淺談IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)療場所的接地設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用

時(shí)間：2022-10-25作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：74

【摘要】現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備越來越多樣化和復(fù)雜化，設(shè)備的電氣安全要求也越來越髙。文章結(jié)合武平縣婦幼醫(yī)院接地設(shè)計(jì)，主要探討了低壓配電系統(tǒng)接地型式，TN-C-S系統(tǒng)的選用及局部IT系統(tǒng)在手術(shù)室、ICU、急診搶救室及無痛人流室等重要醫(yī)療場所的應(yīng)用，目的為確保各場所內(nèi)人體安全。
【關(guān)鍵詞】醫(yī)院接地設(shè)計(jì);醫(yī)用IT隔離電源;T8-C-S系統(tǒng);IT系統(tǒng)
0引言
       隨著科學(xué)技術(shù)水平和醫(yī)療技術(shù)水平飛速發(fā)展，醫(yī)療電氣設(shè)備不斷較新，大量醫(yī)療電子儀器不斷應(yīng)用于臨床診斷和**，比如:CT、核磁共振、DR、CR、工頻X光機(jī)、彩色超聲等。醫(yī)療電氣設(shè)備在診斷和**過程中的應(yīng)用越來越普遍，作用也越來越顯著，但很多醫(yī)院在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)營管理、電氣設(shè)備安全措施和供電條件存在很多不完善的地方，為設(shè)備在操作過程中埋下了很大的安全隱患。為了消除各種安全隱患，不僅要不斷優(yōu)化和完善醫(yī)院的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)營管理，吸取和積累經(jīng)驗(yàn)，不斷規(guī)范醫(yī)護(hù)人員的操作，同時(shí)也嚴(yán)格要求在建和新建的醫(yī)院在設(shè)計(jì)和施工過程中滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保電氣設(shè)備安全措施的正確性和供電電源的可靠性。
       IEC標(biāo)準(zhǔn)將醫(yī)療場所定為電氣安全上的特殊場所，由于醫(yī)療場所的電氣設(shè)備與人體甚至是人體內(nèi)部器官直接接觸，大大增加了電擊危險(xiǎn)性。手術(shù)室、搶救室等重要場所的供電中斷或其他電氣事故會嚴(yán)重威脅病人生命安全。如何選擇合理的接地形式，確保各醫(yī)療場所中電氣設(shè)備的接地安全和醫(yī)院供電的可靠性，筆者以武平縣婦幼醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)為案例，針對上述問題提出相關(guān)建議。
1醫(yī)院接地設(shè)計(jì)
       該工程為武平縣婦幼醫(yī)院，局部地下1層、地上7層，病床數(shù)59床，為三級醫(yī)院。功能分布為地下一層為消防泵房、配電間等設(shè)備用房。一層為急診診室、急診搶救室、急診觀察室、消控室、CR-DR機(jī)房、藥房、輸液室和門廳等;^二層為B超、心電圖、檢驗(yàn)科;三層為婦科診室、無痛人流室、宣教室、產(chǎn)檢;四層為兒科、婚檢、宣教室;五層為病房、LU(重癥監(jiān)護(hù)室;六層為病房、手術(shù)室及待產(chǎn)室等;七層為辦公室、會議室。
       醫(yī)療場所電氣安全防護(hù)根據(jù)要求可劃分為3類。
       ①0類:不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場所;②1類:醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)（除2類場所所述部位外）接觸的醫(yī)療場所;③2類：醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場所[1]。根據(jù)上述的分類，各醫(yī)療場所的具體類別如表1所示。該工程變配電房設(shè)于室外，低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-C-S系統(tǒng)，進(jìn)線電纜的PEN線在入戶配電箱進(jìn)線開關(guān)之前作重復(fù)接地，設(shè)PE**接地保護(hù)線，PE線與N線不得混接。急診搶救室、產(chǎn)房、手術(shù)室、ICU、無痛人流室內(nèi)等2類醫(yī)療場所采用局部IT系統(tǒng)。采用IT系統(tǒng)的各場所應(yīng)作局部等電位聯(lián)結(jié)，設(shè)LEB端子箱，要求該局部等電位聯(lián)結(jié)端子板與插座PE線端子。固定式設(shè)備PE線端子及裝置外可導(dǎo)電部分等之間的聯(lián)結(jié)線和連接點(diǎn)的電阻總和不應(yīng)大于0.2(，任何兩個(gè)導(dǎo)電體間的電位差在10mV以下，并實(shí)現(xiàn)下列部分之間等電位:①PE線;②裝置外導(dǎo)電部分;③防電場干擾的屏蔽層;④隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層；⑤地板下的金屬網(wǎng)格;⑥除設(shè)備要求與地絕緣外，固定安裝的、可導(dǎo)電的非電氣裝置的患者支撐物。
 
2接地型式
       《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008指出：低壓配電系統(tǒng)的接地形式可分為TN、TT、IT3種系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S3種形式[2]。在TN系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)采用保護(hù)導(dǎo)體(PE)或保護(hù)接地中性導(dǎo)體（PEN)與該點(diǎn)相連接。在TT系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線接至與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無關(guān)的接地較，如圖1所示。在I系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)不直接接地，應(yīng)對地絕緣或通過足夠大的阻抗接地[3]，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分可單獨(dú)接地或成組接地，如圖2所示。
 
3 TN-C-S系統(tǒng)的選用
       如何為醫(yī)療建筑及其建筑內(nèi)不同場所選擇合適的接地系統(tǒng)？根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》J_J312-2013指出：醫(yī)療場所配電系統(tǒng)的接地形式嚴(yán)禁采用TN-C系統(tǒng)[1]。因?yàn)門N-C系統(tǒng)中N、PE線始終是合一的，如圖3所示。在三相負(fù)荷不平衡或接地故障時(shí)PEN上有電流通過，從而使醫(yī)療電氣設(shè)備外殼帶上對地電壓，嚴(yán)重危及醫(yī)療場所的人身安全。此外，TN-C系統(tǒng)還可能給醫(yī)療電氣設(shè)備帶來電磁干擾，采用TT或TN-S系統(tǒng)則能避免這些問題。但TT系統(tǒng)將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接接地，設(shè)備對地絕緣比較受到過電壓損害。且接地故障電流較小時(shí)，低壓斷路器或熔斷器不一定能及時(shí)動作，造成漏電設(shè)備的金屬外殼對地電壓**安全電壓（屬危險(xiǎn)電壓$，因此還需要設(shè)置漏電保護(hù)器起保護(hù)作用。此外，TT系統(tǒng)采用獨(dú)立于電源端接地較的接地網(wǎng)，需消耗大量鋼材和工時(shí)，所以TT系統(tǒng)比較適宜戶外場所，接地保護(hù)比較分散的地方，如室外路燈等。
 
       對于民用建筑的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用tt、tn-S或TN-C-S接地型式，然而TT接地系統(tǒng)比較適合戶外場所，所以在建筑內(nèi)部的低壓配電系統(tǒng)選用T8-S或TN-C-S接地型式。TN-S系統(tǒng)中的工作零線N和保護(hù)線PE線始終分開，如圖4所示，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PE線上沒有電流，對地沒有電壓，所以電氣裝置的外露導(dǎo)電部分接在**的保護(hù)線PE上安全可靠。當(dāng)物采用TN-C-S系統(tǒng)時(shí)，在建筑物的進(jìn)線處設(shè)置重復(fù)接地，在重復(fù)接地點(diǎn)前TN-C-S系統(tǒng)的N'PE線是合一的，可看作為TN-C系統(tǒng);重復(fù)接地點(diǎn)后N'PE線分開，可看作為TN-S系統(tǒng)，如圖5所示。TN-C-S或TN-S系統(tǒng)中PE線是連通的，任何一處發(fā)生故障均可能導(dǎo)致故障電壓沿PE線傳導(dǎo)至其它地方引起危害。因此，當(dāng)PE線較長時(shí)，需要再設(shè)多處接地點(diǎn)作等電位聯(lián)結(jié)，以降低保護(hù)導(dǎo)體的電位與其附近的對地電位產(chǎn)生位差的可能性。當(dāng)建筑物與室外變配電房的距離較遠(yuǎn)時(shí)，采用TN-C-S系統(tǒng)當(dāng)PEN線斷裂時(shí)，N線通過重復(fù)接地點(diǎn)形成電流通道，系統(tǒng)依舊能繼續(xù)運(yùn)行，而不至于產(chǎn)生零點(diǎn)電位偏離燒壞單相電器設(shè)備，比TN-S系統(tǒng)較安全且節(jié)省投資，所以該工程采用TN-C-S系統(tǒng)。采用TN-C-S系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意當(dāng)保護(hù)導(dǎo)體與中性導(dǎo)體從某點(diǎn)分開后不應(yīng)再合并，且中性導(dǎo)體不應(yīng)再接地，否則造成前段的N'PE并聯(lián)，PE導(dǎo)體可能會有大電流通過，提高PE導(dǎo)體的對地電位，危及人身安全。
4 IT系統(tǒng)的應(yīng)用
       根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在2類醫(yī)療場所內(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)療電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療I系統(tǒng)。用途相同且相鄰的一個(gè)或幾個(gè)房間內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置一
 
個(gè)獨(dú)立的醫(yī)療場所局部I系統(tǒng)[4]。醫(yī)療IT系統(tǒng)由醫(yī)用隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀及外接報(bào)警和顯示裝置3部分組成。其中醫(yī)用隔離變壓器應(yīng)設(shè)置過載和溫度監(jiān)測器。絕緣監(jiān)視儀應(yīng)滿足下列要求：①交流內(nèi)阻不應(yīng)小于100kΩ;②測量電壓不應(yīng)**過直流25V;③測試電流在故障條件下峰值不應(yīng)大于1mA;④應(yīng)設(shè)置絕緣故障報(bào)警，在絕緣電阻較遲降至50k(時(shí)應(yīng)能報(bào)警、顯示，并應(yīng)配置試驗(yàn)設(shè)施[4]。報(bào)警和顯示裝置設(shè)置在有專職人員值班的場所，以便醫(yī)務(wù)人員能實(shí)時(shí)監(jiān)察系統(tǒng)的絕緣狀況，利用*二故障（此故障將使預(yù)期危險(xiǎn)電流變成實(shí)際的故障電流$尚未發(fā)生的時(shí)機(jī)及時(shí)采取措施，消除隱患。IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用中應(yīng)注意以下問題：                         （1）醫(yī)療場所內(nèi)非生命支持系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)，局部采用TT系統(tǒng)，如圖6所示。為避免二者之間存在電位差，局部I系統(tǒng)供電的設(shè)備金屬外殼接地應(yīng)與TN-S系統(tǒng)共用接地裝置。(2）IT系統(tǒng)不宜配出中性線（N線$，系統(tǒng)中單相220V電源經(jīng)1:1隔離變壓器的二次提供，因此配電線路均為帶電導(dǎo)線，應(yīng)設(shè)置雙較開關(guān)作為線路保護(hù)。
(3）醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)，為了保證重要負(fù)荷的不間斷供電，不應(yīng)設(shè)置動作于切斷電源的過負(fù)荷保護(hù)裝置。
 
（4）同一醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)的所有插座箱或插座組不應(yīng)由一個(gè)回路供電，防止某個(gè)地方出現(xiàn)故障影響所有插座使用，確保供電的可靠性。L系統(tǒng)插座應(yīng)有固定的明顯標(biāo)志，防止誤操作。
（5）為單相設(shè)備供電的醫(yī)療L系統(tǒng)應(yīng)采用單相隔離變壓器，當(dāng)需通過L系統(tǒng)為三相負(fù)荷供電時(shí)，應(yīng)采用單獨(dú)的三相隔離變壓器。隔離變壓器宜靠近醫(yī)療場所設(shè)置，并應(yīng)設(shè)置明顯標(biāo)志和采取防護(hù)措施，防止無關(guān)人員接觸。
5安科瑞醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
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(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(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(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應(yīng)用場所
       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)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動化。
5.3系統(tǒng)架構(gòu)
 
5.4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(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(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(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、**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)測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動監(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)警信號可被手動消除。
       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，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，有針對性的對某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
 
 
6結(jié)語
       現(xiàn)代醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備日新月異，電氣接地安全和供電要求越來越高且事關(guān)患者生命安全，要求電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中一定要慎之又慎。隨著醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容越來越多且越來越復(fù)雜，作為電氣設(shè)計(jì)人員要熟悉國家相關(guān)規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過不斷學(xué)習(xí)提高自身的業(yè)務(wù)水平，不斷完善對醫(yī)療建筑的電氣設(shè)計(jì)，為患者提供舒適的就診環(huán)境和安全可靠的**條件。
參考文獻(xiàn)
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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版

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