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医疗用UPS电源系统解决方案
来源: www.qdlups.com   发布时间: 2013-05-21    次浏览   大小:  16px  14px  12px
医院UPS供电保障方案1 前言医院为了改善住院条件,为提高整个医院的医疗服务水平及信息化程度,新大楼设计了统一的计算机数据中心,中心设置专门的UPS机房,包括机房专用UPS及医疗系统支撑UPS。根据负载功率初步统计情况,UPS按如

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医疗用UPS电源系统解决方案

1 前言

医院为了改善住院条件,为提高整个医院的医疗服务水平及信息化程度,新大楼设计了统一的计算机数据中心,中心设置专门的UPS机房,包括机房专用UPS及医疗系统支撑UPS。

根据负载功率初步统计情况,UPS按如下功率需求进行配置:机房配置模块化驱动力120kVA UPS 1台,后备时间1h;大楼ICU、呼吸机、手术室等系统,配置驱动力260kVA以上UPS 1台,后备时间4h;要求UPS具有:高可靠性、高可用性、环保节能。

根据《GB/T 16895.24-2005 建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所》标准要求,手术室、ICU、呼吸系统等属于2类医疗场所,要求主电源与备用电源之间切换时间<0.5S。一般的双市电切换及备用柴油机启动时间均无法满足要求,且目前各系统均多数采用微机数字化控制。因此,上述系统一般建议配置UPS不间断电源系统,以保证为该场所内的医疗电器设备提供一个安全、可靠的电源,以确保病人的安全、提高医疗服务质量。

2 整体方案总述

2.1 数据机房UPS选型

大楼数据中心采用 驱动力120kVA  UPS。配置1台驱动力UPS输入柜、1台驱动力UPS输出柜。输入输出各预留一套开关,作今后UPS扩容至第二机架使用。根据《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所》规定要求,在UPS输出同时配置一个输出隔离变压器。具体结构如图1所示。

数据机房UPS供电原理图

图1 数据机房UPS供电原理图

UPS采用模块化设计的结构极具弹性,可实现N+1、N+2、N+3、N+4、N+5…的模块N+X 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。UPS具有随需扩容的性能优势,可以按照现在的负载进行配置,当机房负载扩容时,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。

本次根据现场负载需求,提供一种更经济的 UPS供电系统冗余配置方案,采用驱动力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。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。

2.2 医疗系统用UPS选型

大楼内医疗系统采用大型工业级UPS,UPS输入、输出各配置一台配电屏,屏内预留未来扩容空间。UPS自带输出隔离变压器,满足《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所》规定。UPS输出屏根据输出各楼层用点需要,设置配电回路,为呼吸机系统、ICU、手术室及各楼层护士站等提供供电回路。系统建议配置结构如图2所示。

 医疗系统UPS供电原理图

 图2医疗系统UPS供电原理图

驱动力 UPS是专为大型用户所设计,其主要应用领域为各种数据处理系统、电信系统、卫星系统、网络系统、医疗设备、安全紧急逃生设备、监控保全系统、各种工厂设备。

驱动力UPS,采用先进的IGBT高频切换正弦脉宽调变技术设计,使UPS供电质量好、效率高、热损耗小、噪音低、体积小及寿命长,同时采用模块化设计可降低平均修护时间(MTTR),使维护工作更简便,藉由微处理器的数字化设计,简化复杂的模拟线路及大量减少零件数目,使系统更为安全可靠。人性化设计使驱动力UPS为使用者提供了可用性强的高质量电力,为广大信息用户的最理想守护神。 

2.3 铅酸蓄电池容量计算

铅酸蓄电池容量计算,参考行业标准 《YD/T5040-2005 通信电源设备安装工程设计规范》进行。计算公式为    

           

  Q= (K×T×I )÷{η×[1+α×(1-25)]}               公式(1)

      

 

式中 : Q——蓄电池容量(Ah);

K——安全系数,取1.25;

I——负载电流(A);

T——电池放电小时数(h);

η——放电容量系数;

t——实际电池放电所在地最低温度数值,所在地有采暖设备时,按15℃考虑,无采暖设备时,按5℃考虑;

α——电池温度系数(1/℃),当放电小时率≥10h,取α=0.006;当1≤放电小时率<10h,取α=0.008;当放电小率<1h,取α=0.01 。

表1 铅酸蓄电池放电电容量系数(η)表

电池放电小时数(h)

0.5

1

2

3

4

6

8

10

≥20

放电终止电压(V)

1.65

1.70

1.75

1.70

1.75

1.80

1.80

1.80

1.80

1.80

1.80

1.80

≥1.85

放电容量系统

防酸电池

0.38

0.35

0.30

0.53

0.50

0.40

0.61

0.75

0.79

0.88

0.94

1.00

1.00

阀控电池

0.48

0.45

0.40

0.58

0.55

0.45

0.61

0.85

0.79

0.88

0.94

1.00

1.00

 

UPS电池的总容量,应按UPS容量,采用公式(2)估算出蓄电池的计算放电电流I,再根据公式(1)算出蓄电池的容量。

                                     I=(S×0.8)÷(μ×U )  公式(2)

式中:  S——UPS额定容量 (KVA);

I——蓄电池的计算放电电流 (A);

μ——逆变器的效率;

U——蓄电池放电时逆变器的输入电压(V)(蓄电池单体电压1.85时)。

各系统计算结果列于表2。      

表2   各系统计算结果  

内  容

 

备  注

机房系统

医疗系统

1小时段计算

S1

总负荷(VA)

120000

250000

μ

逆变器的效率,为0.95

0.95

0.95

VCELL

电池单体放电电压

1.85

1.85

U

逆变器输入电压

444

321.9

I1

I1=(S1×0.8/(μ×U)

227.6 

654.0 

K

K=1.25

1.25

1.25

T1

放电小时数=1h

1

4

η

放电容量系数

0.55

0.79

α

电池温度系数,取0.008

0.008

0.008

t

环境最低温度,取20℃

20

20

Q

Q=KT1I1/(η×(1+α×(t-25)))

497 

3980 

电池配置

 

 

12V/120Ah×4组

2V 2000Ah×2组

 UPS机接口界面
图5   UPS接口界面

 

3.1.13 标配紧急停机(EPO功能)

    标准配置紧急关机按钮,可远程/近端控制UPS,一旦有紧急事故发生,可以立即切断输入、输出、电池等开关,使UPS完全孤立出来,可以减少事故(特别是电引起的火灾)进一步扩大。比如机房发生火灾时,消防队员赶到现场,首先处理的一般是关掉电源开关总闸,而这时UPS刚好是转为它的电池工作模式,后面负载还带电工作。

3.1.14 详细故障信息记录

    驱动力UPS采用了超大容量存储器,可存储不少于500笔信息,给维修人员提供第一手宝贵信息,快速解决问题,给重要负载供电提供了保障。

3.1.15 滚轮移动搬运

目前,很多企业都需要考虑机房的快速建设和搬迁的问题。为用户需求考虑,增加了滚轮设计,同时滚轮需要满足动态载重和静态载重的要求。为用户解决机房建设降低人工成本,和搬迁成本。

 

 

5.总结

秉承产品优异的品质,良好的市场口碑,以及专业售前技术支援,周密的方案论证和设计,使得其产品方案获得了客户首肯,顺利中标该项目。为医院今后的信息化发展建设献上一股稳固的推进力。