淺談醫(yī)用IT隔離電源柜的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】闡述潔凈手術(shù)室、ICU／CCU重癥監(jiān)護(hù)室的配電系統(tǒng)方案，以及其內(nèi)部器件組成和應(yīng)用功能；介紹了AIM—M100絕緣監(jiān)測儀的功能，以及系統(tǒng)方案應(yīng)用的一些注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療fT系統(tǒng)；絕緣監(jiān)測裝置；隔離電源系統(tǒng)

0引言

在醫(yī)院的供電系統(tǒng)中，對(duì)手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室這類重要的場所(2類醫(yī)療場所)的供電，不僅要保證供電的可靠性，還要保證供電的安全性。為此，第7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所)}~JGJ16。2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定了這類醫(yī)療場所要采用可靠性和安全性較高的局部IT系統(tǒng)供電，并且系統(tǒng)中要裝絕緣監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)的監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況。

1醫(yī)療場所分類及其供電要求

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16895．24—2005／IEC60364—7—710：2002建筑物電氣裝置7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所，對(duì)醫(yī)療場所分為了3種類別(表1)，0類、1類*M2類場所。0類場所是指不需要和患者身體進(jìn)行接觸的場所：例如門診室和按摩室等。

1類醫(yī)療場所是指醫(yī)療設(shè)備的接觸部件接觸軀體外部或者醫(yī)療設(shè)備的斷電不會(huì)對(duì)病人產(chǎn)生危害的場所例如病房和產(chǎn)房等。2類場所是指需要和病人體內(nèi)進(jìn)行接觸，并且斷電則有可能導(dǎo)致重大醫(yī)療事故的場所，例如潔凈手術(shù)室、ICU／CCU病房等。該場所需要充分考慮微電擊的危險(xiǎn)和供電的持續(xù)性，不重要的供電回路可以采用TN或TT系統(tǒng)，重要的回路需要采IT系統(tǒng)供電，例如用于維持生命的、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路。

2 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜的特點(diǎn)和應(yīng)用

安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)隔離電源柜(見圖1)，通過內(nèi)部AITR系列的隔離變壓器，將TN—S或TT系統(tǒng)變成IT系統(tǒng)，并根據(jù)需求輸出多個(gè)支路，以給手術(shù)室或ICU／CCU病房不同設(shè)備提供電源。由于A1TR系列隔離變壓器的繞組之間，以及各繞組與鐵芯之間都采用了加強(qiáng)絕緣處理，使得變壓器的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，另外變壓器采用H級(jí)的絕緣材料，

變壓器的溫升低。因而能可靠保障IT系統(tǒng)與TN或TT系統(tǒng)之間的安全隔離要求；IT系統(tǒng)安裝了安科瑞絕緣監(jiān)測儀AIM—MIO0，能夠同時(shí)對(duì)IT系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀況、隔離變壓器的溫升，以及隔離變壓器的負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而能很好的保證IT系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。

安科瑞GGF系列醫(yī)用隔離電源柜分為用于潔凈手術(shù)室隔離電源柜(GGF—O系列)~ICU／CCU重癥監(jiān)護(hù)室隔離電源柜(GGF—I系列)。GGF一08醫(yī)用隔離電源柜的系統(tǒng)圖(以8kVA為例)如下：在圖2系統(tǒng)圖中，因?yàn)?類場所對(duì)供電的可持續(xù)性要求很高，在GB16895．24—2005建筑物電氣裝置第7—710部分：特殊裝置或場所的要求．醫(yī)療場所中明確規(guī)定了醫(yī)療2類場所的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間需小于0．5s。所以根據(jù)現(xiàn)場安裝的需求，可以安置雙電源

自動(dòng)切換裝置，其中一路連接專線供給的正常工作電源，另一路則為備用的應(yīng)急電源。如果醫(yī)院現(xiàn)場具有手術(shù)室樓層配電柜，則隔離電源柜中可以不裝雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，可以直接從手術(shù)室樓層配電柜專線接入。在配電柜中通過InterpactINS負(fù)荷開關(guān)可以帶電分?jǐn)嗾麄€(gè)配電系統(tǒng)的電源。ADL3000多功能電能表可以對(duì)整個(gè)手術(shù)室的電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。在

進(jìn)線處也安裝了電涌保護(hù)器，可以起到對(duì)雷擊浪涌的保護(hù)。配電柜配電系統(tǒng)中分為TN—S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，其中TN S系統(tǒng)主要給潔凈手術(shù)室中非重要回路用電設(shè)備提供電源，并且在每條饋出回路中設(shè)置動(dòng)作電流為30mA的漏電保護(hù)器提供接地故障保護(hù)；在回路中一路可以提供給潔凈手術(shù)室的無影燈電源，因無影燈一般內(nèi)置隔離變壓器和絕緣監(jiān)測裝置，則不需要增加漏電保護(hù)器；另外有一路提供AC380V的電源，主要供給潔凈手術(shù)室的三相用電設(shè)備，例如CT和MR等。其他的八路單相電源供給手術(shù)室的非重要用電設(shè)備，例如觀片燈、書寫臺(tái)、電動(dòng)門和手術(shù)臺(tái)等電源。手術(shù)室重要回路則需要采用IT系統(tǒng)供電。根據(jù)現(xiàn)場的需求可以在IT系統(tǒng)的隔離變壓器之前接人在線式UPS，提供不問斷電源。當(dāng)TN—S系統(tǒng)通過隔離變壓器，成為IT配電系統(tǒng)形式。在IT系統(tǒng)中，安裝了AIM—M100絕緣監(jiān)測儀，主要對(duì)IT系統(tǒng)的系統(tǒng)對(duì)地電阻、變壓器的負(fù)荷電流和變壓器的初次級(jí)繞組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量。其中，測量變壓器的負(fù)荷電流和繞組溫度需要通過安裝在配電柜內(nèi)部AKH0．66一P26型電流互感器和內(nèi)置在隔離變壓器初次級(jí)的PTIO0熱敏電阻來測量的。另外通過安裝在中央控制面板電源等回路提供電源。

其中GGF—O系列醫(yī)用隔離電源柜的參數(shù)見表2。

GGF—I系列隔離電源柜主要用于ICU／CCU重癥監(jiān)護(hù)室的供電系統(tǒng)，在系統(tǒng)圖中(圖3以6．3kVA為例)采用單獨(dú)IT系統(tǒng)給每個(gè)床位的吊塔提供電源。根據(jù)醫(yī)療現(xiàn)場對(duì)不間斷電源的要求，在變壓器總進(jìn)線端預(yù)置接口，方便接入在線式UPS。重癥監(jiān)護(hù)室里的電源需求主要集中在吊塔電源上，一般一個(gè)病床的吊塔電源容量在2000W左右，這樣就可以根據(jù)床位的多少來設(shè)置變壓器的容量和隔離電源系統(tǒng)的套數(shù)。在每條饋出路中也增加了C65H型斷路器，可以起到短路保護(hù)不帶過載保護(hù)的功能。其中GGF—I系列醫(yī)用隔離電源柜的參數(shù)見表3。

表3GGF-I系列醫(yī)用隔離電源柜技術(shù)參數(shù)

采用IT系統(tǒng)的潔凈手術(shù)室~HICU／CCU重癥監(jiān)護(hù)室都需要有獨(dú)立的隔離電源系統(tǒng)。醫(yī)療場所采用圖4的配電方式：從圖中可以看出各個(gè)手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室采用手術(shù)部與ICU總配電柜進(jìn)行供電。各酉己電柜通過基于Modbus協(xié)議的RS485總線把系統(tǒng)的監(jiān)測信息傳輸給醫(yī)院的中央監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理。方便工作人員對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。

3 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1為了降低醫(yī)療系統(tǒng)對(duì)地電容，醫(yī)用隔離電源柜應(yīng)盡量放在使用場所附近，并且盡可能減少系統(tǒng)的容量，使用較少的系統(tǒng)配電回路支數(shù)，盡量縮短系統(tǒng)的配電線路長度。

3.2對(duì)于進(jìn)行人體心臟手術(shù)或者與人體內(nèi)部接觸的手術(shù)室，要充分做好防止電氣的措施。僅靠帶絕緣監(jiān)測的IT系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要做好局部等電位聯(lián)結(jié)，這樣使得保護(hù)區(qū)伸臂范圍以內(nèi)所有可導(dǎo)電的部分都處于同一電位水平上。

4醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

4.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對(duì)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，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

4.2應(yīng)用場所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

	基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能
醫(yī)用隔離電源柜	GGF-I		三相進(jìn)單相出，包含單套隔離電源系統(tǒng)
GGF-O	三相進(jìn)三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng)
絕緣監(jiān)測儀	AIM-M10

	為AID系列報(bào)警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源
HDR-60-24	為AIM-M200醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、ASG150測試信號(hào)發(fā)生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報(bào)警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源
報(bào)警與顯示儀	AID10		出現(xiàn)絕緣故障、過負(fù)載、變壓器溫升過高和接線故障時(shí)報(bào)警
AID120

	具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率實(shí)時(shí)顯示功能；可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀的報(bào)警閾值
AID150		采用RS485通訊，可遠(yuǎn)程監(jiān)測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運(yùn)行狀況，也可以遠(yuǎn)程設(shè)置各類報(bào)警參數(shù)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)儀表自檢?？蓪?shí)時(shí)監(jiān)測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄
AID200

	采用CAN通訊，可與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配合測試信號(hào)發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)故障定位功能	*多可定位4個(gè)支路
AIL150-8	*多可定位8個(gè)支路
電流互感器	AKH-0.66P26		與AIM系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護(hù)型互感器。*大可測電流為50A，變比為2000:1
醫(yī)用隔離變壓器	AITR3150		單相隔離變壓器，電壓變比為1：1，用于將TN-S系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為IT系統(tǒng)	*大容量為：3150VA
AITR5000	*大容量為：5000VA
AITR6300	*大容量為：6300VA
AITR8000	*大容量為：8000VA
AITR10000	*大容量為：10000VA
剩余電流監(jiān)測儀	AIM-R100

	12路剩余電流監(jiān)測，1路繼電器輸出，事件記錄，點(diǎn)陣LCD顯示，RS485/ModBUS通訊，報(bào)警范圍6mA~1A
剩余電流互感器	AKH-0.66/L-20		與AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器

5結(jié)語

結(jié)合本文介紹的GGF系列醫(yī)用隔離電源柜在醫(yī)療2類場所的應(yīng)用，隨著醫(yī)院設(shè)施逐步的現(xiàn)代化及設(shè)計(jì)人性化要求，帶有絕緣監(jiān)測裝置的IT配電系統(tǒng)將更加普遍的應(yīng)用于醫(yī)療場所，相應(yīng)的也需要根據(jù)不同的醫(yī)療場所來設(shè)計(jì)不同的配電系統(tǒng)解決方案，來滿足市場需求。特別是醫(yī)療2類場所，對(duì)配電系統(tǒng)的安全性和可靠性將有更高要求。所以開發(fā)這些場所的配電系統(tǒng)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義!

參考文獻(xiàn)

1.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院08SD706-2醫(yī)療場所電氣設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝[S].北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2009.

2.王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)(2版)[M].北京：中國電力出版社，2007

3.陳日鋮,江中偉,胡海霞.醫(yī)用隔離電源柜的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

4.安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

審核編輯 黃宇