【應(yīng)用案例】IT隔離配電系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    醫(yī)療電氣設(shè)備不僅與人體的表面接觸，有的還與人的內(nèi)臟接觸，難免因設(shè)備絕緣損壞、電流泄漏等現(xiàn)象，導(dǎo)致醫(yī)療電擊事故的發(fā)生。而 IT 系統(tǒng)，即中性點(diǎn)不接地配電系統(tǒng)，能杜絕患者觸電現(xiàn)象發(fā)生。我國(guó) 2008 年 8 月 1 日正式實(shí)施的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定 ：在兩類醫(yī)療場(chǎng)所（手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)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 醫(yī)療設(shè)備用電安全

1.1 保護(hù)接地

   如圖 1 所示，負(fù)載雖然采用保護(hù)接地，但當(dāng)負(fù)載發(fā)生漏電時(shí)，仍有微電流流過人體。尤其在手術(shù)室、監(jiān)護(hù)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，各種電極、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(huì)造成病人觸電死亡。

1.2 隔離變壓器電源

   IT 系統(tǒng)的隔離變壓器采用初級(jí)接地、次級(jí)不接地的方式。首先可以防止其他供電回路中的漏電流通過接電線竄入醫(yī)療電氣設(shè)備中對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅。另外，一旦隔離電源上所接負(fù)載出現(xiàn)對(duì)地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成回路，只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，避免了電流對(duì)病人的傷害，從而保護(hù)了病人的安全。

2 IT系統(tǒng)組成及功能特點(diǎn)

  目前我院新區(qū)采用的是醫(yī)用 IT 系統(tǒng)，其主要包括隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、電源、電流互感器、外接報(bào)警設(shè)備顯示。

2.1 隔離變壓器

   隔離變壓器，主要是提供次級(jí)不接地的電源系統(tǒng)。在初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間有屏蔽層，并連接到獨(dú)立的端子上，變壓器的固定架與鐵芯隔離 ；同時(shí)變壓器內(nèi)置了溫度傳感器，可通過絕緣監(jiān)視儀對(duì)變壓器溫度進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)出超溫報(bào)警。IT 系統(tǒng)電力分配系統(tǒng)如圖 4 所示。

   在 IT 系統(tǒng)中應(yīng)盡量采用單相 IT 系統(tǒng)，因?yàn)槿?IT 系統(tǒng)中如果出現(xiàn)單相接地故障，非故障相的對(duì)地電壓將升高到對(duì)地額定電壓的 1.7 倍，因而具有對(duì)地故障擴(kuò)大的危險(xiǎn)，所以應(yīng)慎用三相 IT 系統(tǒng)。

2.2 外接報(bào)警顯示儀

   外接報(bào)警顯示儀主要用于顯示絕緣監(jiān)視儀上的測(cè)量數(shù)據(jù)和報(bào)警信息，如絕緣狀況、負(fù)荷狀況等，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)?？砂惭b于手術(shù)室、護(hù)士站、集中控制室等場(chǎng)所。

2.3 絕緣監(jiān)視儀

   絕緣監(jiān)視儀具有絕緣故障報(bào)警、過負(fù)荷報(bào)警、超溫報(bào)警、斷線報(bào)警和自身故障報(bào)警等功能。變壓器負(fù)荷監(jiān)視響應(yīng)值為 5~50A，絕緣監(jiān)視響應(yīng)值可調(diào)范圍為 50~500kΩ。其中絕緣監(jiān)視儀采用自適應(yīng)脈沖信號(hào)（AMP）測(cè)量法，比傳統(tǒng)的疊加直流測(cè)量電壓的方法可靠，其基于一個(gè)時(shí)鐘測(cè)量電壓，這個(gè)測(cè)量電壓由微處理控制，能自動(dòng)與被監(jiān)視系統(tǒng)狀況相適應(yīng)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，從而可以消醫(yī)療設(shè)備在使用過程中對(duì)地電容和不同頻率的干擾。

2.4電流互感器

  電流互感器主要用于配合絕緣監(jiān)視儀對(duì)醫(yī)用隔離變壓器的負(fù)荷情況進(jìn)行檢測(cè)。

2.5 電源

  電源主要用于內(nèi)部轉(zhuǎn)換電源，將 AC230V 轉(zhuǎn)換為AC/DC 20V。給外接報(bào)警顯示儀供電，一個(gè)電源*多可以給 3 個(gè)外接報(bào)警顯示儀提供電源。

3 IT系統(tǒng)在我院新區(qū)的應(yīng)用

    手術(shù)室、重癥醫(yī)學(xué)科等部門是醫(yī)院醫(yī)療安全的重要科室，其電力負(fù)荷為一*負(fù)荷，電源供應(yīng)保證其科學(xué)性、可靠性和安全性。根據(jù)我院新區(qū)的建設(shè)要求，共有21間手術(shù)室、21 張重癥監(jiān)護(hù)病床及相關(guān)輔房對(duì) IT 系統(tǒng)提出負(fù)荷要求。每間百級(jí)手術(shù)室設(shè)置一套 10kVA IT 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其他級(jí)別手術(shù)室設(shè)置一套 8kVA IT 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。麻醉復(fù)蘇室和21 張重癥監(jiān)護(hù)病床根據(jù)每個(gè)病床 2kVA 的*大容量考慮，21 張重癥監(jiān)護(hù)病床一共設(shè)置 4 套 8kVA IT 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、一套10kVA IT 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，麻醉復(fù)蘇室根據(jù)具體床數(shù)進(jìn)行設(shè)置。IT 系統(tǒng)在我院新區(qū)手術(shù)室的電氣接線圖如圖 5 所示，重癥醫(yī)學(xué)科、麻醉復(fù)蘇室電氣接線方式與手術(shù)室電氣接線方式類同。

IT 系統(tǒng)設(shè)備需要滿足的要求 ：

(1) 變壓器以額定電壓和額定頻率供電，空載時(shí)初線繞組測(cè)得的對(duì)地泄露電流和外護(hù)物的泄漏電流均不應(yīng)超過 0.5mA ；用于移動(dòng)式和固定式設(shè)備的醫(yī)療 IT 系統(tǒng)應(yīng)采用單相變壓器，其額定輸出容量不應(yīng)小于 0.5kVA，但不應(yīng)超過10kVA。如果需要通過 IT 系統(tǒng)供電給三相負(fù)荷，則應(yīng)采用單獨(dú)的三相變壓器供電，其輸出線電壓不應(yīng)超過 250V。

(2) 報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)在適當(dāng)?shù)牡胤?，以便醫(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視。一只綠燈表示工作正常，當(dāng)絕緣電阻下降到*小整定值時(shí)，音響報(bào)警動(dòng)作，提醒工作人員去處理相關(guān)故障。當(dāng)故障被除后，黃色信號(hào)燈應(yīng)熄滅。

(3) 絕緣監(jiān)視儀交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為 100kΩ，測(cè)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，*遲在絕緣電阻降至 50kΩ 時(shí)，應(yīng)發(fā)出信號(hào)。

(4) 用途相同相毗鄰的幾個(gè)房間內(nèi)，至少設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的IT系統(tǒng)。對(duì)于手術(shù)室、搶救室及心臟導(dǎo)管和造影室，每個(gè)房間應(yīng)配有獨(dú)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。變壓器應(yīng)緊靠醫(yī)療場(chǎng)所安裝，可在其內(nèi)或其外，而且要安裝在柜內(nèi)或外護(hù)物內(nèi)，以免人員無意地接觸其帶電部分。

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(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。

4.2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。

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(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，從而方便相關(guān)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)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)。

4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。