淺談IT隔離電源系統在醫院低壓配電箱中的應用

【摘要】參考國外及國際對醫療領域的相應標準，結合我國有關的規范%標準，對手術室等處的供配電系統作出了探討；論述了ＩＴ配電系統在醫院的應用范圍；分析了ＩＴ系統接地故障的特點；提出了醫院手術室ＩＴ電源系統的基本配置。

【關鍵詞】手術室配電系統；故障；絕緣監視；漏電

0引言

*近，本院就北部分院的兩百多個配電箱進行了招標。經匯總后，發現手術室、ＩＣＵ、急診室的三個配電箱的價格幾乎就已接近其余兩百多個配電箱總價的４０％。于是就有人認為：設計院是不是將這三個箱子配置得太奢華了，那些昂貴的隔離變壓器、絕緣監視儀、報警顯示和測試儀等是否可以刪去不要？其實，不盡然。

隨著醫療電子電器技術的飛速發展，現代醫療日益依賴于電氣和電子設備。人們對醫院手術室等地方的環境要求越來越高，過去的一些設計遠不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術室中大量設備觸及人體內臟和大腦等器官，如發生電氣漏電故障，很容易發生電氣事故。如何保護醫院的病人以及醫護人員不受漏電事故的傷害已經變得非常重要，已經受到了國內外的繼電保護專家和醫生們的普遍關注。許多國家和國際標準都對醫療領域，尤其是那些生命攸關的場所，如手術室、重癥監護室、心臟監護室等處的醫用配電系統做出了特殊規定，其目的就是保證為該場所內的醫療電器設備提供一個安全可靠的電源，以確保病人、醫生、護士等的生命安全。

首先，讓我們來了解電擊對人體的傷害。電流流入人體主要有三種后果。

首先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。第三是電擊造成心臟發生心室纖維性顫動，這種心室纖維性顫動會造成心室和心瓣膜的失調，從而使血液循環停止。前兩種結果會使人感到不適，但很少造成持久性損傷，而發生心室纖維性顫動則需盡快進行處理，否則會造成腦損傷或死亡。

電擊對人體造成傷害的程度取決于兩個因素：流過人體的電流大小、電流流過人體的時間。ＩＥＣ標準中明確標出了１５～１００Ｈｚ的交流電對人體的影響與時間和電流大小的關系。

在正常情況下，人體對電擊的自然反映可以避免或減少電流對人體的傷害。第一，人體的皮膚電阻可以限制流過人體的流量。第二，肌肉在受到電擊時會收縮，一般能夠使人體迅速脫離電源。

其次，讓我們來了解相關規范對醫院手術室配電系統的規定。國外相關標準有德國的ＤＩＮＶＤＥ０１０７1法國的ＮＦＣ１５－２１１1美國的ＮＦＰＡ９９－１９９３1ＩＥＣ（國際電工協會）６０３６４－７－７１０．在國際電工協會ＩＥＣ６０３６４標準中規定，在醫療領域，由電網電源供電，用于維持生命或外科手術的醫療電器設備1以及用于手術室照明和類似照明設備1額定電壓超過ＡＣ２５Ｖ或ＤＣ６０Ｖ的設備，需要使用帶絕緣電阻監視儀的ＩＴ電源系統。

同時我國《民用建筑電氣設計規范》中１４．７．６．３中規定在電源突然中斷后，有招致重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（ＩＴ系統）的供電方式；１４．２．８中規定ＩＴ系統需要裝設絕緣監視及接地故障報警系統或顯示裝置。以及我國２００２年１１月２６日發布，１２月１日開始實施的《醫療潔凈手術部建筑技術規范》８．３．１．３中規定潔凈手術部用電應從本建筑物配電中心專線供給。根據使用場所的要求，主要選用ＴＮ－Ｓ系統和ＩＴ系統兩種形式；８．３．２．３中規定潔凈手術室內的電源宜設置漏電檢測報警裝置；８．３．４．２中規定心臟外科手術室需要設置有隔離變壓器的功能性接地系統等相關規定。

ＩＴ系統，即中性點不接地配電系統。該系統主要具有以下幾個

特點

(1)IT系統降低了接觸電壓和電網對地漏電流，人身觸電危險降到*小程度；眾所周知，當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于１０ｕＡ時，就會導致病人死亡，在醫學上稱之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的ＲＣＤ等對地漏電保護開關，其動作響應值是ｍＡ級（３０ｍＡ），遠遠不能滿足醫療領域的需要。因此，現在國際上對醫療領域中的手術室、ＩＣＵ、ＣＣＵ等重要場所，除了按要求做局部等電位聯結外，配電系統通常采用局部中性點不接地的供電系統（即ＩＴ系統或稱隔離電源系統）供電。通過單相３ＫＶＡ－１０ＫＶＡ的隔離變壓器給這些場所供電，首先可以防止其它回路中的漏電電流通過接地線竄入手術室、ＩＣＵ、ＣＣＵ的醫療電氣設備上對病人的安全構成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負載（如各種醫療電氣設備）出現對地故障，因對地不能構成電氣回路，所以只能產生一個很小的容性漏電流，可有效控制對心臟等器官的直接漏電流，很大地保護了病人，避免了造成漏電流的傷害。

(2)IT系統保證供電的連續性,當電網負載出現第一個絕緣故障時，不會引起電源自動開關動作；北部分院對供電連續性要求很高，故設計為兩路電源自動切換，以保證全院的供電連續性。但此種配電系統如果在負載端出現相對絕緣故障時，故障電流將經過電源中性點對地構成電氣回路，從而形成一個較大的接地故障電流，使上一級自動開關或熔斷器動作，*終導致供電中斷。不能滿足重要設備用電的可靠性。而如果在這些場所局部采用ＩＴ配電系統時，因其電源中性點不接地，當負載端出現第一點相對絕緣故障時，因其對地構不成電氣回路，只能產生一個很小的容性漏電電流，對人體不會產生危害，同時也不會導致開關動作，從而保證了特殊場所的供電的連續性。依據規范ＩＴ系統需要裝設絕緣監視及接地故障報警裝置，提醒絕緣故障的發生，以便維修人員及時發現問題，排除故障，防止ＩＴ系統電源二次異相接地故障時切斷電源。

(3)IT系統降低了對地漏電電流，因此也提高了整個配電系統的防火安全性。

(4)手術室、ＩＣＵ病房、急診室等處的ＩＴ電源系統的基本配置應包括：隔離變壓器1絕緣監視儀1變壓器負載和溫度監視設備1外接報警顯示設備等。

由此可見，那些昂貴的隔離變壓器、絕緣監視儀、報警顯示和測試儀等絕非可要可不要的設備。它們在我們的生命保障系統中是必不可少的，它們不僅保障了病人、醫生、護士等的人身安全，也提高了手術室、ＩＣＵ病房、急診室等場所的供電可靠性，和整個配電系統的防火安全性，同時也間接地降低了醫療事故的發生。為提高醫院的內在價值和聲譽也做出了相應的貢獻。

2醫用隔離電源監控系統的選型與應用

2.1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，應嚴格按照國家標準和規范進行。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。

2.2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。

2.3系統架構

2.4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，從而方便專業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消除。

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。

2.5安科瑞產品功能和技術參數

	基于觸摸屏軟件設計，具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能
醫用隔離電源柜	GGF-I		三相進單相出，包含單套隔離電源系統
GGF-O	三相進三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統
絕緣監測儀	AIM-M10

	為AID系列報警與顯示儀提供24V穩壓電源
HDR-60-24	為AIM-M200醫療智能絕緣監測儀、ASG150測試信號發生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報警與顯示儀提供24V穩壓電源
報警與顯示儀	AID10		出現絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警
AID120

	具有絕緣電阻、變壓器負荷率實時顯示功能；可遠程設置絕緣監測儀的報警閾值
AID150		采用RS485通訊，可遠程監測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監測儀和AIM-R100剩余電流監視儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數和遠程啟動儀表自檢?？蓪崟r監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，可與其他設備進行數據交互。配合測試信號發生器可實現故障定位功能	*多可定位4個支路
AIL150-8	*多可定位8個支路
電流互感器	AKH-0.66P26		與AIM系列絕緣監測儀配套使用的保護型互感器。*大可測電流為50A，變比為2000:1
醫用隔離變壓器	AITR3150		單相隔離變壓器，電壓變比為1：1，用于將TN-S系統轉換為IT系統	*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
剩余電流監測儀	AIM-R100

	12路剩余電流監測，1路繼電器輸出，事件記錄，點陣LCD顯示，RS485/ModBUS通訊，報警范圍6mA~1A
剩余電流互感器	AKH-0.66/L-20		與AIM-R100剩余電流監測儀搭配使用的剩余電流互感器

3結束語

綜上所述，盡管手術室、ＩＣＵ、急診室的配電箱一次投入大些，但那是值得的。因為這樣做就體現了我們醫院是一家負責任的醫院，我們做事都是以人為本的。因此，我們醫院也是值得病人信賴的醫院。他們在醫院，不僅能享受到高超的醫療服務，還能*大限度地避免意外事故的發生。與病人的信賴比較起來，配電系統的大投入又算得了什么呢？因此，北部分院在手術室、ＩＣＵ、急診室的配電箱上非常有必要進行大的投入。

參考文獻

[1]朱文．試論北部分院手術室、ＩＣＵ、急診室配電箱投入較大的必要性

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

審核編輯 黃宇