大型医疗设备电气深化设计浅谈

中国人民解放军总医院肿瘤中心大楼历经2年的时间终于落成使用了，它是目前国内乃至亚洲最先进的肿瘤治疗中心，地下二层地上15层建筑面积3.5万平米的单体内，拥有26套大型医疗设备（回旋加速器、断层加速器、DSA、PET/CT、DR、高频热疗机、模拟定位机、后装等等），其中有10台设备是国内第一次引进，作为该工程电气专业的主设计，每台设备都伴随着与众多国际设备厂家的配合、交流、设计、确认、再设计、出图施工、配合、调试的步骤，过程虽然艰辛，但收获颇丰，看到一台接一台的设备顺利投入使用，接待病人服务于社会的场景，那种感觉无法言表。只是想把自己在配合深化设计中的一些技术收获做些总结，以供同行参考。

大型医疗设备的电气设计要求，会因生产厂家的不同而有差异，设计的关键还在于和设备厂家专业工程师的沟通交流，英文资料的正确理解，真正的了解设备的安装流程与工作原理。下面就设计中的技术重点与难点做如下论述。

一、现场配电箱

设备主机必须配有专用现场配电箱，该配电箱以及与其相连的通断开关（EAT）和应急开关（AT）必须在装机前安装到位。辅助设备以及其它用电设施(如照明、空调等)的电源应由医院的公共电网提供，它们的控制开关和保护电路可安装在现场配电箱内，但绝对不允许现场配电箱给其供电。

下面是肿瘤中心DSA设备配电箱内主机供电回路的电路原理：

系统电源符合国家规范，电压380V，最大偏差不得超过10%。频率50Hz，最大偏差不得超过0.5Hz 。相间电压间的最大偏差不得超过最小相电压的2%。设备最大功率为171KVA，连续功率20KVA，功率因数0.9；设备最大瞬间峰值电流为289A，连续电流为31A，可以采用断路器额定电流为160A的空开进行保护。设备要求专线供电。三相线标明相序后与PE线一并引入配电柜。进线电缆必须采用多股铜芯线，接入柜内额定电流为160A的断路器，且电缆颜色和断路器规格必须符合标准电气安装手册之规定。配电柜必须具备防开盖锁定功能，以确保电气安全作业之需。配电柜紧急断电按钮需安装在操作间中操作台旁的墙上，便于操作人员在发生紧急情况时切断系统电源。

二、系统供电电缆

从变压器到现场配电箱最好配置专用电力电缆，且必须为铜芯电缆。在此电力电缆上不准接入大功率电感性负载，如空调，电梯，冷冻机等，以避免设备起停时引起的干扰。为了保证电源线内阻值符合上表中的要求，必须根据电缆的实际铺设长度、变压器输出端的内阻值以及现场配电箱的自身内阻值，计算出所铺电缆的最小截面积，铺设长度越长、变压器输出端和现场配电箱的内阻值越高，电缆截面积就要求越大。电缆截面积选择可按下面经验公式计算：

电缆截面积A＝（2×铺设长度）/（56×电缆自身阻值）。

举例：实测到：电缆实际铺设长度为 100m，变压器输出端的内阻值为0.060 千欧姆，现场配电箱自身的内阻值为0.030 千欧姆。

那么：电缆自身最大允许阻值＝0.11-0.06-0.03=0.02。电缆截面积A＝（2×100）/（56×0.02）=178.5，故电缆截面积应至少为185mm2。

三、照明要求

最好是由恒定的荧光灯照明和可调的白炽灯照明相结合的系统形式，以满足病人的舒适感和方便工作人员的操作。下面还是以肿瘤中心DSA为例，建议采用以下照明方案：

四、采用共用接地系统和等电位连接

在设计前期，设备厂家均会要求单独接地，我们应该理解为该设备至接地钢板的接地线上不该再接其它设备，以免干扰。而不是单独打接地极。当我们遇到有的厂家固执的要求单独打接地极，不采纳我们共用接地时，我应从以下几方面进行分析解释。

1. 国际标准 IEC61312―1. 美国电气法规(NEC). 我国防雷规范（第6.3.3条和6.3.4条）均规定采用共用接地系统和等电位连接。

2. 在采用共用接地系统的建筑物内的电子设备, 要设置单独接地是困难的。因为设备外壳,整个建筑物的金属构件, 钢筋、电气保护接地系统都接入共用接地系统。 要想从电子设备单独引出(功能)接地线到室外单独接地极, 且要与上述共用接地系统完全隔离以避免反击过电压是困难的。

3. 单独的专用接地线在高频(信息设备的工作频率)情况下, 阻抗很大, 故要求电阻小是无意义的。 因为在自谐振条件下专用接地线阻抗无穷大, 相当于断开, 成为一根天线, 反使设备接受干扰信号。

4. 单独接地不利于过电压保护。

5. 在TN―S系统情况下不必担心工频电流噪音干扰电子设备(PE和N是分开的, PE平时不带电流)。在电子设备较多之处, 应采用钢管和封闭钢线槽敷线, 以避免单相接地短路电流较多地流过共用接地系统, 引起对电子设备的干扰。