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正文

医疗系统中模块化UPS应用方案

近几年医疗系统的集中化管理已成为一种发展趋势。对于数据中心、关键设备的保护更是重中之重,尤其是那些生命攸关的场所,如:洁净手术室pICU重症监护室pCCU心脏监护室、产房等场所重要电力负荷区,必须配备UPS后备电源,其目的就是保证为该场所内的医疗电气设备提供一个安全、可靠的电源保障,用以确保病人的生命安全、提高医疗服务质量。

我国2002年11月26日发布,12月1日开始实施的《医疗洁净手术部建筑技术规范》,其中8.3 配电要求:由于手术室的重要性,手述室内用电设备配电盘须加隔离变压器。

某三甲综合医院,重要关键性典型负载的统计如下:洁净手术室 5个 房间(床位);ICU重症监护室20个房间(床位);产房5个房间(床位)。负载总容量预计为:100kVA 。

2 方案配置

2.1 台达UPS配置方案

用于医疗系统的台达模块化UPS电源配置方案列于表1。

表1 模块化UPS电源配置方案

2.2 HIFT UPS供电方案说明

为提高供电系统的安全、可靠性,传统供电方案是采用两台UPS单机并联冗余方式运行,虽然这在一定程度上提高了可靠性,但是它不便于在线维护、扩容,同时对设备的利用不充分、效率低、缺乏灵活性扩充,更重要的,系统的冗余数仅为1。

而HIFT UPS采用模块化设计的结构极具弹性,可实现模块N+X自动弹性组合冗余,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。HIFT UPS具有随需扩容的性能优势,可以按照现在的负载先进行配置,当机房负载扩容容量增加时,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。

根据用户负载需求,台达提供一种更经济的HIFT UPS供电系统冗余配置方案,采用HIFT 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。根据医疗系统规范标准对配电系统的要求,UPS输出端配置隔离变压器,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。图1为HIFT 120kVA UPS模块冗余供电系统图。

图1

3 方案优势

3.1 安全可靠

⑴ HIFT 120K模块5+1并联冗余可靠性分析

采用普通UPS单机100kVA 1+1并联冗余系统的可靠性计算公式为式(1)。

( 1)

式中:R(t)表示单机可靠性;RN+X(t)表示系统可靠性; 表示并联冗余系统中X+1个子系统故障时的组合数。

如果单机可靠性为R(t)=0.99,代入式(1)得到1+1并联系统的可靠性为:

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

普通UPS单机100kVA 1+1并联冗余方案中,无论实际运行负载是多少,冗余数始终都为1不变,UPS供电系统的可靠性始终为0.9999。

采用台达HIFT 120K UPS模块5+1冗余的方案中,当实际负载为设计容量的60%时(实际负载:100kVA×60%=60kVA),实际负载占3个模块,此时供电系统冗余数为3个模块,实际运行时是模块3+3的并联冗余系统。也就只有4个功率模块同时故障的时候,UPS才会转旁路工作,才会在无保护的状态下运行。