醫(yī)院低壓供配電系統(tǒng)的故障分析與預防

摘要：醫(yī)院是重要的用電場所，要求低壓供配電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，但在實際工作中，也會出現(xiàn)一些的問題，一旦醫(yī)院低壓供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會發(fā)生事故，而故障無法處理，就會導致醫(yī)院用電設備的正常運行，影響醫(yī)護人員的正常工作，甚至會威脅到患者的生命健康。本文就低壓供配電系統(tǒng)的運行方式，對低壓配電系統(tǒng)故障原因進行了分析，針對故障原因提出了相應的預防措施。

關鍵詞：醫(yī)院；低壓配電系統(tǒng)；故障；預防

0前言

      低壓配電系統(tǒng)是醫(yī)院電網(wǎng)系統(tǒng)的重要部分，一旦在運行中發(fā)生故障將對醫(yī)院造成非常嚴重的后果，為了確保醫(yī)院的供電安全及可靠性，醫(yī)院維修部門應對低壓配電系統(tǒng)故障做出正確分析，并做好相關的預防工作，保障低壓供配電系統(tǒng)的正常運行。

1醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)的運行

      醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)運行主要包括接口和接地方式兩方面[1]。低壓配電系統(tǒng)的接口一般包括壓系統(tǒng)，電梯，火災報警系統(tǒng) 等；接地方式主要分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)，大電流接地系統(tǒng)可以提用電設備的絕緣等級，避免接地故障造成的過電壓，而小電流接地系統(tǒng)一般采取的是中性點接地的方式，這樣可以防止低壓側和壓側繞組破壞系統(tǒng)絕緣。

低壓配電系統(tǒng)采用放射式和樹干式相結合的供電方法，檢驗科，放射科，磁共振科等科室的電氣設備與配電所之間是放射式連接方式，一些重要的大容量用電設備也采用放射式供電方式；而一般電氣設備例如照明，空調等一般采用放射式和樹干式相結合的方式供電。

2醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)的組成

      低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分是輸電線路和低壓斷路器，低壓斷路器主要起接通和斷開電路的作用，是一種保護裝置，而輸電線路負責輸送電，由電纜，電線完成此項功能。在醫(yī)院中低壓配電系統(tǒng)的負荷主要是單相和三相用電設備，包括照明燈，空調，電梯，風機水泵以及醫(yī)療設備等[2]。

3醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)故障分析

      醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)是由兩路10KV壓市電供電的，從供電可靠性來看，相比較其他用電場所要很多，但在實際使用中，仍然會出現(xiàn)故障，從故障形成原因看，形成低壓配電系統(tǒng)故障的原因可分為認為因素和設備因素兩方面。

（一）人為因素

       人為因素造成低壓配電系統(tǒng)故障主要是檢修人員在對線路進行檢修過程中由于判斷失誤或者操作不規(guī)范引發(fā)的，在進行維修時，維修人員如果沒有按照操作流程進行例如沒有按照規(guī)定先斷電后檢修而是帶電檢修，在檢修過程中很容易造成短路或者斷路故障，進一步加劇了配電系統(tǒng)的故障。還有的維修人員盲目相信經(jīng)驗，導致對故障原因沒有做出正確的判斷，采取了錯誤的處理方式，導致故障范圍擴大。對于人為因素造成的故障，就要加強規(guī)范維修人員的專業(yè)素養(yǎng)以及業(yè)務能力，開展業(yè)務培訓，不斷增強維修人員的規(guī)范意識和嚴謹精神，對于出現(xiàn)的問題不要盲從經(jīng)驗，認真檢查認真分析，明確故障原因，提故障檢查準確率。

（二）設備因素

       設備因素還可細分為負載端設備和線路中設備[3]，負載端設備主要是指醫(yī)療電氣設備，燈，電梯，空調等等，這些設備如果出現(xiàn)漏電，短路等問題就會造成線路故障從而造成低壓配電系統(tǒng)的故障；線路中的設備包括繼電保護器，斷路器等當線路超載出現(xiàn)過電壓，過電流等現(xiàn)象時就會導致繼電保護器、繼電器動作或者損壞，造成斷電故障，這類故障的排除方法比較簡單，減少線路中的負載，繼電器復位或者更換繼電器，一般就會恢復正常；還有就是線路老化，絕緣皮脫落或線路短接造成的故障，這類故障需要更換老化線路解決。

4故障預防方法

       低壓配電系統(tǒng)發(fā)生故障如不及時解決會造成嚴重后果，而排查故障需要時間，快速，可靠解決故障的方法是更換部件，但仍會造成一定的損失，因此對于保持醫(yī)院正常運行，將損失降到很低的方法是預防，做到預防為主，維修為輔[4]，采取預防措施，將故障發(fā)生的概率降到很低。

（一）安裝智能監(jiān)測系統(tǒng)

      隨著技術的發(fā)展，智能型電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)不斷發(fā)展，醫(yī)院可以引進這種技術，這種技術采用模糊控制，可以對醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)中的用電情況進行數(shù)據(jù)反饋，通過診斷系統(tǒng)對采集的信息進行系統(tǒng)診斷。智能檢測系統(tǒng)可以動態(tài)監(jiān)測電網(wǎng)運行情況，能夠及時的診斷并預防故障的發(fā)生。該系統(tǒng)還具有模式識別功能，對數(shù)據(jù)的處理能力很強，該系統(tǒng)還具有故障識別功能，當醫(yī)院低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會很快識別并給出故障排除方法，維修人員就可以準確的對系統(tǒng)進行維修，系統(tǒng)還會根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)分析可能出現(xiàn)的故障，維修人員可以早做預防,大大減少了出故障的幾率。

（二）提升維修人員的素質

       維修人員的專業(yè)素養(yǎng)對于故障的預防和排查也是非常重要的，醫(yī)院可以對維修人員進行低壓配電系統(tǒng)的故障排除訓練，可以模擬醫(yī)院常見故障進行訓練，也可以讓專業(yè)電氣維修人員設置故障讓醫(yī)院維修人員進行故障排查，這樣可以提實際工作中相似故障解決的質量和速度，使醫(yī)院電氣維修人員的技術水平不斷的提升。

5安科瑞AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

5.1平臺概述

        AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

5.2平臺組成

     安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維”一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，提運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統(tǒng)

5.4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

       電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

5.4.2醫(yī)院變電所運維云平臺解決方案

        AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到 人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

5.4.3醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

       Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

5.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

        對建筑各類耗能設備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提人員主動節(jié)能的意識。

①　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗，增強全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提系統(tǒng)信息化、自動化水平。

5.4.5醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

       醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

       ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

       安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

5.4.6醫(yī)院智慧消防平臺解決方案

       智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

5.4.7醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

       電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現(xiàn)場總線構成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

  醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預警?，F(xiàn)場設置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

5.4.8醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

      醫(yī)院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

      消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

5.4.9醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

       醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災時，關閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

5.4.10醫(yī)院消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

        醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

5.4.11醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

       都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精密化驗設備可能會產生干擾。

        為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

5.4.12醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數(shù)據(jù)分析等功能。

5.4.13醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

      《民用建筑電氣設計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診）、、心臟監(jiān)控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

       安科瑞電氣股份有限公司的醫(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足各類和對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

5.5相關平臺部署硬件選型清單

5.5.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

5.5.2變電所運維云平臺硬件配置

5.5.3電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.4能耗管理系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.5智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.7電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.8消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.9防火門監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.10消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.11有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案

5.5.12充電樁運營收費平臺硬件配置方案 

5.5.13醫(yī)療隔離電源解決方案硬件配置方案