到系統(tǒng)故障時(shí)，裝置便發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。其中聲音信號(hào)可以解除，但光信號(hào)需在故障被清除恢復(fù)正常后才能熄滅。在2類場所凈化裝修時(shí)，用于外科手術(shù)室IT系統(tǒng)監(jiān)視的外顯裝置通常安裝在手術(shù)室的情報(bào)面板上，或嵌墻安裝在情報(bào)面板的旁邊。而用于各類ICU(CCU)室內(nèi)IT系統(tǒng)監(jiān)視的外顯裝置，則通常安裝于護(hù)士站內(nèi)，由護(hù)士人員來監(jiān)視。
在實(shí)際應(yīng)用中，也可通過上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)對所有2類場所的IT系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。隔離電源集中監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D，該監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控層、通訊層和設(shè)備層。其中監(jiān)控層包括監(jiān)控主機(jī)和打印設(shè)備，通訊層包括通訊網(wǎng)關(guān)和通訊線路，設(shè)備層包括所有應(yīng)用于各場所內(nèi)的隔離電源設(shè)備和監(jiān)測儀表。由于監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī)平臺(tái)，可以通過軟件展現(xiàn)豐富的監(jiān)控信息和實(shí)現(xiàn)多的監(jiān)控功能，這些信息和功能主要包括配電次圖和現(xiàn)場分布圖、各IT系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、故障聲光報(bào)警和記錄，以及各IT系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的曲線顯示等。圖1為監(jiān)控系統(tǒng)展現(xiàn)的IT系統(tǒng)對地絕緣電阻監(jiān)測的曲線圖。該曲線清晰的展現(xiàn)了IT系統(tǒng)對地絕緣電阻不斷下降的變化情況，根據(jù)下降的趨勢，可以分析和查找系統(tǒng)絕緣下降的原因，并提采取措施排除故障隱患，從而有效保障系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
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圖1 IT系統(tǒng)對地絕緣電阻監(jiān)測曲線
上述分析可以看出，采用上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)控各IT系統(tǒng)，比在現(xiàn)場安裝功能簡單的外顯裝置來監(jiān)控，具有好的監(jiān)控和預(yù)防效果。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置在醫(yī)院電氣運(yùn)行和維護(hù)人員的值班室內(nèi)，也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中，由專業(yè)的電氣人員進(jìn)行監(jiān)控，旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護(hù)人員也能在*時(shí)間內(nèi)做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行處理。相比而言，安裝在現(xiàn)場的外顯裝置是由非電氣專業(yè)的醫(yī)院人員監(jiān)控的，故障報(bào)警時(shí)，醫(yī)院人員很難辨識(shí)報(bào)警原因，也無法根據(jù)故障情況判斷是否可以繼續(xù)進(jìn)行手中的工作。許多情況下，也不定能及時(shí)通知到電氣維護(hù)人員。如果出現(xiàn)的是絕緣故障且未能及時(shí)排除，若又發(fā)生二次故障，將轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ妼?dǎo)體間短路而過電流跳閘停止，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。
筆者以為，考慮以為人本，對于重要的2類場所的IT系統(tǒng)，除了采用外顯裝置現(xiàn)場監(jiān)控外，可再通過上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)，由專業(yè)的電氣人員進(jìn)行集中監(jiān)控，能有效的保障IT系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
2 UPS與IT系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用
JGJ312-2013《建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》4.4.6條規(guī)定：“要求中斷供電時(shí)間小于或等于0.5s的級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，應(yīng)設(shè)不間斷電源裝置（UPS），且宜為在線式。”對于采用IT系統(tǒng)的供電的重要負(fù)荷，應(yīng)配置不間斷電源裝置?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法中有的是將UPS設(shè)置在隔離變壓器的面，采用三相輸入三相輸出的UPS集中給多套IT系統(tǒng)供電；有的采用單相輸入單相輸出的UPS為1套IT系統(tǒng)供電。這里特別指出的是，單相輸入單相輸出的UPS可以直接接在隔離變壓器的二次側(cè)，此時(shí)UPS的輸入輸出端均采用不接地的接線方式，即IT系統(tǒng)。在文獻(xiàn)[2]文中已經(jīng)說明，UPS的負(fù)荷側(cè)系統(tǒng)不是電源側(cè)系統(tǒng)的延伸，而是重新起的另系統(tǒng)，UPS的輸出端是此另起系統(tǒng)的始點(diǎn)。將UPS直接置于隔離變壓器的二次側(cè)，輸出端采用不接地的IT系統(tǒng)，與置于隔離變壓器的面相比，減少了層環(huán)節(jié)，供電可靠性高。從UPS額定輸出功率的選擇上，采用UPS后置，由于不用考慮隔離變壓器瞬態(tài)啟動(dòng)時(shí)zui大功率要求，可以減少UPS額定輸出功率，降低設(shè)備成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
對于IT系統(tǒng)配置的UPS容量的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)設(shè)計(jì)的負(fù)載功率并同時(shí)考慮定的余量來確定，通常是在總負(fù)載功率的基礎(chǔ)上乘以1.2~1.5的系數(shù)。對于單獨(dú)給手術(shù)室或重癥監(jiān)護(hù)室配置的UPS，這樣設(shè)計(jì)可以保證不間斷供電的可靠性。對于集中給多個(gè)手術(shù)室配電的UPS而言，由于并不是所有的手術(shù)室都同時(shí)處在使用中，采取這種方法設(shè)計(jì)UPS容量，會(huì)造成“大馬拉小車”的情形，使UPS在投入使用時(shí)，直處在低負(fù)載率、低效率、高耗能的運(yùn)行狀態(tài)。UPS的效率與帶載率（UPS實(shí)際輸出功率與額定輸出功率的比值）成正比，UPS的額定輸出功率越接近實(shí)際負(fù)載功耗，其效率就越高，通常應(yīng)將負(fù)載率控制在40%~80%之間。因此，對于手術(shù)室集中配置的UPS的容量的設(shè)計(jì)，除了考慮可靠性外，還應(yīng)結(jié)合所有手術(shù)室同時(shí)使用的比例，乘以0.5~1的系數(shù)，從而盡可能克服UPS功率儲(chǔ)備過大造成系統(tǒng)能耗高、經(jīng)濟(jì)性差的缺陷。
3 IT系統(tǒng)斷路器的選擇
GB 16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002710.53.1條 2類場所內(nèi)線路的保護(hù)中規(guī)定：“對每個(gè)終端回路都需設(shè)置短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)，但I(xiàn)T系統(tǒng)的變壓器的進(jìn)出線回路不允許裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，但可用熔斷器作短路保護(hù)”。采用IT系統(tǒng)配電的負(fù)荷，大多是手術(shù)用或維持病人生命的重要設(shè)備，這些設(shè)備在使用過程中不允許斷電，即使過負(fù)荷運(yùn)行，也不允許斷路器過負(fù)荷保護(hù)?？梢赃x擇采用單磁式的斷路器，這種斷路器只有短路保護(hù)，沒有過載保護(hù)功能，短路時(shí)，靠電磁力脫扣，是種磁保護(hù)。據(jù)筆者了解，由于單磁式斷路器使用受限，目僅有極少數(shù)幾家公司生產(chǎn)，而且價(jià)格也比普通斷路器貴，所以大多數(shù)電氣設(shè)計(jì)人員在IT系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)時(shí)，仍選用帶過載保護(hù)功能的斷路器。這樣設(shè)計(jì)要充分保證所保護(hù)的回路不能過載運(yùn)行，否則可能導(dǎo)致斷路器過載斷開，造成嚴(yán)重事故。
另外，由于任何隔離變壓器在切合時(shí)均會(huì)產(chǎn)生沖擊電流（即涌流）。不同廠家的醫(yī)用隔離變壓器，其涌流值也不致，通常為額定輸入電流峰值的數(shù)倍。GB 19212.16-2005《電力變壓器、電源裝置和類似產(chǎn)品的安全 16部分：醫(yī)用場所供電用隔離變壓器的特殊要求》13.3條規(guī)定：“涌流不應(yīng)超過額定輸入電流峰值的12倍……”。因此在選擇隔離變壓器輸入端斷路器的額定電流時(shí)，應(yīng)充分考慮到隔離變壓器切合時(shí)涌流的影響，如果涌流過大，所選用的斷路器的脫扣器無法承受，會(huì)導(dǎo)致切合不上去?；蛘吣炒吻泻仙先?，但在運(yùn)行中，可能出現(xiàn)工作電源失電，安全電源投切，當(dāng)正好處在電源電壓zui不利的電角度時(shí)，過大的涌流可能導(dǎo)致斷路器斷開，造成運(yùn)行中的設(shè)備無法正常供電。因此，對隔離變壓器輸入端的斷路器應(yīng)盡可能采用與變壓器額定輸入電流相匹配的單磁式斷路器，如果選用帶過載保護(hù)的斷路器，除了額定電流要留有足夠的余量外，應(yīng)選用符合GB14048.2-2008《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備2部分：斷路器》，脫扣曲線為C、D型曲線的斷路器。
4 醫(yī)用隔離電源柜的安裝
手術(shù)室或ICU(CCU)的配電設(shè)計(jì)，現(xiàn)行的方法大多是將IT系統(tǒng)及相關(guān)配電斷路器組裝成配電柜，稱為隔離電源柜。手術(shù)室用隔離電源柜內(nèi)除了IT系統(tǒng)外，通常還有TN系統(tǒng)，用于為手術(shù)室內(nèi)諸如觀片燈、書寫臺(tái)燈、電動(dòng)門等非手術(shù)設(shè)備供電。各類監(jiān)護(hù)室用的隔離電源柜通常僅有IT系統(tǒng)，用于給監(jiān)護(hù)室內(nèi)各病房旁邊的護(hù)理吊塔供電。
醫(yī)用隔離電源柜屬于配電設(shè)備，應(yīng)安裝于非潔凈區(qū)域。手術(shù)室用的隔離電源柜通常嵌墻安裝在手術(shù)室外廊側(cè)墻內(nèi)，即手術(shù)室與清潔走廊間的墻體裝修夾層內(nèi)，但不能安裝于手術(shù)室內(nèi)部或潔凈走廊內(nèi)。對于ICU(CCU)室而言，情況要相對復(fù)雜。對于較大的ICU中心，病床床位較多，所需設(shè)置的隔離電源柜也較多，這也意味著現(xiàn)場附近需要較大的安裝空間。有些新建醫(yī)院項(xiàng)目中，IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)院電氣設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，要求在ICU（CCU）中心附近設(shè)間配電間，用來集中安裝隔離電源柜。但有些項(xiàng)目，電氣設(shè)計(jì)人員只設(shè)計(jì)到樓層配電箱，ICU（CCU）的配電交由專業(yè)的凈化公司進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，所以電氣設(shè)計(jì)人員不會(huì)根據(jù)ICU(CCU)室的配電需求，提出設(shè)置配電間的設(shè)置要求。凈化公司在進(jìn)行凈化設(shè)計(jì)時(shí)，往往空間的功能分區(qū)已經(jīng)明確，無法調(diào)整，導(dǎo)致隔離電源柜無合適空間安裝。有些項(xiàng)目將隔離電源柜安裝在距ICU(CCU)中心較遠(yuǎn)的配電間內(nèi)，致使配電線路較長，影響了IT系統(tǒng)的安全性。也有的將絕緣監(jiān)測器安裝在就近的配電箱內(nèi)，而將隔離變壓器吊頂安裝在天花板以內(nèi)，這樣處理方式不便于隔離變壓器的安裝維護(hù)和通風(fēng)散熱，對IT系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也存在隱患。因此，針對ICU(CCU)中心，無論電氣設(shè)計(jì)人員是否做IT的配電設(shè)計(jì)，都應(yīng)為隔離電源柜的安裝，提出相應(yīng)的空間要求。
5 結(jié)語
IT系統(tǒng)的應(yīng)用在我標(biāo)中已有明確要求，但醫(yī)用IT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工狀況卻參差不齊，有些設(shè)計(jì)僅考慮經(jīng)濟(jì)成本卻忽略了安全性、可靠性和家標(biāo)準(zhǔn)的要求，這與采用IT系統(tǒng)的本意是相背的，旦運(yùn)行過中配電設(shè)備出現(xiàn)故障，很可能造成重大的事故。因此，筆者也吁請同行認(rèn)真研究IT系統(tǒng)的應(yīng)用，形成相對統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)施工方法，以好的保障2類場所的配電可靠與安全。限于水平，筆者所述必然存在不少謬誤，也肯請同行不吝批評(píng)指正。
文章來源：《建筑電氣》2015年12期。
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