龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】本文從IT接地系統(tǒng)的原理出發(fā)，通過對IT系統(tǒng)的介紹，提出IT系統(tǒng)在醫(yī)院場所的應用的特點及原理，并通過對醫(yī)療場所中手術室的配電系統(tǒng)的設計，闡述IT系統(tǒng)在醫(yī)院手術室等配電系統(tǒng)的應用方式。
【關鍵詞】IT接地系統(tǒng)；醫(yī)療IT系統(tǒng)；手術室配電系統(tǒng)
0 前言
隨著社會的發(fā)展與科學技術水平的提高，醫(yī)療電子設備得到了迅速的發(fā)展，越來越多的電子醫(yī)療設備被應用于醫(yī)療診治過程中，醫(yī)院的低壓配電系統(tǒng)接地型式一般為TN系統(tǒng)，采用這種接地方式的2類醫(yī)療場所內(nèi)的電子醫(yī)療設備對患者的威脅大，需采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)來解決這一問題。
1 IT系統(tǒng)
1.1 IT系統(tǒng)接地型式及特點
IT系統(tǒng)：電源端系統(tǒng)的所有帶電部分應與地隔離，或系統(tǒng)某一點（一般為中性點）通過足夠高的阻抗接地。電氣裝置的外露可導電部分應被單獨或集中地接地，或在滿足電擊安全防護的條件下集中接到系統(tǒng)的保護接地上。IT系統(tǒng)的電源端不做系統(tǒng)接地，在發(fā)生第一次接地故障時由于不具備故障電流返回電源的通路，故障電流為兩非故障相對地電容電流的
相量和，故障電流值很小。IT系統(tǒng)因其接地故障電流很小，故障電壓很低，不致引發(fā)電擊、火災、爆炸等危險，供電連續(xù)性和安全性*高。因此適用于不間斷供電要求較高和對接地故障電壓有嚴格限制的場所。
2 醫(yī)療IT系統(tǒng)
2.1醫(yī)療IT系統(tǒng)的特點
對于2類場所的手術室以及中斷供電將導致生命危險的場所內(nèi)的醫(yī)療電氣設備，國家規(guī)范及標準規(guī)定需采用1:1隔離變壓器，其配電系統(tǒng)隔離變壓器二次側(cè)不接地，即采用IT系統(tǒng)接地方式供電。IT系統(tǒng)供電方式對于2類場所的手術室以及中斷供電將導致生命危險的場所內(nèi)的醫(yī)療電氣設備有如下特點：，
1）系統(tǒng)單一接地故障電流小，無危險的故障電壓
在醫(yī)院手術室的配電系統(tǒng)中，為了防止在外科手術過程中由于發(fā)生手術設備的接地故障而產(chǎn)生的接地故障電流對人體產(chǎn)生的微電擊致死情況的發(fā)生，一般在手術室配電系統(tǒng)中限制故障電流。采用1:1隔離變壓器，二次回路導體不接地，并采用IT系統(tǒng)供電及局部等電位聯(lián)結(jié)就能有效的限制接地故障電流。如圖1所示，當手術設備發(fā)生接地故障時，故障電流流過的路徑為：隔離變壓器饋線回路→手術設備外殼→PE線→配電箱內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)線→非故障線路對地電容→隔離變壓器首端，由示意圖可知故障電流為非故障線路的對地電容
電流，此一小段線路的微量對地電容電流所引起該場所內(nèi)不同設備的電位差很小。
2）系統(tǒng)電源供電的可靠性高
在醫(yī)療IT系統(tǒng)中，不能裝設剩余電流保護裝置，而需要裝設具有聲光報警功能的絕緣檢測器。當發(fā)生第二故障點尚未發(fā)生時采取必要的預防措施，這樣就可以保證供電的連續(xù)性。
2.2醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)設計要求及配電
系統(tǒng)圖見表1根據(jù)國家規(guī)范及相關要求，手術室配電箱的配電一次系統(tǒng)圖設計如圖2所示。
3醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用
3.1概述
隨著電子醫(yī)療設備在醫(yī)院領域的廣泛應用，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的場所，病人在手術中或麻醉狀態(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(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(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應用場所
適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、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)的遠程監(jiān)控及自動化。
3.3系統(tǒng)架構(gòu)
3.4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計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能，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。
故障報警
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、超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)設置和查詢
通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設置各IT配電系統(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。
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)。
3.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術參數(shù)
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名稱 |
型號 |
圖片 |
功能 |
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IT配電監(jiān)控系統(tǒng) |
GGF-800 |
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基于觸摸屏軟件設計，具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能 |
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醫(yī)用隔離電源柜 |
GGF-I |
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三相進單相出，包含單套隔離電源系統(tǒng) |
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GGF-O |
三相進三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng) |
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絕緣監(jiān)測儀 |
AIM-M10 |
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絕緣監(jiān)測，隔離變壓器溫度監(jiān)測，負載監(jiān)測，接線判斷及故障報警功能；1路繼電器、1路RS485通訊、24VDC電源輸出 |
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AIM-M100 |
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絕緣監(jiān)測，隔離變壓器溫度監(jiān)測，負載監(jiān)測，接線判斷及故障報警功能；2路繼電器、2路RS485通訊 |
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AIM-M200 |
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絕緣監(jiān)測，隔離變壓器溫度監(jiān)測，負載監(jiān)測，接線判斷及故障報警功能；2路繼電器、1路RS485通訊、1路CAN通訊；支持絕緣故障定位 |
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儀用電源 |
ACLP10-24 |
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為AID系列報警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源 |
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HDR-60-24 |
為AIM-M200醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、ASG150測試信號發(fā)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(wěn)壓電源 |
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報警與顯示儀 |
AID10 |
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出現(xiàn)絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警 |
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AID120 |
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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(jiān)測儀的報警閾值 |
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AID150 |
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采用RS485通訊，可遠程監(jiān)測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢?？蓪崟r監(jiān)測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄 |
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AID200 |
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采用CAN通訊，可遠程監(jiān)測*多16套AIM-M200絕緣監(jiān)測儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢?？蓪崟r監(jiān)測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄 |
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測試信號發(fā)生器 |
ASG150 |
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采用CAN通訊，可與其他設備進行數(shù)據(jù)交互。當系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時，可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中，配合故障定位儀定位故障回路。且具有L1,L2斷線監(jiān)測功能及故障所在線指示功能 |
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絕緣故障定位儀 |
AIL150-4 |
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采用CAN通訊，可與其他設備進行數(shù)據(jù)交互。配合測試信號發(fā)生器可實現(xiàn)故障定位功能 |
*多可定位4個支路 |
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AIL150-8 |
*多可定位8個支路 |
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電流互感器 |
AKH-0.66P26 |
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與AIM系列絕緣監(jiān)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 |
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醫(yī)用隔離變壓器 |
AITR3150 |
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單相隔離變壓器，電壓變比為1：1，用于將TN-S系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為IT系統(tǒng) |
*大容量為：3150VA |
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AITR5000 |
*大容量為：5000VA |
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AITR6300 |
*大容量為：6300VA |
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AITR8000 |
*大容量為：8000VA |
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AITR10000 |
*大容量為：10000VA |
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剩余電流監(jiān)測儀 |
AIM-R100 |
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12路剩余電流監(jiān)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 |
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剩余電流互感器 |
AKH-0.66/L-20 |
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與AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器 |
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參考文獻：
[1]中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司組編.工業(yè)與民用供配電設計手冊[M].4版.北京:中國電力出版社,2016:1391-1395.
[2]王厚余.建筑電氣裝置500問[M].北京:中國電力出版社,2008.1391-1395.
[3]GB/T50065-2011，交流電氣裝置的接地設計規(guī)范[S].
[4]貝鈺垠.IT 系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應用.
[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版
作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機：18702101301 QQ:2881392115
