IT系統(tǒng)在二類場所的應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定 201801

 隨著醫(yī)療電子設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，為了降低醫(yī)療電擊事故的發(fā)生，提高醫(yī)療用電的安全性、可靠性，保障醫(yī)患雙方合法權(quán)益，所以在醫(yī)院二類場所要采用供電可靠性好和電流泄露小的IT配電系統(tǒng)供電，即中性點不接地配電系統(tǒng)，可以很好的防止患者觸電現(xiàn)象的發(fā)生，并且在配電系統(tǒng)中要加設(shè)絕緣監(jiān)測裝置，對IT配電系統(tǒng)的運行情況進行實時的監(jiān)控。在我國實施的《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：在二類醫(yī)療場所（手術(shù)室、重癥監(jiān)護室、心血管造影檢查室、心導(dǎo)管室等）內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。

1 TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)供電特點

1.1 TN-S系統(tǒng)

如圖1所示，在醫(yī)院供電中通常會采用TN-S系統(tǒng)，即電源的中性點直接接地，電氣裝置所有的外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分與中性線連通，在TN-S系統(tǒng)中中性線（N線）和保護線（PE線）是分開的。設(shè)備的外殼雖然采用保護接地，當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電時，仍有微電流流過人體。尤其在手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等特殊地方，因病人在麻醉狀態(tài)下失去或降低防衛(wèi)能力，各種電、傳感器或者管道直接插入人體內(nèi)，在這種情況下，如果有10μA 的電流直接流過病人心臟，就會造成病人觸電死亡。另外，在TN-S系統(tǒng)中會采用30MA的漏電流保護器，如果有漏電流，斷路器會動作，從而影響供電的連續(xù)性。

圖 1 TN-S漏電示意圖

1.2 IT系統(tǒng)

醫(yī)院二類場所采用IT系統(tǒng)供電，如圖2所示,隔離變壓器次級采用不接地的方式。首先可以防止其它供電回路中的漏電流通過接地線竄入醫(yī)療電氣設(shè)備中對病人的安全構(gòu)成威脅。另外，一旦IT系統(tǒng)所接負(fù)載出現(xiàn)對地故障時，因與電源端不能構(gòu)成回路，只產(chǎn)生一個很小的容性漏電流，大地避免了電流對病人的傷害，從而保護了病人的安全。如果在手術(shù)的過程中出現(xiàn)絕緣故障的時候，可先把手術(shù)做完，再通知電氣維護人員進行故障排查。

圖2 IT系統(tǒng)接線示意圖

2 IT系統(tǒng)主要元器件

本項目采用的是安科瑞醫(yī)療IT隔離電源系統(tǒng)，其主要設(shè)備是隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、電源模塊、電流互感器、報警與顯示儀、信號發(fā)生器、故障定位儀。如圖3所示

圖 3 醫(yī)療IT系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 隔離變壓器

AITR隔離變壓器是專門用于醫(yī)療場所的隔離變壓器，初級繞組與次級繞組之間采用了雙重絕緣處理，并設(shè)計了靜電屏蔽層，zui大程度減少了兩繞組之間的電磁干擾。繞組內(nèi)安裝了PT100溫度傳感器，可用于監(jiān)測繞組溫度。隔離變壓器整體采用真空侵漆處理，增加了機械強度并具有抗腐蝕作用。可通過絕緣監(jiān)視儀對變壓器溫度進行檢測并發(fā)出超溫報警。另外，產(chǎn)品還采用了低溫升和低噪聲設(shè)計，使其具有很好的溫升性能和很低的噪聲。IT配電系統(tǒng)如圖4 所示。

圖4 IT配電系統(tǒng)

在醫(yī)療二類場所，病人接觸的設(shè)備多為單相，所以采用單相隔離變壓器供電，醫(yī)療二類場所中的三相大型醫(yī)療儀器，使用時一般不與病人直接接觸，因為三相IT 系統(tǒng)中如果出現(xiàn)單相接地故障，非故障相的對地電壓將升高到對地額定電壓的1.7 倍，因而具有對地故障擴大的危險，所以應(yīng)慎用三相IT系統(tǒng)。盡量采用單相隔離變壓器供電。

2.2 絕緣監(jiān)視儀

AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀是一款高性能的絕緣監(jiān)測裝置，于醫(yī)療IT系統(tǒng)中，用于監(jiān)測IT系統(tǒng)對地的絕緣狀態(tài)，其中變壓器負(fù)荷監(jiān)視響應(yīng)值為2.1~50A，絕緣監(jiān)視響應(yīng)值可調(diào)范圍為50~999kΩ。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時，能夠及時發(fā)出報警信號，提醒工作人員根據(jù)實際情況進行處理。產(chǎn)品具有豐富的顯示與報警指示功能，界面友好，操作方便。有如下功能：

（1）具有對被監(jiān)測IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度實時監(jiān)測與故障報警功能；

（2）能實時監(jiān)測與被測系統(tǒng)連線斷線故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障，并在故障發(fā)生時給出報警指示；

（3）繼電器報警輸出、LED報警指示等多種故障指示功能；

（4）采用的現(xiàn)場總線通訊技術(shù)，與外接報警和顯示儀、上位機管理軟件通訊，可以實時監(jiān)控IT系統(tǒng)的運行狀況；

（5）具有事件記錄功能，能夠記錄報警發(fā)生的時間和故障類型，方便操作人員分析系統(tǒng)運行狀況，及時故障。

（6）支持絕緣故障定位功能（AIM-M200具有此功能），能與絕緣故障定位裝置共同實現(xiàn)故障定位，并顯示定位結(jié)果。

2.3 外接報警顯示儀

外接報警與顯示儀是一款采用的現(xiàn)場總線通信技術(shù)的遠(yuǎn)程顯示和聲光報警裝置。能夠?qū)崟r顯示AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀當(dāng)前絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率等監(jiān)測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時發(fā)出聲光報警信號。也可以通過AID系列報警與顯示儀遠(yuǎn)程設(shè)置AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀的報警閾值。AID系列報警與顯示儀根據(jù)安裝方式和顯示方式的不同共有AID100、AID120和AID200三個型號。該裝置可安裝于手術(shù)室或重癥監(jiān)護室內(nèi)的信息控制面板上，以便于醫(yī)護人員了解隔離電源系統(tǒng)的運行狀況，以及系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的故障類型。

可安裝于手術(shù)室、護士站等場所。

2.4 電源

直流穩(wěn)壓電源可同時為醫(yī)用智能絕緣監(jiān)測儀、測試信號發(fā)生器、絕緣故障定位儀和集中報警與顯示儀等儀表提供直流24V電源。該電源功率大、電壓輸出穩(wěn)定、紋波小、耐壓等級高等特點，安裝方便，

2.5 電流互感器

AKH-0.66P26型電流互感器是與AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護型電流互感器，zui大可測電流為50A，變比是2000：1，電流互感器采用螺絲直接固定的方式裝于機柜內(nèi)部，二次側(cè)通過接線柱引出，安裝和使用方便。配合絕緣監(jiān)視儀對醫(yī)用隔離變壓器的負(fù)荷情況進行檢測。

2.6 測試信號發(fā)生器

ASG100測試信號發(fā)生器采用32位微處理器芯片和的信號產(chǎn)生電路，實現(xiàn)特定測試信號的產(chǎn)生。當(dāng)被監(jiān)測的IT系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時，能及時啟動并產(chǎn)生測試信號，配合絕緣故障定位儀實現(xiàn)絕緣故障定位。

2.7 故障定位儀

AIL100-4/AIL100-8絕緣故障定位儀采用高靈敏度互感器配合的信號檢測電路，檢測ASG100測試信號發(fā)生器注入系統(tǒng)中的信號，準(zhǔn)確定位絕緣故障所在的回路。其中AIL100-4絕緣故障定位儀能定位4個回路的絕緣故障，AIL100-8絕緣故障定位儀能定位8個回路的絕緣故障。

3 IT系統(tǒng)在項目中的應(yīng)用

在本次項目中，共有15 間手術(shù)室、30 張重癥監(jiān)護病床及相關(guān)二類場所采用IT系統(tǒng)供電。每間手術(shù)室設(shè)置一套10kVA 隔離電源系統(tǒng)，30張重癥監(jiān)護病床根據(jù)每個病床2kVA 的zui大容量考慮，30張重癥監(jiān)護病床一共設(shè)置8 套8kVA IT監(jiān)測系統(tǒng)，手術(shù)室的配電系統(tǒng)圖如圖5所示，重癥監(jiān)護室系統(tǒng)圖如圖6所示

圖 5 IT系統(tǒng)在手術(shù)室配電系統(tǒng)圖

圖 6 IT系統(tǒng)在重癥監(jiān)護室配電系統(tǒng)圖

IT 系統(tǒng)設(shè)備需要滿足的要求：

(1) 隔離變壓器對地泄露電流和外護物的泄漏電流均不應(yīng)超過0.5mA ；醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相隔離變壓器，隔離變壓器額定輸出容量不應(yīng)小于0.5kVA，但不應(yīng)超過10kVA。

(2) 絕緣監(jiān)視儀交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為200kΩ，測試電壓不應(yīng)大于直流25V，即使在故障情況下，其注入電流的峰值不應(yīng)大于1mA，在絕緣電阻小于50kΩ時，應(yīng)發(fā)出絕緣故障指示。

(3) 報警與顯示儀應(yīng)裝設(shè)在手術(shù)室內(nèi)的情報面板上或者護士站內(nèi)，以便醫(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視。在絕緣電阻小于50kΩ時，音響報警動作，提醒工作人員處理相關(guān)故障。當(dāng)故障被清除后，系統(tǒng)自動恢復(fù)正常。

(4) 對于手術(shù)室，每個房間應(yīng)配有獨立的IT系統(tǒng)，主要儀器用電插座、無影燈、吊塔等各用電回路經(jīng)過隔離變壓器。

(5) 柜體以及IT系統(tǒng)的用電設(shè)備的外殼應(yīng)可靠接地，

總之，IT 系統(tǒng)不但滿足了我國《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中對2類醫(yī)療場所使用醫(yī)療IT 系統(tǒng)的要求，而且充分保障了患者和醫(yī)務(wù)人員的安全和醫(yī)療設(shè)備的安全使用，所以IT 系統(tǒng)在我院新區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)中具有很強的實用性。

[參考文獻]

[1] GB16895.24-2005\IEC60364-7-710:2002,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑物電氣裝置第7-710部分特殊裝置或場所的要求-醫(yī)療場所[S].

[2] JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范.12.8醫(yī)療場所的安全防護[S].

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，:   :