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IT系統(tǒng)在場(chǎng)所應(yīng)用中的若干問題探討

更新時(shí)間:2016-01-29 點(diǎn)擊次數(shù): 1613次

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(chǎng)所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(chǎng)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(cè)裝置;對(duì)地絕緣電阻

 

0 引言

    近年來,隨著人們對(duì)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,隔離電源系統(tǒng)就是IT系統(tǒng)在場(chǎng)所的典型應(yīng)用[1]。醫(yī)院因其職能的特殊性,對(duì)其配電方式也有特殊的要求。如醫(yī)院的外科設(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(duì)IT系統(tǒng)在場(chǎng)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(chǎng)所IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn),所采用的絕緣監(jiān)測(cè)裝置也有特殊的要求。筆者結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),對(duì)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(duì)IT系統(tǒng)應(yīng)用的研究與討論。

1 IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)稱外顯裝置)。GB 16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置 第7-710部分:特殊裝置或場(chǎng)所的要求 場(chǎng)所》第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。目前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(cè)器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),當(dāng)絕緣監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)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(chǎng)所凈化裝修時(shí),用于外科室IT系統(tǒng)監(jiān)視的外顯裝置通常安裝在室的情報(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(duì)所有2類場(chǎng)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(chǎng)所內(nèi)的隔離電源設(shè)備和監(jiān)測(cè)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)更豐富的監(jiān)控信息和實(shí)現(xiàn)更多的監(jiān)控功能,這些信息和功能主要包括配電次圖和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(duì)地絕緣電阻監(jiān)測(cè)的曲線圖。該曲線清晰的展現(xiàn)了IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻不斷下降的變化情況,根據(jù)下降的趨勢(shì),可以分析和查找系統(tǒng)絕緣下降的原因,并提前采取措施排除故障隱患,從而有效保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

 

 圖1  IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻監(jiān)測(cè)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(chǎng)安裝功能簡(jiǎn)單的外顯裝置來監(jiān)控,具有更好的監(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(chǎng)情況進(jìn)行處理。相比而言,安裝在現(xiàn)場(chǎng)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)生第二次故障,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(duì)于重要的2類場(chǎng)所的IT系統(tǒng),除了采用外顯裝置現(xiàn)場(chǎng)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,能更有效的保障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》第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(duì)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)置在隔離變壓器的前面,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前面相比,減少了層環(huán)節(jié),供電可靠性更高。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(duì)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(duì)于單獨(dú)給室或重癥監(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(duì)于集中給多個(gè)室配電的UPS而言,由于并不是所有的室都同時(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(duì)于室集中配置的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 60364-7-710:2002第710.53.1條 2類場(chǎng)所內(nèi)線路的保護(hù)中規(guī)定:“對(duì)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)。可以選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,目前僅有極少數(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 第16部分:場(chǎng)所供電用隔離變壓器的特殊要求》第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。或者某次切合上去,但在運(yùn)行中,可能出現(xiàn)工作電源失電,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(duì)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)備第2部分:斷路器》,脫扣曲線為C、D型曲線的斷路器。

4 隔離電源柜的安裝

    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。室用隔離電源柜內(nèi)除了IT系統(tǒng)外,通常還有TN系統(tǒng),用于為室內(nèi)諸如觀片燈、書寫臺(tái)燈、電動(dòng)門等非設(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。

    隔離電源柜屬于配電設(shè)備,應(yīng)安裝于非潔凈區(qū)域。室用的隔離電源柜通常嵌墻安裝在室外廊側(cè)墻內(nèi),即室與清潔走廊間的墻體裝修夾層內(nèi),但不能安裝于室內(nèi)部或潔凈走廊內(nèi)。對(duì)于ICU(CCU)室而言,情況要相對(duì)復(fù)雜。對(duì)于較大的ICU,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(chǎng)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)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)較遠(yuǎn)的配電間內(nèi),致使配電線路較長(zhǎng),影響了IT系統(tǒng)的性。也有的將絕緣監(jiān)測(cè)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(duì)IT系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也存在隱患。因此,針對(duì)ICU(CCU),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I(xiàn)T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(qǐng)同行認(rèn)真研究IT系統(tǒng)的應(yīng)用,形成相對(duì)統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)施工方法,以更好的保障2類場(chǎng)所的配電可靠與。限于水平,筆者所述必然存在不少謬誤,也肯請(qǐng)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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