淺談醫(yī)院電氣設(shè)計中接地系統(tǒng)和絕緣監(jiān)測產(chǎn)品的應用

時間：2020-11-16作者：安科瑞電子商務（上海）有限公司瀏覽：51

朱鹍
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
 
【摘要】由于醫(yī)院分為三類場所，三類場所對接地系統(tǒng)要求不同，根據(jù)醫(yī)院建筑內(nèi)部房間功能的不同，可采用TN-S接地系統(tǒng)或IT接地系統(tǒng)；對于電擊危險性大的手術(shù)室，還應采用局部等電位措施。論述了IT配電系統(tǒng)在醫(yī)院的應用范圍。 
【關(guān)鍵詞】TN-S系統(tǒng);IT系統(tǒng)；手術(shù)室配電系統(tǒng)；故障；絕緣監(jiān)視；漏電；局部等電位聯(lián)結(jié)
1.首先介紹一下醫(yī)院場所的分類。
       IEC按醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的狀況和斷電的后果，將醫(yī)療場所作如下分類 
       1.1 0類場所：在此場所內(nèi)不使用醫(yī)療時與人體接觸的可 導電醫(yī)療器件。如門診室、候診室、按摩室。 
       1.2 1類場所：在此場所內(nèi)上述可導電醫(yī)療器件與人體外 部接觸，或進人人體與人體內(nèi)部接觸，但不包括2類場所，如病 房、產(chǎn)房、X光室、CT機房、DR機房、B室、心電圖室。 
       1.3 2類場所：在此場所內(nèi)進行諸如心臟內(nèi)部手術(shù)、外科 手術(shù)和中斷供電將導致生命危險的**，如急診搶救室、手術(shù)室、ICU、心血管造影檢查室、心導管室、早產(chǎn)兒監(jiān)護室。 
2.其次介紹各類場所采用的電氣系統(tǒng)的接地型式。
       2.1  0類場所、1類場所可以采用TN-S系統(tǒng)不應采用TN-C系統(tǒng)，采用TN-C-S系統(tǒng)時在電源進線處就應將PEN線分開為PE線和中性線。TN -S系統(tǒng)的特點:PE線和N線分開，非故障時無電流，外露可導電部分不帶電壓，比較安全，但多一根線;PE線在系統(tǒng)內(nèi)傳導故障電壓。TO-C-S:電源進戶前節(jié)省了 PE線，進戶后PE線、N線分開，系統(tǒng)安全水平與TN-S系統(tǒng)相同。 
       2.2  2類場所可以采用TN-S系統(tǒng)局部應采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。在2類場所內(nèi)可以采用TN-S系統(tǒng)并且只能在下列電氣設(shè)備的回路內(nèi)才可裝用IAn<30mA的RCD動作于自動切斷電源，其他回路不得裝用RCD:(1)手術(shù)臺；(2)X光機；（3)額定功率大于5kVA的大型電氣設(shè)備；（4)不重要（不影響生命安全）的電氣設(shè)備。 
       在醫(yī)院的2類醫(yī)療場所內(nèi)離手術(shù)臺周邊水平距離1.5mm高度為2.5m內(nèi)的環(huán)境被稱作病人環(huán)境。在此環(huán)境內(nèi)用于維持生命或進行外科手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備，應采用IT系統(tǒng)供電，建議接入IT系統(tǒng)的設(shè)備:“在病人體表或體內(nèi)使用的實時監(jiān)視儀器、手術(shù)儀器設(shè)備、支持病人生命或軀體功能的設(shè)備、用于打開心臟、大腦等器官的設(shè)備如:呼吸機、透析機、麻醉機、心電監(jiān)護設(shè)備、高頻外科設(shè)備、電刀、輸液泵、注射泵、心肺機、心力記錄器、脈壓機、心律電子脈沖調(diào)節(jié)器及體外循環(huán)機等?！?/div>

3.論述醫(yī)院IT系統(tǒng)。

       隨著醫(yī)療、電子、電器技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療日益依賴于電氣和電子設(shè)備。人們對醫(yī)院手術(shù)室的環(huán)境要求越來越高，過去的一些設(shè)計遠不能滿足人們對安全**的要求。尤其是手術(shù)室*量設(shè)備觸及人體內(nèi)臟和大腦等器官，如發(fā)生電氣漏電故障，很*發(fā)生電氣事故。如何保護醫(yī)院的病人以及醫(yī)護人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了國內(nèi)外的繼電保護*和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多和**標準都對醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，如手術(shù)室、重癥監(jiān)護室、心臟監(jiān)護室等處的醫(yī)用配電系統(tǒng)應采用IT系統(tǒng)，其目的就是為該場所內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備提供一個安全可靠的電源，以確保病人的安全。 

       3.1  IT系統(tǒng):即中性點不接地配電系統(tǒng)。首字母表示電源端與地的關(guān)系;I—電源端所有帶電部分不接地或有一點通過高電阻接地(I是“隔離”一詞法文—n的首字母）； 

之后字母表示電氣裝置的外露可電導部分與地的關(guān)系：T—表示電氣裝置的外露可電導部分直接接地(T是“大地”一詞法文Teire的首字母），此接地點立于電源的接地點。 

       3.2  IT系統(tǒng)特點：發(fā)生接地故障時，因為其電源中性點不接地，接地故障電流對地不能構(gòu)成回路，僅為非接地相對地的電容電流，其值很小，外露可導電部分對地電壓不過50V對人體不會產(chǎn)生危害，不需要立即切斷故障回路，從而重要醫(yī)療場所供電的連續(xù)性和可靠性。發(fā)生接地故障時，對地電壓升高1.73倍;220V負載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源供應；安裝絕緣監(jiān)察裝置。使用場所：供電連續(xù)性要求較高，如醫(yī)院手術(shù)室、ICU重癥監(jiān)護室、CCU等。通過（0.5KVA-10KVA)單相隔離變壓器給2類場所供電，可以防止其它供電回路中的漏電流通過接地線竄入手術(shù)室等場所的醫(yī)療電器設(shè)備上，從而避免因此對病人安全構(gòu)成威脅。在病人環(huán)境采用IT系統(tǒng)的必要性。按IEC標準，進行心臟手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備的正常泄漏電流不得大于1μA;當發(fā)生一個接地故障時，其故障電流不得大50μA因通過人體心臟的電流如過50μA就可導致心室纖顫而死亡，它被稱作微電擊致死。為限制故障電流， 需在手術(shù)室內(nèi)或其貼近處安裝一臺1:1的隔離變壓器，其二次回路導體不接地，所供醫(yī)療電氣設(shè)備的外露導電部分接電氣裝置的PE線，以IT系統(tǒng)供電。并輔以局部等電位聯(lián)結(jié)，如圖所示，當發(fā)生接地故障時，故障電流僅為流過自隔離變壓器至胸腔手術(shù)設(shè)備間一小段非故障線段很小的對地電容電流ICC 這樣才能有效地滿足發(fā)生一個接地故障時泄漏電流不大于5μA的要求。為確保病人安全，并確保供電的不間斷，用于維持生命的、其他外科手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備也應以IT系統(tǒng)供電。如圖1所示。

       3.3 手術(shù)室/ICU病房/CCU病房IT電源系統(tǒng)的基本配置應包括：隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、變壓器負載和溫度監(jiān)視設(shè)備、外接報警顯示設(shè)備等。IT系統(tǒng)應注意的問題：

       (1)設(shè)置絕緣監(jiān)視裝置。 

       (2)盡量減小系統(tǒng)容量，減小系統(tǒng)線路的長度。

       (3)增加線路的絕緣等級。 

       (4)輔助以局部等電位接地，等電位干線在16mm2線支線在6mm2以上。 

       (5)配電線路采用穿鋼管敷設(shè)，減少干擾。 

       (6)變壓器二次出線采用雙級保護開關(guān)。

4.局部等電位聯(lián)結(jié)。 

       為了減少電位差，除采用醫(yī)療IT系統(tǒng)外，還應在1類、2類場所實施局部等電位聯(lián)結(jié)，即在該類場所內(nèi)設(shè)一個局部等電位聯(lián)結(jié)端子板(局部等電位聯(lián)結(jié)端子板由強電井等電位聯(lián)結(jié)線經(jīng)BV-1*25平方毫米銅芯絕緣電線穿管引來），用聯(lián)結(jié)線將下列部分聯(lián)結(jié)到端子板上。（1）PE線。（2)裝置外露可導電部分。（3)放電場干擾的屏蔽層。（4)隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層。（5)地板下可能設(shè)置的金屬網(wǎng)格。在2類場所等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)中，局部等電位連接端子板與插座PE線端子、固定設(shè)備PE線端子以及裝置外可導電部分等之間的聯(lián)結(jié)線和聯(lián)接點的電阻總和不應大于0.2歐姆。聯(lián)結(jié)線應有黃綠相間的色標以便識別。 

5 安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測產(chǎn)品的介紹

5.1概述

        隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應用，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)院這一特殊場所的電氣設(shè)計，應嚴格按照標準和規(guī)范要求，采用IT系統(tǒng)供電。

       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。

5.2 醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(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。

5.2.1 系統(tǒng)拓撲圖

圖2產(chǎn)品拓撲圖

5.2.2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圖3：

圖3軟件的主要功能

■ 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、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等如圖3；

■ 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、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等如圖4。

■ 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)。

5.3 產(chǎn)品選型

表1 醫(yī)用 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位產(chǎn)品

6.結(jié)語 

       建筑給水排水節(jié)能工作涉及到建筑給水排水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，建筑給排水節(jié)能措施是相互聯(lián)系的，途徑是多樣化的。建筑節(jié)能不僅僅在于建筑外墻、照明、保溫、采暖等，給水排水的節(jié)能也發(fā)揮越來越重要的作用。推廣建筑給水排水的節(jié)能設(shè)計，一定能為建筑節(jié)能降耗做出貢獻。 

隨著**“十二五”節(jié)能減排的進一步開展，節(jié)能低碳工作將在各地進行落實和考核。我國目前存在諸多例如節(jié)水節(jié)能器具初期投入成本普遍較高等問題，但加快給水排水節(jié)能技術(shù)的開發(fā)運用，符合“十二五”提出節(jié)能減排的綱要目標，也是實現(xiàn)給水排水低碳、綠色可持續(xù)經(jīng)濟的根本途徑。實現(xiàn)建筑給水排水排水節(jié)能，任重道遠。

 

參考文獻

[1] 《建筑物電氣裝置500問》.

[2] 張強，畢德寧、醫(yī)院電氣設(shè)計中的接地系統(tǒng)和局部等電位聯(lián)結(jié).

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2020.6版.


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