医院供电可靠性的时代课题

医院供电可靠性的时代课题——医用应急电源的发展方向演讲者：孙毅彪（国彪电源集团董事长）国家电力电子技术委员会委员公安部第六分技术委员会委员辽宁省智能专业委员会副主任委员辽宁省电气专业委员会副主任委员国家应急照明标准《GB17945-2010》编委成员国家EPS标准《GB16806-2010》编委成员

国家EPS标准《GB/T21225-2007》编委成员

节能环保型应急电源（ISPS）技术中心主任ISPS产品技术联盟理事长医院供电可靠性的时代课题——医用应急电源的发展方向1.电源问题的历史对策2.医院供电系统现状与展望3.蓄电型应急电源经济技术比较4.医用电气负荷分级和选型5.ISPS产品与技术联盟6.我们的目标

.主题和方向一

电源问题的历史对策电源问题主要是停电（对策1与2）和间断（对策3.4.5）。1.

相互独立的双路电源+自投互复装置（T≤3S）2.

配置自启动型収电机组+自投互复装置（T≥15S）对策1和2只保障供电不停而不能保证不间断，不能满足敏感型负载供电的要求（T

<0.01S）。对策3.4.5.是利用储能类应急系统作为电源间断的对策，对策5流行于近代和现代。3.

气动型应急装置→

气体储能（瞬时）/历史遗留4.

机电型应急电源→机械储能（瞬时）/历史UPS5.

电子型应急电源→电池储能（持续）/(U.E.I)对策4附图

：机电型应急电源（UPS）（电—机—电）/转动惯量蓄能(机械能）交流输入1交流输入2

市网电源IR配电配电1.能量储存工况：市电正常，市电驱动电动机旋转，电储能盘 动机带动发电机和储储能盘 能盘同时旋转。发电机AL1

发电机 2.能量释放工况：市电间断瞬间，配电配电 电动机停转而储能盘AL2 OU 在惯性作用下继续旋T 转，从而带动发电机电动机 继续旋转发电，直到储能盘的转动惯量全部释放结束（停转），发电机停止发电3.存在瓶颈：低效、时限、标准

对策5附图

：

电子型应急电源（电能）（第一代→U）/（第二代→E）/

（第三代→I）交流输入

AC/DC 中间直流

AC/DC 交流输出接重要负载串联储能直流蓄电池组1.能量储存工况：蓄电池组为储能原件，市网三相交流电经整流后对蓄电池充电储能。2.能量释放工况：市网电源中断瞬间，存储在粗电池内的电能经AC/DC装置逆变出来，实现对重要负载或特别重要负载的持续供电。3.产品分类

UPS、EPS、ISPS电力电子式抗间断型应急电源基本结构示意二

医院供电系统现状与展望1.可靠性保障1）普通负荷供电（双电源或市电加柴油机）→ATS2）消防应急供电（应急照明、疏散指示及消防动力）→EPS3）医用应急（危重病房、手术室、重要设备、信息系统）U/I2.供电指标保障1）信息与管理（CPU类

/

可靠、连续、无谐波、无热隐患）2）音视检查与病兆排查（CT与核磁类

/

可靠、无谐波）3.不间断电源现状EPS

/

UPS(附：有源滤波器+精密空调)

/

ISPS(不需滤波与空调）第一代电力电子型应急电源示意图→UPS(热在线式)检修旁路- ~IN

K1故障旁路

OUT隐患表现

发热、谐波

损坏、控制

因受干扰而整流：热在线（全负荷实时在线整流）；储能：热在线（蓄电池内部化学反应不停）隐患点3隐患点2LC

~

~隐患点4K2

传输路径市网输入先变成直流IA1

IA3失灵逆变：热在线（全负荷实时在线逆变）

~

-

~

IA2

~

IPC系统工况

再变成交流隐患点1经过滤波器

经过无触点 ...到达负载端

第二代电力电子型应急电源示意图——

EPS（冷后备式）工作模式整流：热后备（整流器件始终开通）、冷在线（整流器件不承载负载电流）储能：热在线（蓄电池内部化学反应不停）逆变：冷在线（逆变器平时关断、只在市网停电时才启动工作）切换：机电转换第三代电力电子型应急电源示意图——ISPS（智能快速应急电源系统）/热后备冷在线式~380/220V自市网配电母线引来。检修旁路智能

智能监测

跟踪判断

处理ISTSK1~C1~ISTS（智能型快速换路器）转换时间:

0ms

≤T<10msIN

IN工况分类整流热后备、冷在线。储能热后备(随时准备充电)、冷在

线（智能、间歇浮充电）。逆变热后备（实时跟踪逆变）、冷在线（输出空载）AC/DC~

-IHAIHAIC...IA1K2~DC/AC ~LC C2 B-~

IA2蓄电池组监测与管理ISPS结构原理框图IPCIA3OUT与UPS比有如下优势节能（附加.η≥97%）

绿色环保（电路.现场）安全可靠（低热.老化）带载（带载率：100%）节资（初投.复投.电费）长寿（主机3倍于UPS）简单（不需附加.降容）三

蓄能型应急电源经济技术比较（UPS与ISPS比较）1.主机运行模式

：UPS→热在线

；

ISPS→热后备（空逆）/

冷在线（不出）1）主机综合效率:U(η≤0.8）/

I(η≥0.97)2）发热功率：U（0.9Pe）/

I（0.005Pe）3）带载率：

U（0.6—0.8）/

I（1）4）附加设备：U（精密空调+有源滤波器）/

I（无）5）在线寿命：U（4-6）年/

I（10-15年）2.系统运行模式：UPS→大.中.小并联

；

ISPS→集散型

/

终端型1）装机容量（针对核心负载容量Pe)：U（≥4Pe)

/

I（2Pe）→利用率/效率/费用2）系统附加：U（精密空调+有源滤波器）/

I（无）→电容量/系统效率/费用3）在线带载率：U（λ

≤0.35）/

I（λ

=1）

→利用率/效率/费用4）系统坚强系数：U（ｋ=0.96≤0.6）/

I（ｋ≥0.91）UPS对电源的效率和利用率（单台）2倍冗余/UPS+APF+高精空调+排风设备

电源机房内设备AEL

2KVA

务器机房100KW

心设备2#电源EA-

AHU-

APF-

UPS-设备

IN1 K1

UPS—200KVAAC/DC

DC/AC

K1 -

EA服核

2#20KVAAHU2#电源

~

-

~电源

回路

排风设备空调机有源滤波器不间断电源

AFAPF-1—20A120AAC/DC

DC/ACK1 -

-~ ~

备用

小型双母线

UPS系统与SPS系统组网比较装机容量.利用率.附属.系统效率电源机房内设备 服务器机房设备UPS-400KVA精密空调-37KW排风-11KW100KVA核心负载200KVA

ISPSAEL100KVA核心负载APF-120A37KVA精密空调 200KVA

AEL 100KVAUPS-400KVA 排风-11KW ISPS 核心负载APF-120A100KVA核心负载中型UPS系统与ISPS系统组网比较装机容量.利用率.附属.效率~380/220V母线1段 ~380/220V母线1段400KVA 2x400KVA400KVAUPS~~APF300A~ ~UPS300AAPF APF300AUPS UPSAELAPF300A~

~ ~200KVA~ISPS ISPSPs Ps200KVA200KVAISPS ISPSAELPs Ps200KVAPAC2x55KVAMF2X37KWPs Ps2x100KVAPs Ps2x100KVAPAC MF2x55KVA 2X37KW2x100KVA2x100KVA大型UPS系统与ISPS系统组网比较—UPS(APF.4级配电.高精空调.排风)~380/220V母线1段 ~380/220V母线2段UPS APF UPSAPFUPSAPFUPSAPFUPSAPFUPSAPFUPSAPFUPS1级配电设备APF2级配电设备~380V/220V输出母线1段 ~380V/220V输出母线2段ALALALARAFALALALALARAFAL3级配电4级配电Sp PAC ~M Sp Sp PAC ~M Sp大型ISPS系统组网与UPS系统组网比较推荐模式：ISPS+1(2)级配电方案一ISPS分布在负荷现场。~380/220V母线1段I I I I I I I I I IAEL Ps Ps Ps PFA~380/220V母线1段~380/220V母线2段配电输出传输线路现场ISPS负载或列头柜~380/220V母线2段比之UPS群并联的优势1.无环流（逆变无输出）2.无谐波（逆变无输出）3.无高热（逆变无输出）4.波形纯正（电网波形）5.系统可靠（独立/无附）6.初装容量小（高带载）7.配电级数少8.系统简单.占地少（无附加.装机容量少）方案二ISPS集中靠近IIIIII I I I I配电输出ISPS群传输线路9.省电费（容/附/效）10.维修工作量少11.寿命长（老化慢）12.更换周期长（10年）配电室。 AEL Ps Ps Ps PFA 负载或列头柜特性化ISPS系统组网（带控制功能→终端型）

~380/220V电源2B

~380/220V电源1A配电室

终端配置型是

保障性最强的配

置方案。此方案

中，ISPS电源兼

控制功能工作在

重要设备机房，

不论在A、B、CD任意处发生故

障或电源线路发

生断线、毁坏类

故障都不会影响

重要负荷工作D

C

ISPS特别重要负载现场~M

ISPSISPS~M ~M

特别重要负荷

AE ~M四

医用电气负荷分级和选型1.规范分级（类）：特别级

/

一级（类）/二级（类）2.实际需求分类（表现为对供电间断的限制）：A

型→允许间断时间：To<10ms

(计算机、服务器、抢救室危重病房、高精设备、手术间、重要电梯、）→U/IB

型→允许间断时间：10ms≤To<100mS

（重要动力、ICU病房送风机房、空调机房等）→U/IC

型：允许间断时间：100ms≤To≤5S（急诊门诊、值班室、化验室、普通病房、消防应急等）→E。结论：1.A型和B型负载居多；2.

ISPS

最顺应当今时代主题医院供电可靠性的时代