浅谈医院供电系统的防雷措施

浅谈医院供电系统的防雷措施

余焕莹1陈少辉2黄伟彪2

（1东莞市气象公共服务中心；2东莞市气象公共安全技术支持中心）

摘要：在供电系统的的运行过程中，由于雷击、操作、短路等原因，产生危及电气设备绝缘的过电压，严重危害供电系统，需要进行电气设备的防雷、接地。医院主要供电系统为高压、低压、自备发电机、应急电源和不间断电源。根据用电负荷性质的不同，如何采取不同的供电方式，在医院建设过程中显得尤为重要。文章通过对医疗用电负荷等级划分、负荷性质、防雷接地与安全防护等内容的分析，论述了医院建设中对于供电系统的防雷与安全问题。

关键词：供电系统；负荷；接地系统；防雷措施

一、医疗用电负荷等级划分

医院不同的医疗场所、不同的医疗设备对供电的要求也不一样。一般消防用电负荷、航空障碍灯、变电室、安防机房、电子信息中心机房等设施设备的负荷以及监护病房、手术室、血液净化室、血液透析室、病理切片分析、磁共振（MRI）介入治疗（DSA）、加速器机房、血库等医疗场所的用电负荷为一级负荷；重症监护病房、重要手术室等涉及患者生命安全的设备及照明用电为一级负荷中的特别重要负荷。普通电梯、生活水泵、电子显微镜、内窥镜、CT、DR、医用气体供应机房手术室空调系统等用电负荷为二级负荷；除一、二级以外的其他负荷为三级负荷。

二、负荷性质决定供电方式

针对1类、2类医疗场所用电比较密集，负荷高等特点，供电电源采用不同区域的两个中心变电站分别引入两路独立的10kV线路至医院变电所。变电所应设置在用点负荷中心，除双路电源供电外，还应设柴油发电机组作为第三电源（当两路市电均因停电、缺相、电压或频率超出范围，信号延时0s～15s自动启动柴油发电机15s内达到额定转速、电压、频率后，投入额定负载运行。对于自动恢复供电时间在15s以内）。对于自动恢复供电时间在0s～10s内还要配置一定容量的应急电源（EPS），自动恢复供电时间在小于0.5s以内需配置一定容量的不间断电源（UPS）。

1.变电所的高压配电

医院供电电源由2路市电提供，高压开关柜之间设有电气联锁，二次部分采用直流控制，总装负荷率小于90%。

变电站高压开关柜采用具备“五防”功能的中置柜。高压开关柜之间的电气联锁选用真空断路器作为变压器的过载和短路保护，并配微机保护装置。干式变压器设高温报警信号、超温跳闸保护以保证设备可靠运行，直流系统选择免维护铝酸蓄电池作为后备控制电源，为了便于对配电系统的监控，特别设有后台监测系统，实现“四遥”功能，并将系统各项运行数据上传至后台机，方便系统的维护并能及时处理故障。

2.变电所低压配电

2.1.低压配电

低压侧单母线分段运行，设母联柜，低压总柜及母联柜三台断路器均采用操作闭锁及电气联锁手动投入（只允许三台断路器中任意两台同时投入运行）。正常运行时，低压联络开关断开。当某台变压器故障或某路电源失电时，母联开关手动投入，将故障段一、二级负荷切至相邻段，保证一、二级负荷用电。对于特别重要负荷和一级、二级负荷均设双回路供电。

2.2.柴油发电机、不间断电源

对特别重要负荷，除双路电源供电外还应设柴油发电机组作为第三电源。发电机控制柜电缆引低压配电柜当两路市电停电时可自动投入，重要设备用电点供电末端设有不间断电源。

2.3.功率因数补偿

功率因数补偿采用成组电容器动态方式在低压侧集中补偿，补偿后高压侧功率因数在0.9以上，电容补偿柜采用消谐滤波型以降低谐波分量。对重要的医疗设备如DR、DR、CT、DSA、直线加速器、信息核心机房等设中性线三次谐波电流抑制器。

三、防雷措施

3.1架空线路的防雷措施

架空线路的防雷措施，总结起来就是通常所说的4道防线。

3.1.1装设避雷线

这是第一道防线，它用来防止线路遭受直接雷击。一般63kV及以上架空线路需沿全线装设避雷线。35kV的架空线路一般只在经过人口稠密区或进出变电所一段线路上装设，而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。

3.1.2加强线路绝缘或装设避雷器

为使杆塔或避擂线遭受雷击后线路绝缘不致发生闪络，应设法改善避雷线接地，或适当加强线路绝缘，或在绝缘薄弱点装设避雷器，这是第2道防线。例如木横担、瓷横担，或采用高一级电压的绝缘子，或顶项用针式而下面用两项改用悬式绝缘子（一针二悬），以提高10kV架空线路的防雷水平。

3.1.3利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线

在线路上遭受雷击并发生闪络时也要不使它发展为短路故障而导致线路跳闸，这是第3道防线。例如，对于3～10kV线路，可利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线。在顶线绝缘子上加装保护间隙，当雷击时，顶线承受雷击，击穿保护间隙，对地泄放类电六，从而保护了下面两相导线。

3.2变配电所的防雷措施

3.2.1装设避雷针或避雷线

装设避雷针或避雷线以防护整个变配电所，使之免遭直接雷击。当雷击于避雷针时，强大的雷电流通过引下线接地装置泄人大地，在避雷针和引下线形成的高电位可能对附近的配电设备发生反击闪络。为防止反击闪络，则必须设法降低接地电阻和保证防雷设备与配电设备之间有足够的安全距离。

3.2.2装设避雷器

主要是用来保护主变压器，以免雷击冲击波沿高压线路侵入变电所。阀式避雷器与变压器及其他被保护设备的电气距离应尽量缩短，其接地线应与变压器压侧接地中性点及金属外壳连在一起接地。在多雷区，为防止雷电波沿低压线路侵入而击穿变压器的绝缘，还应在低压侧装设阀式避雷器或保护间隙。

3.2.3高压电动机的防雷措施

高压电动机的绝缘水平比变压器的底。因此高压电动机对雷电波侵入的防护应是用性能较好的FCD型磁吹阀式避雷器或金属氧化物避雷器，并尽可能靠近电动机处安装。也要根据电动机容量大小、雷电活动强弱和运行可靠性等确定保护。

第一类防雷建筑和第2类防雷建筑物中间派美好有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防感应雷和防雷电波侵入的措施。第2类防雷建筑物及第3类防雷建筑物，应有防止直击雷和防雷电波侵入的措施。

其他不需要装设防直击雷装置的建筑物，只要求在进户处或终端杆上将绝缘子铁脚接地即可。

四、防雷、接地与安全防护

接地系统包括以下几个部分：防雷接地、配电系统接地（如消防、结构化布线、监控、楼控等系统）、医疗设备接地（功能性接地、等电位联结、屏蔽接地）总等电位联结。接地宜采用共同接地，各医疗设备机房设专用接地端子箱，并通过接地干线引至基础接地网。但对特殊要求的大型医疗设备，应预留单独接地条件。接地电阻应按设备技术要求确定。共同接地一般不大于1Ω。如须采用单独接地一般不大于4Ω，两接地网距离小于10m。

1.建筑物防雷接地

1.1.医疗建筑物防雷设计应符合国家现行规范规定。女儿墙四周避雷带作接闪器，屋面上设避雷网格。屋面上的钢管，金属构件及突出屋面的金属物体应就近与避雷带焊接。电子信息系统及医疗电子设备也应设置雷击电磁防护，等级为A级，雷电防护区与区交界处的浪涌保护器若是高层建筑（高度大于45m）应设均压环及防侧击雷的避雷带。玻璃幕墙或外挂石材的预埋件及龙骨的上下端均应与防雷引下线焊接。

1.2.防雷击电磁脉冲

外来导电物在不同的地点进入建筑物时，分别设若干个等电位连接带，并将其就近连到环形接地体，雷电防护区与区交界处的等电位连接在电气上是贯通的。内部如电梯轨道、金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的导电物应以最短路径连接到最近的等电位连接带的金属物。

各竖向的管道井内均设一竖向的等电位连接带。在各级配电系统的电源侧应安装电涌保护器（SPD）。电涌保护器的接地导线不长于50cm。

1.3机房和医疗设备的防雷接地

在各机房的配电屏和配电箱市电输入端加装高容通量的防雷器作为机房电源部分的一级保护。在各机房分配电箱市电输入端加装二级防雷箱作为机房电源部分的二级保护。在各机房加装三级防雷箱作为机房电源部分的三级保护，各配线供点电部分加装防雷模块。

2.安全防护

低压配电系统接地型式采用TN-S系统，设专用PE线。N线和PE线自变压器分别引出。电气设备的外露可导电部分，插座的保护接地孔，电缆桥架等须与PE线连接，所有照明及电力回路均加PE线。防雷接地，变压器中性点接地，电气设备的保护接地以及电梯机房，消防控制室，通信机房，计算机房等的接地共用统一接地极，要求其接地电阻值不大于1Ω。医疗设备（MRI、DR、CT机、DSA）宜采用单独的接地线与接地体相连，其接地电阻应满足设备本体的要求。

建筑物电源进线处做总等电位联结端子板，将PE线，建筑物底板钢筋网，建筑物内的水管，煤气管，空调管道等做等电位联结。在强电间，弱电间，消防控制室，电梯机房，通风机房，排风机房，冷冻机房，空调机房，手术室，病房卫生间及带有淋浴设备的卫生间等做局部等电位联结。

结束语：

近年来，可靠供电日益引起人们的重视，随着新技术的日新月异，各种复杂的，精密的，敏感的科技含量高的医疗设备广泛用于临床的诊断和治疗。随着用户对电能质量的要求不断提高，可靠供电系统的选择和应用也成为每个医院建设过程中不可忽视的重要环节。

参考文献：

[1]刘介才主编.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]陈化钢主编.企业供配电[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3]段建元主编.工厂配电线路及变电所设计计算[M].北京：机械工业出版社，1982.

[4]李宗钢主编.工厂供电设计吉[M].吉林：吉林科学技术出版社，1985.