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医疗用UPS电源系统解决方案

1 前言

医院为了改善住院条件，为提高整个医院的医疗服务水平及信息化程度，新大楼设计了统一的计算机数据中心，中心设置专门的UPS机房，包括机房专用UPS及医疗系统支撑UPS。

根据负载功率初步统计情况，UPS按如下功率需求进行配置：机房配置模块化驱动力120kVA UPS 1台，后备时间1h；大楼ICU、呼吸机、手术室等系统，配置驱动力260kVA以上UPS 1台，后备时间4h；要求UPS具有：高可靠性、高可用性、环保节能。

根据《GB/T 16895.24-2005 建筑物电气装置第7-710部分：特殊装置或场所的要求医疗场所》标准要求，手术室、ICU、呼吸系统等属于2类医疗场所，要求主电源与备用电源之间切换时间<0.5S。一般的双市电切换及备用柴油机启动时间均无法满足要求，且目前各系统均多数采用微机数字化控制。因此，上述系统一般建议配置UPS不间断电源系统，以保证为该场所内的医疗电器设备提供一个安全、可靠的电源，以确保病人的安全、提高医疗服务质量。

2 整体方案总述

2.1 数据机房UPS选型

大楼数据中心采用 驱动力120kVA  UPS。配置1台驱动力UPS输入柜、1台驱动力UPS输出柜。输入输出各预留一套开关，作今后UPS扩容至第二机架使用。根据《建筑物电气装置第7-710部分：特殊装置或场所的要求医疗场所》规定要求，在UPS输出同时配置一个输出隔离变压器。具体结构如图1所示。

图1 数据机房UPS供电原理图

UPS采用模块化设计的结构极具弹性，可实现N+1、N+2、N+3、N+4、N+5…的模块N+X 冗余，供电系统拥有最高的可靠性。同时，客户还可通过定购额外的模块，来增加HIFT的备用冗余能力。UPS具有随需扩容的性能优势，可以按照现在的负载进行配置,当机房负载扩容时,直接热插入模块,扩容灵活、方便，以20kVA一个模块为单位，最大可扩充至480kVA的冗余供电系统。

本次根据现场负载需求，提供一种更经济的 UPS供电系统冗余配置方案，采用驱动力120kVA  UPS 1台，由6个20kVA模块组成总功率120kVA，模块5+1并联冗余系统。输出侧采用TN-S配电系统，确保供电系统更安全可靠、提供更佳的保护效果。

2.2 医疗系统用UPS选型

大楼内医疗系统采用大型工业级UPS，UPS输入、输出各配置一台配电屏，屏内预留未来扩容空间。UPS自带输出隔离变压器，满足《建筑物电气装置第7-710部分：特殊装置或场所的要求医疗场所》规定。UPS输出屏根据输出各楼层用点需要，设置配电回路，为呼吸机系统、ICU、手术室及各楼层护士站等提供供电回路。系统建议配置结构如图2所示。

 图2医疗系统UPS供电原理图

驱动力 UPS是专为大型用户所设计，其主要应用领域为各种数据处理系统、电信系统、卫星系统、网络系统、医疗设备、安全紧急逃生设备、监控保全系统、各种工厂设备。

驱动力UPS，采用先进的IGBT高频切换正弦脉宽调变技术设计，使UPS供电质量好、效率高、热损耗小、噪音低、体积小及寿命长，同时采用模块化设计可降低平均修护时间(MTTR)，使维护工作更简便，藉由微处理器的数字化设计，简化复杂的模拟线路及大量减少零件数目，使系统更为安全可靠。人性化设计使驱动力UPS为使用者提供了可用性强的高质量电力，为广大信息用户的最理想守护神。 

2.3 铅酸蓄电池容量计算

铅酸蓄电池容量计算，参考行业标准 《YD/T5040-2005 通信电源设备安装工程设计规范》进行。计算公式为    

  Q= (K×T×I )÷{η×[1+α×(1-25)]}               公式（1）

式中 : Q——蓄电池容量（Ah）；

K——安全系数，取1.25；

I——负载电流（A）；

T——电池放电小时数（h）；

η——放电容量系数；

t——实际电池放电所在地最低温度数值，所在地有采暖设备时，按15℃考虑，无采暖设备时，按5℃考虑；

α——电池温度系数（1/℃），当放电小时率≥10h，取α=0.006；当1≤放电小时率<10h，取α=0.008；当放电小率<1h，取α=0.01 。

表1 铅酸蓄电池放电电容量系数（η）表

UPS电池的总容量，应按UPS容量，采用公式（2）估算出蓄电池的计算放电电流I，再根据公式（1）算出蓄电池的容量。

                                     I=（S×0.8）÷（μ×U ）  公式（2）

式中:  S——UPS额定容量 （KVA）；

I——蓄电池的计算放电电流 （A）；

μ——逆变器的效率；

U——蓄电池放电时逆变器的输入电压（V）（蓄电池单体电压1.85时）。

各系统计算结果列于表2。      

表2   各系统计算结果  

图5   UPS接口界面

3.1.13 标配紧急停机（EPO功能）

    标准配置紧急关机按钮,可远程/近端控制UPS,一旦有紧急事故发生,可以立即切断输入、输出、电池等开关,使UPS完全孤立出来,可以减少事故(特别是电引起的火灾)进一步扩大。比如机房发生火灾时，消防队员赶到现场，首先处理的一般是关掉电源开关总闸，而这时UPS刚好是转为它的电池工作模式，后面负载还带电工作。

3.1.14 详细故障信息记录

    驱动力UPS采用了超大容量存储器，可存储不少于500笔信息，给维修人员提供第一手宝贵信息，快速解决问题，给重要负载供电提供了保障。

3.1.15 滚轮移动搬运

目前，很多企业都需要考虑机房的快速建设和搬迁的问题。为用户需求考虑，增加了滚轮设计，同时滚轮需要满足动态载重和静态载重的要求。为用户解决机房建设降低人工成本，和搬迁成本。

5.总结

秉承产品优异的品质，良好的市场口碑，以及专业售前技术支援，周密的方案论证和设计，使得其产品方案获得了客户首肯，顺利中标该项目。为医院今后的信息化发展建设献上一股稳固的推进力。