淺談IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用

時間：2020-09-09作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：68

[摘要] 本文著重論述了IT系統(tǒng)的組成及其各部分的功能特點，介紹了IT系統(tǒng)在我院新區(qū)的應(yīng)用及應(yīng)注意的問題。

[關(guān)鍵詞] IT配電系統(tǒng);隔離變壓器;絕緣監(jiān)視儀

隨著醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院的廣泛應(yīng)用，醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用安全問題越來越受到重視。為了降低醫(yī)療器械臨床使用風(fēng)險，提高醫(yī)療質(zhì)量，**醫(yī)患雙方合法權(quán)益，衛(wèi)生部組織制定了《醫(yī)療器械臨床使用安全管理規(guī)范》，對醫(yī)療機構(gòu)醫(yī)療服務(wù)中涉及的醫(yī)療器械產(chǎn)品安全、人員、制度、技術(shù)規(guī)范、設(shè)施、環(huán)境等的安全管理進行了規(guī)范，進一步強調(diào)了醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用安全的重要性。

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)，即中性點不接地配電系統(tǒng)，能杜絕患者觸電現(xiàn)象發(fā)生。我國 2008 年 8 月 1 日正式實施的《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定 ：在兩類醫(yī)療場所(手術(shù)室、重癥監(jiān)護室、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) [1,2]。

1 醫(yī)療設(shè)備用電安全

1.1 保護接地

如圖 1 所示，負(fù)載雖然采用保護接地，但當(dāng)負(fù)載發(fā)生漏電時，仍有微電流流過人體。尤其在手術(shù)室、監(jiān)護室等特殊地方，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，就會造成病人觸電死亡 [3-5]。







圖 1 保護接地示意圖

1.2 隔離變壓器電源

如圖2所示，IT 系統(tǒng)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(yī)療電氣設(shè)備中對病人的安全構(gòu)成威脅。另外，一旦隔離電源上所接負(fù)載出現(xiàn)對地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成回路，只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電流，較大地避免了電流對病人的傷害，從而保護了病人的安全 [6]。







圖 2 隔離變壓器接線示意圖

2 IT系統(tǒng)組成及功能特點

目前我院新區(qū)采用的是德國本德爾醫(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、外接報警設(shè)備顯示 [7](如圖 3 所示)。







圖 3 醫(yī)療IT系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 隔離變壓器[8-10]

隔離變壓器，主要是提供次級不接地的電源系統(tǒng)。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(nèi)置了溫度傳感器，可通過絕緣監(jiān)視儀對變壓器溫度進行檢測并發(fā)出**溫報警。IT 系統(tǒng)電力分配系統(tǒng)如圖 4 所示。







圖 4 IT系統(tǒng)電力分配系統(tǒng)

在 IT 系統(tǒng)中應(yīng)盡量采用單相 IT 系統(tǒng)，因為三相 IT 系統(tǒng)中如果出現(xiàn)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(yīng)慎用三相 IT 系統(tǒng)。

2.2 絕緣監(jiān)視儀

絕緣監(jiān)視儀具有絕緣故障報警、過負(fù)荷報警、**溫報警、斷線報警和自身故障報警等功能。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(AMP)測量法，比傳統(tǒng)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(jiān)視系統(tǒng)狀況相適應(yīng)，具有較強的抗干擾能力，從而可以消除醫(yī)療設(shè)備在使用過程中對地電容和不同頻率的干擾。

2.3 外接報警顯示儀

外接報警顯示儀主要用于顯示絕緣監(jiān)視儀上的測量數(shù)據(jù)和報警信息，如絕緣狀況、負(fù)荷狀況等，報警時發(fā)出聲光報警信號?？砂惭b于手術(shù)室、護士站、集中控制室等場所。

2.4 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。

2.5 電流互感器

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

3 安科瑞IT配電系統(tǒng)的介紹

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，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行。

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。

3.2 醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)

醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)用于集中監(jiān)控醫(yī)療大樓內(nèi)所有醫(yī)療2類場所醫(yī)療IT系統(tǒng)的運行狀況。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置在醫(yī)院電氣運行和維護人員的值班室內(nèi)，也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中，由專業(yè)的電氣人員進行監(jiān)控，一旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護人員也能在一時間內(nèi)做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場情況進行處理。

系統(tǒng)拓?fù)鋱D







3.3 軟件功能

安科瑞醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設(shè)置和遠程自檢等多種功能，為醫(yī)院2類場所隔離電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強大的系統(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地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查;

■ 實時數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各隔離電源系統(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)實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等;







■ 故障報警

將各醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、**溫故障以及接線斷線故障等信息進行統(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、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，及時提醒相關(guān)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(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設(shè)置各醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報警值、負(fù)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(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統(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)的運行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。

3.4 安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)四件套選型

醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測產(chǎn)品(四件套)包括AITR S系列醫(yī)用隔離變壓器、AIM-M10醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、AKH-0.66P26電流互感器和AID系列(AID10、AID150)外接報警與顯示儀等，產(chǎn)品如圖5所示。

表1 醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測產(chǎn)品(四件套)







4 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)荷為一級負(fù)荷，電源供應(yīng)必須保證其科學(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)護病床及相關(guān)輔房對 IT 系統(tǒng)提出負(fù)荷要求。每間百級手術(shù)室設(shè)置一套 10kVA IT 監(jiān)測系統(tǒng)，其他級別手術(shù)室設(shè)置一套 8kVA IT 監(jiān)測系統(tǒng)。麻醉復(fù)蘇室和21 張重癥監(jiān)護病床根據(jù)每個病床 2kVA 的大容量考慮，21 張重癥監(jiān)護病床一共設(shè)置 4 套 8kVA IT 監(jiān)測系統(tǒng)、一套10kVA IT 監(jiān)測系統(tǒng)，麻醉復(fù)蘇室根據(jù)具體床數(shù)進行設(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。







圖 5 IT系統(tǒng)在手術(shù)室配電系統(tǒng)接線圖

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(yīng)**過0.5mA ;用于移動式和固定式設(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)**過10kVA。如果需要通過 IT 系統(tǒng)供電給三相負(fù)荷，則應(yīng)采用單獨的三相變壓器供電，其輸出線電壓不應(yīng)**過 250V。

(2) 絕緣監(jiān)視儀交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為 100kΩ，測試電壓不應(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，應(yīng)發(fā)出信號。

(3) 報警系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)在適當(dāng)?shù)牡胤剑员汜t(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，音響報警動作，提醒工作人員去處理相關(guān)故障。當(dāng)故障被清除后，黃色信號燈應(yīng)熄滅。

(4) 用途相同相毗鄰的幾個房間內(nèi)，至少設(shè)置一個獨立的 IT 系統(tǒng)。對于手術(shù)室、搶救室及心臟導(dǎo)管和造影室，每個房間應(yīng)配有獨立的 IT 系統(tǒng)，主要儀器用電插座、無影燈、吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器。變壓器應(yīng)緊靠醫(yī)療場所安裝，可在其內(nèi)或其外，而且要安裝在柜內(nèi)或外護物內(nèi)，以免人員無意地接觸其帶電部分 [2]。

總之，IT 系統(tǒng)不但滿足了我國《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中對兩類醫(yī)療場所必須使用醫(yī)療 IT 系統(tǒng)的要求，而且充分**了患者和醫(yī)務(wù)人員的安全和醫(yī)療設(shè)備的安全使用，所以 IT 系統(tǒng)在我院新區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)中具有很強的實用性。

參考文獻

[1] 邵建勛.醫(yī)用IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用[J].中國醫(yī)院建筑與設(shè)備,2008(6):32-39.

[2] 劉士龍，劉偉，李曉梅。IT配電系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版.


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