醫(yī)院電力系統(tǒng)用不間斷電源的建議方案論文
摘要：不間斷電源作為一種能夠保證不間斷供電的系統(tǒng)設(shè)備，近年來在醫(yī)院、銀行、學(xué)校、機(jī)關(guān)、電力通信等各個(gè)行業(yè)的電力系統(tǒng)中都有著非常廣泛的應(yīng)用，并在保證供電的穩(wěn)定性、可靠性、安全性上發(fā)揮出了重要作用，而對(duì)于電力系統(tǒng)，采用不間斷電源方案的設(shè)計(jì)也開始得到了更多的重視。本文對(duì)不間斷電源進(jìn)行了簡單介紹，同時(shí)以醫(yī)療行業(yè)為例，結(jié)合實(shí)例對(duì)醫(yī)院電力系統(tǒng)所用的不間斷電源方案進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；不間斷電源；醫(yī)院；分析
雖然不間斷電源系統(tǒng)在應(yīng)用上已經(jīng)十分廣泛，但目前我國對(duì)于不間斷電源系統(tǒng)的應(yīng)用卻尚未擁有統(tǒng)一、權(quán)威的配置方案，這給不間斷電源的應(yīng)用推廣以及配到方案的選擇都帶來了很大的困難，更影響了不間斷電源的實(shí)際應(yīng)用效果，而醫(yī)院作為不間斷電源的重要應(yīng)用領(lǐng)域，在醫(yī)療設(shè)備與計(jì)算機(jī)供電上自然也受到了一定的影響，因此醫(yī)院電力系統(tǒng)與不間斷電源方案的研究非常具有現(xiàn)實(shí)意義。
1概述
不間斷電源又稱UPS，是一種將蓄電池與主機(jī)相連接，并通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電，從而實(shí)現(xiàn)不間斷供電的系統(tǒng)設(shè)備，當(dāng)市電輸入正常時(shí)，不間斷電源會(huì)承擔(dān)交流市電穩(wěn)壓器的功能，將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，并向系統(tǒng)內(nèi)部的蓄電池內(nèi)持續(xù)充電，直至蓄電池充滿；而當(dāng)市電出現(xiàn)中斷時(shí)，不間斷電源則會(huì)立即將蓄電池內(nèi)存儲(chǔ)的電能通過逆變轉(zhuǎn)換的方法轉(zhuǎn)換為交流電，進(jìn)而繼續(xù)向荷載供電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載的軟、硬件不受損壞，從而達(dá)到不間斷供電的效果。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上來看，不間斷電源一般會(huì)由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關(guān)、蓄電池組等幾部分構(gòu)成，其中整流器負(fù)責(zé)將市電轉(zhuǎn)換為直流電，從而為蓄電池充電，逆變器負(fù)責(zé)向荷載輸出高質(zhì)量的交流凈化電源，使市電免受電壓變化、頻率變化以及諧波干擾的影響。而在出現(xiàn)市電中斷的情況后，那么UPS就會(huì)直接觸發(fā)靜態(tài)開關(guān)，并將電源切換為蓄電池組，并經(jīng)由逆變器繼續(xù)進(jìn)行供電。
2醫(yī)院電力系統(tǒng)用不間斷電源的建議方案
2.1供電模式的確定
從目前來看，不間斷電源的供電模式可分為后備式、在線式、三端式以及Delta變換性等很多種，不同供電模式的運(yùn)行原理不同，在成本、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行穩(wěn)定性等很多方面也截然不同，在實(shí)際使用中會(huì)擁有不同的效果。因此在電力系統(tǒng)用不間斷電源的方案設(shè)計(jì)中，必須要對(duì)各種供電模式進(jìn)行衡量，而醫(yī)院電力系統(tǒng)對(duì)不間斷電源的應(yīng)用，對(duì)于供電模式選擇的也非常關(guān)鍵。在不間斷電源的各種供電模式中，后備式不間斷電源是在電力系統(tǒng)正常供電的情況下對(duì)電流進(jìn)程進(jìn)行處理，從而根據(jù)電流的.變化來產(chǎn)生交流電，具有使用簡單方便、輸送能力強(qiáng)、電流能力與動(dòng)作時(shí)間能夠有效切換等多種特點(diǎn)。但在電壓過高或過低的情況下，變電器的正常運(yùn)行會(huì)受到影響，需要對(duì)變電器進(jìn)行相應(yīng)的處理或是對(duì)電壓進(jìn)行控制。在線式不間斷電源在運(yùn)行時(shí)，主要是通過對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的變化來進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)不間斷的供電，在這種供電模式下，負(fù)載所用的交流電壓不會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行考慮，因而逆變電路始終處于工作狀態(tài)，具體還可分為在線互動(dòng)式與雙變換互動(dòng)式等幾種，其中以雙變換在線式最為常見，主要是指UPS正常工作時(shí)，電能經(jīng)過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負(fù)載。三端式不間斷電源為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個(gè)初級(jí)繞組和次級(jí)繞組都有一個(gè)磁分路，并接電容可與每一個(gè)磁路組成LC諧振回路，當(dāng)達(dá)到諧振點(diǎn)時(shí)，構(gòu)成飽和電感，使次級(jí)工作于飽和區(qū)，若初級(jí)輸入電壓變化時(shí)，次級(jí)輸出電壓恒定不變，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。而Delta變換性不間斷電源則是串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制技術(shù)與脈寬調(diào)制技術(shù)的結(jié)合，具有4條負(fù)載供電通道，這種供電模式的不間斷電源能夠通過Delta變換器對(duì)電流進(jìn)行控制，進(jìn)而了解電壓情況，最終做出科學(xué)合理的判斷。各種供電模式的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)都比較明顯，但由于醫(yī)院的很多儀器設(shè)備都必須要長時(shí)間運(yùn)行，一旦供電中斷，所造成的后果往往非常嚴(yán)重，因而醫(yī)院電力系統(tǒng)對(duì)于不間斷電源的可靠性與穩(wěn)定性的要求非常高。同時(shí)，醫(yī)院一般會(huì)為不間斷電源設(shè)置專門的管理維護(hù)人員，因而對(duì)于不簡單電源的維護(hù)管理并沒有太多的要求。綜合以上條件分析，醫(yī)院電力系統(tǒng)最好應(yīng)選擇在線式供電模式的不間斷電源，以滿足醫(yī)院電力系統(tǒng)在供電可靠性、穩(wěn)定性上的要求，而這種供電模式在設(shè)備安裝工程量、資金投入、蓄電池使用壽命、維護(hù)安全性等方面的弊端則屬于可接受條件，并不會(huì)對(duì)醫(yī)院電力系統(tǒng)造成太大的影響。
2.2不間斷電源設(shè)備的選擇
在醫(yī)院電力系統(tǒng)對(duì)不間斷電源的使用中，首先應(yīng)對(duì)醫(yī)院內(nèi)所有需要使用的不間斷電源的負(fù)載設(shè)備進(jìn)行明確，并將這些負(fù)載設(shè)備的總功率準(zhǔn)確地計(jì)算出來，之后再根據(jù)總功率對(duì)不間斷電源的具體型號(hào)與品牌進(jìn)行具體選擇，當(dāng)然，在選擇過程中也要保證UPS設(shè)備能夠符合供電模式的要求，盡量選擇選擇在線式不間斷電源。同時(shí)，也要對(duì)不間斷電源功能的積極性進(jìn)行全面考慮，保證其具有智能監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)連接等先進(jìn)功能，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)不間斷電源設(shè)備的遠(yuǎn)程控制與智能化管理，提高醫(yī)院電力系統(tǒng)的管理效率與安全性，同時(shí)降低管理成本與工作量。在負(fù)載設(shè)備的總功率計(jì)算中，應(yīng)注意將顯示器、終端、外掛硬盤等設(shè)備列入到負(fù)載設(shè)備之中，以免影響總功率計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)，負(fù)載設(shè)備的電壓及電流數(shù)據(jù)可在背板上找到，而將兩者相乘，即可得到VA值，有些設(shè)備會(huì)使用瓦特表明其電能需求，面對(duì)這種情況，可將瓦數(shù)乘以1.4，來得到大致的VA值，而對(duì)于整體設(shè)備的功率，則應(yīng)以其額定數(shù)為基準(zhǔn)。此外，在將所有設(shè)備的VA值匯總后，還要在總VA值的基礎(chǔ)上，增加30%左右的功率作為擴(kuò)充容量，為不間斷電源設(shè)備日后的升級(jí)留出空間。
2.3后備延時(shí)時(shí)間的配置
在不簡單電源系統(tǒng)與設(shè)備不同的情況下，UPS型號(hào)與配置也是不同的，例如標(biāo)準(zhǔn)性UPS本身機(jī)內(nèi)一般會(huì)自帶電池，在停電可繼續(xù)進(jìn)行幾分鐘至幾十分鐘的供電，但卻無法支持長時(shí)間的供電；而長效型UPS則會(huì)配置外置電池組，能夠滿足用戶長時(shí)間停電時(shí)繼續(xù)供電的需要，后備時(shí)間可以進(jìn)行自定義設(shè)置，從數(shù)十分鐘到幾十個(gè)小時(shí)均可。但需要注意的是，由于長效型UPS的備用時(shí)間會(huì)受到電池成本、安裝空間大小以及電池回充時(shí)間等因素的限制，因而處于電力環(huán)境較差、停電較為頻繁地區(qū)的醫(yī)院，應(yīng)采用UPS與發(fā)電機(jī)配合供電的方式。具體來說，就是在出現(xiàn)停電時(shí)，先由電池向UPS進(jìn)行供電，而一旦停電的持續(xù)時(shí)間較長，則會(huì)啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)代替電池對(duì)UPS繼續(xù)供電，當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)再切換到市電供電。電池的供電時(shí)間主要受負(fù)載大小、電池容量、環(huán)境溫度、電池放電截止電壓等因素的影響，因此根據(jù)延時(shí)能力，確定所需電池的容量大小，并用安時(shí)AH值來表示，以給定電流安培數(shù)時(shí)放電的時(shí)間小時(shí)數(shù)來計(jì)算。
3不間斷電源方案在醫(yī)院電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用
以某醫(yī)院電力系統(tǒng)對(duì)不間斷電源的應(yīng)用為例，該醫(yī)院手術(shù)室、急診科、中央重癥監(jiān)護(hù)室等多個(gè)重要科室均采用了UPS為醫(yī)療設(shè)備提供不間斷供電，此外如收費(fèi)處、住院處、財(cái)務(wù)科等部門所使用的計(jì)算機(jī)也全部由UPS作為供電電源。該不間斷電源系統(tǒng)在配置上選用了RDNU33120型UPS電源，額定容量為120KVA/96KW，額定電壓為380V三相四線+地線，同時(shí)通過RS232接口配合UPS智能監(jiān)控軟件電腦進(jìn)行通信，以及外接SNMP適配器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能管理與監(jiān)控。由于該UPS電源默認(rèn)不含電池，因而醫(yī)院還選配了WPL230-12N蓄電池組作為電池，在實(shí)際應(yīng)用UPS電源系統(tǒng)方案之前，已經(jīng)過多次長時(shí)間的停電考驗(yàn)，證明該不簡單電源方案在醫(yī)院電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有著充分的合理性，在投入運(yùn)行以來，基本未出現(xiàn)設(shè)備故障，UPS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，但在打開UPS電源后，曾出現(xiàn)過交流保險(xiǎn)絲熔斷、UPS轉(zhuǎn)向逆變器供電工作狀態(tài)的情況，且經(jīng)測(cè)試后，未發(fā)現(xiàn)有短路點(diǎn)。在打開UPS的瞬間測(cè)量IC8(SG3524)的輸出端14腳，發(fā)現(xiàn)有調(diào)制脈沖輸出，最終確定市電供電與逆變器同時(shí)使用1個(gè)電源變壓器，將使主回路中的電流過大，進(jìn)而導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷，在明確問題的原因后，采取了相應(yīng)的維修措施，維修完成后，未再次發(fā)生故障或出現(xiàn)其他故障。
4結(jié)語
總之，在當(dāng)前不間斷電源應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)程尚未得到完善的情況下，醫(yī)院電力系統(tǒng)對(duì)于不間斷電源的應(yīng)用，必須要全面考慮各方面的情況，明確可能出現(xiàn)的問題并擬定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，從而保證不間斷電源方案的合理性。
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