淺談醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】本文從IT接地系統(tǒng)的原理出發(fā)，通過對(duì)IT系統(tǒng)的介紹，提出IT系統(tǒng)在醫(yī)院場(chǎng)所的應(yīng)用的特點(diǎn)及原理，并通過對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所中手術(shù)室的配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，闡述IT系統(tǒng)在醫(yī)院手術(shù)室等配電系統(tǒng)的應(yīng)用方式。

【關(guān)鍵詞】IT接地系統(tǒng)；醫(yī)療IT系統(tǒng)；手術(shù)室配電系統(tǒng)

0 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)水平的提高，醫(yī)療電子設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，越來越多的電子醫(yī)療設(shè)備被應(yīng)用于醫(yī)療診治過程中，醫(yī)院的低壓配電系統(tǒng)接地型式一般為TN系統(tǒng)，采用這種接地方式的2類醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)的電子醫(yī)療設(shè)備對(duì)患者的威脅大，需采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)來解決這一問題。

1 IT系統(tǒng)

1.1 IT系統(tǒng)接地型式及特點(diǎn)

IT系統(tǒng)：電源端系統(tǒng)的所有帶電部分應(yīng)與地隔離，或系統(tǒng)某一點(diǎn)（一般為中性點(diǎn)）通過足夠高的阻抗接地。電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)被單獨(dú)或集中地接地，或在滿足電擊安全防護(hù)的條件下集中接到系統(tǒng)的保護(hù)接地上。IT系統(tǒng)的電源端不做系統(tǒng)接地，在發(fā)生第一次接地故障時(shí)由于不具備故障電流返回電源的通路，故障電流為兩非故障相對(duì)地電容電流的

相量和，故障電流值很小。IT系統(tǒng)因其接地故障電流很小，故障電壓很低，不致引發(fā)電擊、火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)，供電連續(xù)性和安全性*高。因此適用于不間斷供電要求較高和對(duì)接地故障電壓有嚴(yán)格限制的場(chǎng)所。

2 醫(yī)療IT系統(tǒng)

2.1醫(yī)療IT系統(tǒng)的特點(diǎn)

對(duì)于2類場(chǎng)所的手術(shù)室以及中斷供電將導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備，國(guó)家規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需采用1:1隔離變壓器，其配電系統(tǒng)隔離變壓器二次側(cè)不接地，即采用IT系統(tǒng)接地方式供電。IT系統(tǒng)供電方式對(duì)于2類場(chǎng)所的手術(shù)室以及中斷供電將導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備有如下特點(diǎn)：，

1）系統(tǒng)單一接地故障電流小，無危險(xiǎn)的故障電壓

在醫(yī)院手術(shù)室的配電系統(tǒng)中，為了防止在外科手術(shù)過程中由于發(fā)生手術(shù)設(shè)備的接地故障而產(chǎn)生的接地故障電流對(duì)人體產(chǎn)生的微電擊致死情況的發(fā)生，一般在手術(shù)室配電系統(tǒng)中限制故障電流。采用1:1隔離變壓器，二次回路導(dǎo)體不接地，并采用IT系統(tǒng)供電及局部等電位聯(lián)結(jié)就能有效的限制接地故障電流。如圖1所示，當(dāng)手術(shù)設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流流過的路徑為：隔離變壓器饋線回路→手術(shù)設(shè)備外殼→PE線→配電箱內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)線→非故障線路對(duì)地電容→隔離變壓器首端，由示意圖可知故障電流為非故障線路的對(duì)地電容

電流，此一小段線路的微量對(duì)地電容電流所引起該場(chǎng)所內(nèi)不同設(shè)備的電位差很小。

2）系統(tǒng)電源供電的可靠性高

在醫(yī)療IT系統(tǒng)中，不能裝設(shè)剩余電流保護(hù)裝置，而需要裝設(shè)具有聲光報(bào)警功能的絕緣檢測(cè)器。當(dāng)發(fā)生第二故障點(diǎn)尚未發(fā)生時(shí)采取必要的預(yù)防措施，這樣就可以保證供電的連續(xù)性。

2.2醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及配電

系統(tǒng)圖見表1根據(jù)國(guó)家規(guī)范及相關(guān)要求，手術(shù)室配電箱的配電一次系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)如圖2所示。

3醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

3.1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(chǎng)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(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)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(cè)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(chǎng)所，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

3.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

3.4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(cè)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(chǎng)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(chǎng)分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(shì)，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)。

3.5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(cè)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(cè)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(cè)儀、ASG150測(cè)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(cè)儀的報(bào)警閾值
AID150		采用RS485通訊，可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)儀配套使用的保護(hù)型互感器。*大可測(cè)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(cè)儀	AIM-R100

	12路剩余電流監(jiān)測(cè)，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(cè)儀搭配使用的剩余電流互感器

參考文獻(xiàn)：

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[5]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