醫療系統中模塊化UPS應用方案

1 前言

近幾年醫療系統的集中化管理已成為一種發展趨勢。對于數據中心、關鍵設備的保護更是重中之重，尤其是那些生命攸關的場所，如：潔凈手術室pICU重癥監護室pCCU心臟監護室、產房等場所重要電力負荷區，必須配備UPS后備電源，其目的就是保證為該場所內的醫療電氣設備提供一個安全、可靠的電源保障，用以確保病人的生命安全、提高醫療服務質量。

我國2002年11月26日發布，12月1日開始實施的《醫療潔凈手術部建筑技術規范》，其中8.3 配電要求：由于手術室的重要性，手述室內用電設備配電盤須加隔離變壓器。

某三甲綜合醫院，重要關鍵性典型負載的統計如下：潔凈手術室 5個 房間(床位);ICU重癥監護室20個房間(床位);產房5個房間(床位)。負載總容量預計為：100kVA 。

2 方案配置

2.1 臺達UPS配置方案

用于醫療系統的臺達模塊化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

為提高供電系統的安全、可靠性，傳統供電方案是采用兩臺UPS單機并聯冗余方式運行，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、擴容，同時對設備的利用不充分、效率低、缺乏靈活性擴充，更重要的，系統的冗余數僅為1。

而HIFT UPS采用模塊化設計的結構極具彈性，可實現模塊N+X自動彈性組合冗余，供電系統擁有最高的可靠性。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具有隨需擴容的性能優勢，可以按照現在的負載先進行配置,當機房負載擴容容量增加時,直接熱插入模塊,擴容靈活、方便，以20kVA一個模塊為單位最大可擴充至480kVA的冗余供電系統。

根據用戶負載需求，臺達提供一種更經濟的HIFT UPS供電系統冗余配置方案，采用HIFT 120kVA UPS 1臺，由6個20kVA模塊組成總功率120kVA，模塊5+1并聯冗余系統。根據醫療系統規范標準對配電系統的要求，UPS輸出端配置隔離變壓器，輸出側采用TN-S配電系統，確保供電系統更安全可靠、提供更佳的保護效果。圖1為HIFT 120kVA UPS模塊冗余供電系統圖。

圖1

3 方案優勢

3.1 安全可靠

⑴ HIFT 120K模塊5+1并聯冗余可靠性分析

采用普通UPS單機100kVA 1+1并聯冗余系統的可靠性計算公式為式(1)。

( 1)

式中：R(t)表示單機可靠性;RN+X(t)表示系統可靠性; 表示并聯冗余系統中X+1個子系統故障時的組合數。

如果單機可靠性為R(t)=0.99，代入式(1)得到1+1并聯系統的可靠性為：

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

普通UPS單機100kVA 1+1并聯冗余方案中，無論實際運行負載是多少，冗余數始終都為1不變，UPS供電系統的可靠性始終為0.9999。

采用臺達HIFT 120K UPS模塊5+1冗余的方案中，當實際負載為設計容量的60%時(實際負載:100kVA×60%=60kVA),實際負載占3個模塊，此時供電系統冗余數為3個模塊，實際運行時是模塊3+3的并聯冗余系統。也就只有4個功率模塊同時故障的時候，UPS才會轉旁路工作，才會在無保護的狀態下運行。