醫(yī)療系統(tǒng)中模塊化UPS應(yīng)用方案

1 前言

近幾年醫(yī)療系統(tǒng)的集中化管理已成為一種發(fā)展趨勢。對于數(shù)據(jù)中心、關(guān)鍵設(shè)備的保護(hù)更是重中之重，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，如：潔凈手術(shù)室pICU重癥監(jiān)護(hù)室pCCU心臟監(jiān)護(hù)室、產(chǎn)房等場所重要電力負(fù)荷區(qū)，必須配備UPS后備電源，其目的就是保證為該場所內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備提供一個安全、可靠的電源保障，用以確保病人的生命安全、提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。

我國2002年11月26日發(fā)布，12月1日開始實(shí)施的《醫(yī)療潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》，其中8.3 配電要求：由于手術(shù)室的重要性，手述室內(nèi)用電設(shè)備配電盤須加隔離變壓器。

某三甲綜合醫(yī)院，重要關(guān)鍵性典型負(fù)載的統(tǒng)計(jì)如下：潔凈手術(shù)室 5個 房間(床位);ICU重癥監(jiān)護(hù)室20個房間(床位);產(chǎn)房5個房間(床位)。負(fù)載總?cè)萘款A(yù)計(jì)為：100kVA 。

2 方案配置

2.1 臺達(dá)UPS配置方案

用于醫(yī)療系統(tǒng)的臺達(dá)模塊化UPS電源配置方案列于表1。

表1 模塊化UPS電源配置方案

2.2 HIFT UPS供電方案說明

為提高供電系統(tǒng)的安全、可靠性，傳統(tǒng)供電方案是采用兩臺UPS單機(jī)并聯(lián)冗余方式運(yùn)行，雖然這在一定程度上提高了可靠性，但是它不便于在線維護(hù)、擴(kuò)容，同時對設(shè)備的利用不充分、效率低、缺乏靈活性擴(kuò)充，更重要的，系統(tǒng)的冗余數(shù)僅為1。

而HIFT UPS采用模塊化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)極具彈性，可實(shí)現(xiàn)模塊N+X自動彈性組合冗余，供電系統(tǒng)擁有最高的可靠性。同時，客戶還可通過定購額外的模塊，來增加HIFT的備用冗余能力。HIFT UPS具有隨需擴(kuò)容的性能優(yōu)勢，可以按照現(xiàn)在的負(fù)載先進(jìn)行配置,當(dāng)機(jī)房負(fù)載擴(kuò)容容量增加時,直接熱插入模塊,擴(kuò)容靈活、方便，以20kVA一個模塊為單位最大可擴(kuò)充至480kVA的冗余供電系統(tǒng)。

根據(jù)用戶負(fù)載需求，臺達(dá)提供一種更經(jīng)濟(jì)的HIFT UPS供電系統(tǒng)冗余配置方案，采用HIFT 120kVA UPS 1臺，由6個20kVA模塊組成總功率120kVA，模塊5+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)。根據(jù)醫(yī)療系統(tǒng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對配電系統(tǒng)的要求，UPS輸出端配置隔離變壓器，輸出側(cè)采用TN-S配電系統(tǒng)，確保供電系統(tǒng)更安全可靠、提供更佳的保護(hù)效果。圖1為HIFT 120kVA UPS模塊冗余供電系統(tǒng)圖。

圖1

3 方案優(yōu)勢

3.1 安全可靠

⑴ HIFT 120K模塊5+1并聯(lián)冗余可靠性分析

采用普通UPS單機(jī)100kVA 1+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)的可靠性計(jì)算公式為式(1)。

( 1)

式中：R(t)表示單機(jī)可靠性;RN+X(t)表示系統(tǒng)可靠性; 表示并聯(lián)冗余系統(tǒng)中X+1個子系統(tǒng)故障時的組合數(shù)。

如果單機(jī)可靠性為R(t)=0.99，代入式(1)得到1+1并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性為：

R1+1(t)=1-[1-R(t)]2=0.9999

普通UPS單機(jī)100kVA 1+1并聯(lián)冗余方案中，無論實(shí)際運(yùn)行負(fù)載是多少，冗余數(shù)始終都為1不變，UPS供電系統(tǒng)的可靠性始終為0.9999。

采用臺達(dá)HIFT 120K UPS模塊5+1冗余的方案中，當(dāng)實(shí)際負(fù)載為設(shè)計(jì)容量的60%時(實(shí)際負(fù)載:100kVA×60%=60kVA),實(shí)際負(fù)載占3個模塊，此時供電系統(tǒng)冗余數(shù)為3個模塊，實(shí)際運(yùn)行時是模塊3+3的并聯(lián)冗余系統(tǒng)。也就只有4個功率模塊同時故障的時候，UPS才會轉(zhuǎn)旁路工作，才會在無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。