【應用案例】IT隔離配電系統在醫療場所的應用

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    醫療電氣設備不僅與人體的表面接觸，有的還與人的內臟接觸，難免因設備絕緣損壞、電流泄漏等現象，導致醫療電擊事故的發生。而 IT 系統，即中性點不接地配電系統，能杜絕患者觸電現象發生。我國 2008 年 8 月 1 日正式實施的《民用建筑電氣設計規范》中規定 ：在兩類醫療場所（手術室、重癥監護室、心血管造影檢查室、心導管室 等）內，用于維持生命、外科手術和其他位于“患者區域”內的醫用電氣設備和系統的供電回路，均應采用醫療IT系統。

1 醫療設備用電安全

1.1 保護接地

   如圖 1 所示，負載雖然采用保護接地，但當負載發生漏電時，仍有微電流流過人體。尤其在手術室、監護室等特殊地方，因病人在麻醉狀態下失去或降低防衛能力，各種電極、傳感器或者管道直接插入人體內，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。

1.2 隔離變壓器電源

   IT 系統的隔離變壓器采用初級接地、次級不接地的方式。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療電氣設備中對病人的安全構成威脅。另外，一旦隔離電源上所接負載出現對地故障，因對地不能構成回路，只能產生一個很小的容性漏電流，避免了電流對病人的傷害，從而保護了病人的安全。

2 IT系統組成及功能特點

  目前我院新區采用的是醫用 IT 系統，其主要包括隔離變壓器、絕緣監視儀、電源、電流互感器、外接報警設備顯示。

2.1 隔離變壓器

   隔離變壓器，主要是提供次級不接地的電源系統。在初級繞組和次級繞組之間有屏蔽層，并連接到獨立的端子上，變壓器的固定架與鐵芯隔離 ；同時變壓器內置了溫度傳感器，可通過絕緣監視儀對變壓器溫度進行檢測并發出超溫報警。IT 系統電力分配系統如圖 4 所示。

   在 IT 系統中應盡量采用單相 IT 系統，因為三相 IT 系統中如果出現單相接地故障，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，所以應慎用三相 IT 系統。

2.2 外接報警顯示儀

   外接報警顯示儀主要用于顯示絕緣監視儀上的測量數據和報警信息，如絕緣狀況、負荷狀況等，報警時發出聲光報警信號。可安裝于手術室、護士站、集中控制室等場所。

2.3 絕緣監視儀

   絕緣監視儀具有絕緣故障報警、過負荷報警、超溫報警、斷線報警和自身故障報警等功能。變壓器負荷監視響應值為 5~50A，絕緣監視響應值可調范圍為 50~500kΩ。其中絕緣監視儀采用自適應脈沖信號（AMP）測量法，比傳統的疊加直流測量電壓的方法可靠，其基于一個時鐘測量電壓，這個測量電壓由微處理控制，能自動與被監視系統狀況相適應，具有較強的抗干擾能力，從而可以消醫療設備在使用過程中對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視儀對醫用隔離變壓器的負荷情況進行檢測。

2.5 電源

  電源主要用于內部轉換電源，將 AC230V 轉換為AC/DC 20V。給外接報警顯示儀供電，一個電源*多可以給 3 個外接報警顯示儀提供電源。

3 IT系統在我院新區的應用

    手術室、重癥醫學科等部門是醫院醫療安全的重要科室，其電力負荷為一*負荷，電源供應保證其科學性、可靠性和安全性。根據我院新區的建設要求，共有21間手術室、21 張重癥監護病床及相關輔房對 IT 系統提出負荷要求。每間百級手術室設置一套 10kVA IT 監測系統，其他級別手術室設置一套 8kVA IT 監測系統。麻醉復蘇室和21 張重癥監護病床根據每個病床 2kVA 的*大容量考慮，21 張重癥監護病床一共設置 4 套 8kVA IT 監測系統、一套10kVA IT 監測系統，麻醉復蘇室根據具體床數進行設置。IT 系統在我院新區手術室的電氣接線圖如圖 5 所示，重癥醫學科、麻醉復蘇室電氣接線方式與手術室電氣接線方式類同。

IT 系統設備需要滿足的要求 ：

(1) 變壓器以額定電壓和額定頻率供電，空載時初線繞組測得的對地泄露電流和外護物的泄漏電流均不應超過 0.5mA ；用于移動式和固定式設備的醫療 IT 系統應采用單相變壓器，其額定輸出容量不應小于 0.5kVA，但不應超過10kVA。如果需要通過 IT 系統供電給三相負荷，則應采用單獨的三相變壓器供電，其輸出線電壓不應超過 250V。

(2) 報警系統應裝設在適當的地方，以便醫務人員可以經常監視。一只綠燈表示工作正常，當絕緣電阻下降到*小整定值時，音響報警動作，提醒工作人員去處理相關故障。當故障被除后，黃色信號燈應熄滅。

(3) 絕緣監視儀交流內阻抗應至少為 100kΩ，測試電壓不應大于直流 25V，即使在故障情況下，其注入電流的峰值不應大于 1mA，*遲在絕緣電阻降至 50kΩ 時，應發出信號。

(4) 用途相同相毗鄰的幾個房間內，至少設置一個獨立的IT系統。對于手術室、搶救室及心臟導管和造影室，每個房間應配有獨立的 IT 系統，主要儀器用電插座、無影燈、 吊塔等各用電回路經過隔離變壓器。變壓器應緊靠醫療場所安裝，可在其內或其外，而且要安裝在柜內或外護物內，以免人員無意地接觸其帶電部分。

4醫用隔離電源監控系統的選型與應用

4.1概述

   隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些醫療設備用于維持重癥病人的生命，一旦設備停電，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照標準和規范進行。安科瑞醫用IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

4.2應用場所

   適用于醫院的手術室、各類重癥監護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫療二類場所的醫用隔離電源系統的遠程監控及自動化。

4.3系統架構

4.4系統功能

  安科瑞IT配電監控系統是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統的集中監控提供了強大的系統集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現場分布顯示

   系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便相關人員及時到達現場進行故障排查；

實時數據采集與顯示

   利用安裝于各IT配電系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實時顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報警

   將各IT配電系統出現的各類故障，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行統一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，及時提醒相關人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動除。

遠程參數設置和查詢

   通過系統，可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值，也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等。

圖形顯示功能

   系統可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統的絕緣狀況、負載狀況，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的運行變化情況，有針對性的對某些系統進行維護和保養。

4.5安科瑞產品功能和技術參數

 

 

 

 

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網能效管理和環保安全用電。