大型醫療設備電氣深化設計淺談

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

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

　　一、現場配電箱

　　設備主機必須配有專用現場配電箱，該配電箱以及與其相連的通斷開關（EAT）和應急開關（AT）必須在裝機前安裝到位。輔助設備以及其它用電設施(如照明、空調等)的電源應由醫院的公共電網提供，它們的控制開關和保護電路可安裝在現場配電箱內，但絕對不允許現場配電箱給其供電。

　　下面是腫瘤中心DSA設備配電箱內主機供電回路的電路原理：

　　系統電源符合國家規范，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%。設備最大功率為171KVA，連續功率20KVA，功率因數0.9；設備最大瞬間峰值電流為289A，連續電流為31A，可以采用斷路器額定電流為160A的空開進行保護。設備要求專線供電。三相線標明相序后與PE線一并引入配電柜。進線電纜必須采用多股銅芯線，接入柜內額定電流為160A的斷路器，且電纜顏色和斷路器規格必須符合標準電氣安裝手冊之規定。配電柜必須具備防開蓋鎖定功能，以確保電氣安全作業之需。配電柜緊急斷電按鈕需安裝在操作間中操作臺旁的墻上，便于操作人員在發生緊急情況時切斷系統電源。

　　二、系統供電電纜

　　從變壓器到現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接入大功率電感性負載，如空調，電梯，冷凍機等，以避免設備起停時引起的干擾。為了保證電源線內阻值符合上表中的要求，必須根據電纜的實際鋪設長度、變壓器輸出端的內阻值以及現場配電箱的自身內阻值，計算出所鋪電纜的最小截面積，鋪設長度越長、變壓器輸出端和現場配電箱的內阻值越高，電纜截面積就要求越大。電纜截面積選擇可按下面經驗公式計算：

電纜截面積A＝（2×鋪設長度）/（56×電纜自身阻值）。

　舉例：實測到：電纜實際鋪設長度為 100m，變壓器輸出端的內阻值為0.060 千歐姆?，現場配電箱自身的內阻值為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，故電纜截面積應至少為185mm2。

　　三、照明要求

　　最好是由恒定的熒光燈照明和可調的白熾燈照明相結合的系統形式，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、采用共用接地系統和等電位連接

　　在設計前期，設備廠家均會要求單獨接地，我們應該理解為該設備至接地鋼板的接地線上不該再接其它設備，以免干擾。而不是單獨打接地極。當我們遇到有的廠家固執的要求單獨打接地極，不采納我們共用接地時，我應從以下幾方面進行分析解釋。

　　1. 國際標準 IEC61312—1. 美國電氣法規(NEC). 我國防雷規范（第6.3.3條和6.3.4條）均規定采用共用接地系統和等電位連接。

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

　　3. 單獨的專用接地線在高頻(信息設備的工作頻率)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, 相當于斷開, 成為一根天線, 反使設備接受干擾信號。

　　4. 單獨接地不利于過電壓保護。

　　5. 在TN—S系統情況下不必擔心工頻電流噪音干擾電子設備(PE和N是分開的, PE平時不帶電流)。在電子設備較多之處, 應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, 引起對電子設備的干擾。