Повышение надежности цифровых сетей больниц и медицинских городков

Анонс: Вопросы цифровизации силовых сетей здравоохранения на VII Федеральном Конгрессе «Приоритеты 2024». Специфика нагрузок и эксплуатации силовых сетей больниц и медицинских городков. Пути решения подготовки силовых сетей больниц и медицинских городков к цифровой трансформации.

Национальный тренд цифровизации экономики наряду с «цифровой трансформацией и интеллектуализацией отраслей» ТЭК в новой Энергетической стратегии России и условно-формальным разграничением потребительских и распределительных сетей не оставляют сомнения, что «под цифровизацию» уже в ближайшее время попадут структуры среднего, крупного бизнеса, муниципальные и государственные, отраслевые и ведомственные, в том числе здравоохранения. Косвенно это подтверждает факт рассмотрения вопросов развития промышленности в условиях цифровой трансформации, а также создания специальной секции «Здравоохранение России» с обсуждением возможности цифровой трансформации здравоохранения на VII Федеральном Конгрессе «Приоритеты 2024» в декабре, на круглый стол по Энергетике которого была приглашена и компания «МИРКОН».

В общих чертах алгоритм подготовки (и перехода) на новый, цифровой формат потребительской силовой сети (Абонента) уже рассматривался в статьях блога и публикации генерального директора ООО «МИРКОН» Чудакова А.Ю. в 6-м (июньском) выпуске журнала «Главный энергетик»), однако силовые сети некоторых отраслей экономики страны имеют свою специфику по нагрузкам, особенностям эксплуатации и требованиям к надежности электроснабжения, качеству электроэнергии, и наглядный тому пример - сети больниц, медицинских городков системы здравоохранения.

Специфика нагрузок и эксплуатации силовых сетей больниц и медицинских городков.

Согласно терминологии и обозначениям СП 158.13330.2014 по правилам проектирования больница (автономная или в составе медицинского городка) – территориально сосредоточенный комплекс зданий и сооружений разного функционального назначения, в котором размещены стационар с различными отделениями (боксами) госпитализации, лаборатории, отделения диагностики, лечения, в том числе реанимации, интенсивной терапии, реабилитации, амбулаторно-поликлинические и т.д. и т.п.

Жизнедеятельность пациентов, сотрудников и проведение лечебных, диагностических мероприятий обеспечиваются вспомогательными, хозяйственными, административными службами, а функциональность комплекса – инженерно-техническими системами, из которых базовой является система электроснабжения. В больницах определен ряд помещений (группа 2), в которых прекращение или сбой электроснабжения несет угрозу для жизни пациента - ангиографические, эндоскопические, хирургические операционные, палаты интенсивной терапии, реанимационные залы, родовые, послеоперационные палаты, помещения для недоношенных детей, кабинеты гемодинамики и травматологические, наркозные, процедурные для подготовки к операциям – но практически для всех других помещений больниц, связанных с лечением, диагностикой, реабилитацией больных установлен 3 класс безопасности по перерыву в электроснабжении, по которому нормируется автоматическое переключение на резервный источник в течение не более 0,5 секунд.

Проблема сбоев в электропитании сегодня в больницах решается подключением оборудования, освещения помещений группы 2, а часто и лечебных, диагностических кабинетов, процедурных к источникам бесперебойного питания, по факту – инверторам или ШИМ преобразователям, которые являются источниками гармонических возмущений. В ряде больниц и медицинских городков для питающих цепей оборудования, в том числе размещенного «в пространстве пациента» и систем для жизнеобеспечения помещений группы 2 используется медицинская система IT (п. 7.7.2.3.5 СП 158.13330.2014) - сеть с изолированной нейтралью, разделительными трансформаторами и источниками бесперебойного питания.

В итоге только из помещений 2 группы в силовую сеть больницы «вливаются» значительные объемы неактивной мощности (фундаментальной реактивной и нефундаментальной – гармоник, искажений – см. более детально здесь). Добавляет загрязненности сети специфическое медицинское оборудование для диагностики, лечения – ангиографы, томографы, линейные ускорители, установки дистанционной и контактной гамма-терапии, плазмафереза, гемосорбции и т.д. – отличающиеся скачкообразным потреблением энергии и значительными объемами наброса токов разного характера в большом спектре частот. Если к этому присоединить приводы насосных станций водоснабжения, лифтов, эскалаторов, пневмопочты, транспортных контейнеров, подъемников типа paternoster, компрессоров систем кондиционирования, систем вентиляции, энергосберегающее освещение и центры обработки данных, генерирующие и реактивную мощность фундаментальной частоты, и гармонические возмущения разных (четных, нечетных) порядков, то говорить о стабильности и надежности силовых сетей больниц, а тем более – их готовности к цифровой трансформации явно некорректно.

Пути решения подготовки силовых сетей больниц и медицинских городков к цифровой трансформации.

На текущий момент безусловными можно признать факты того, что силовые сети больниц, медицинских городков необходимо очистить от перетоков реактивной мощности и гармонических возмущений, однако:

• с учетом наличия высокотехнологичного медицинского оборудования с ярко выраженной нелинейной характеристикой, скачкообразным потреблением энергии и чувствительного к изменениям параметров сетевого напряжения, нивелирование перетоков реактивной мощности следует выполнять не только быстродействующими конденсаторными установками на бесконтактных тиристорных ключах (УКРМТ, УКРМТФ), но и с превентивным исключением рисков перекомпенсации с помощью декомпенсирующих технических средств.
  Так, для этих целей оптимальными могут быть сборки типа TSC-TCR (Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor), которые полностью нивелируют риски перекомпенсации или недокомпенсации мощности на фундаментальной частоте (см. более детально о негативах пере- и недокомпенсации здесь);
• из-за значительной стоимости активных фильтров гармоник (АФГ), цена которых напрямую зависит от мощности задействованных в силовом блоке полупроводников, устранять наброс токов гармоник лучше максимально ближе к источнику, причем для нивелирования интенсивных гармоник первых порядков использовать в сборке недорогой пассивный фильтр (L-C контур).