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帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):829更新日期:2014-06-08

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定  201801

摘  要   本文對帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)在醫(yī)院心臟手術(shù)室、心血管X線造影室等場所應(yīng)用的必要性和使用中注意的問題等作了簡要的概述。

關(guān)鍵詞   絕緣監(jiān)視  故障定位 IT系統(tǒng)  醫(yī)療場所  應(yīng)用

目前,我國大型綜合醫(yī)院配電系統(tǒng)的接地形式多采用TN系統(tǒng)。該系統(tǒng)接地故障多為金屬性短路。因故障電流較大,使斷路器等過電流保護(hù)裝置動作,造成停電。顯然TN系統(tǒng)不能滿足醫(yī)院中一些重要場所對不間斷供電的使用要求。《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱民規(guī))14.7.6.3條明確規(guī)定:在電源突然中斷后,有招致重大醫(yī)療危險的場所,應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng))的供電方式。

IT系統(tǒng)及其特點

1.《民范》14.2.1.3對IT系統(tǒng)是這樣闡述的:電力系統(tǒng)的帶電部分與大地間無直接連接(或有一點經(jīng)足夠大的阻抗接地),受電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線接至接地。

電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)中,強(qiáng)烈建議IT系統(tǒng)部分不應(yīng)配出中性線。這是IT系統(tǒng)與我們熟知的TN/IT接地系統(tǒng)的主要區(qū)別。

圖1所示,正常情況下,當(dāng)IT系統(tǒng)電源線路足夠短時,系統(tǒng)中僅存在線路對地微小的電容電源。隨著時間的推移,配電線路及電器設(shè)備的絕緣水平不斷下降。當(dāng)IT系統(tǒng)發(fā)生*次單相接地故障時,故障電流為非故障相對地電容電流,其值甚小,不致造成人身被電擊或其他事故,所以不必切斷故障回路電源,從而保證了供電的連續(xù)性。但若不及時排除故障,在異相上又發(fā)生次接地故障,形成相間短路,使過電流保護(hù)裝置動作,引起供電中斷。

1.IT系統(tǒng)接地故障示意圖

2.為了防止次異相接地故障發(fā)生,引起相間短路,《民規(guī)》14.2.8條規(guī)定:IT系統(tǒng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警或顯示裝置。

帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)各部分的功能

1. AITR系列隔離變壓器

   1)IT系統(tǒng)須由的隔離變壓器供電。

   2)單相隔離變壓器二次線圈的額定電壓應(yīng)不超過230V。

   3) 隔離變壓器的金屬外殼需與局部等電位連接端子板聯(lián)結(jié)。

   4)隔離變壓器額定視在功率為3.15~8kVA。

2. AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀

   1)監(jiān)視交流IT系統(tǒng)的絕緣阻抗(大于100kΩ)。當(dāng)系統(tǒng)絕緣電阻降低至50kΩ時,絕緣監(jiān)視器發(fā)出聲光報警。

   2)測量電壓(相對地之間)<25V。

   3)測試電流<1mA。

   4)監(jiān)視IT系統(tǒng)中隔離變壓器的繞組溫度及負(fù)載電流。

3. AID系列外接報警顯示和測試單元

   安裝在病人或醫(yī)務(wù)工作者的工作場所。用來顯示醫(yī)療場所內(nèi)監(jiān)視儀器的測量數(shù)據(jù)和報警情況,通知IT系統(tǒng)的使用者關(guān)于系統(tǒng)的運(yùn)行情況。它能顯示絕緣監(jiān)視儀的所有信息,還可并聯(lián)多個外接報警顯示器和測試單元,通過RS485或CAN接口實現(xiàn)通信。

4. ASG100測試信號發(fā)生器

   當(dāng)絕緣監(jiān)測儀監(jiān)測出IT系統(tǒng)發(fā)生單點接地故障時,會啟動測試信號發(fā)生器輪流在系統(tǒng)某根線與大地之間注入定位信號,以便絕緣故障定位儀能在故障支路上監(jiān)測到定位信號。

5. AIL100絕緣故障定位儀

   配合測試信號發(fā)生器,在系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時,迅速的定位出故障回路,方便運(yùn)維人員維護(hù)。

6. 絕緣監(jiān)視及故障定位產(chǎn)品信息簡介

外形

名稱

型號

功能

價格(元)

 

絕緣監(jiān)測儀

AIM-M100

IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、負(fù)荷電流、變壓器溫度監(jiān)測

15600

AIM-M200

19600

直流穩(wěn)壓電源

ACLP10-24

儀表穩(wěn)壓電源

300

報警與顯示儀

AID100

具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率;可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀報警閾值

900

AID120

AID200

采用CAN通訊,可遠(yuǎn)程顯示和設(shè)置多達(dá)16套絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù),實時監(jiān)控通訊是否完好

電流互感器

AKH0.66-P26

實時測量變壓器負(fù)荷電流

150

測試信號發(fā)生器

 

ASG100

 

采用CAN總線技術(shù),可與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時,可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中,可實現(xiàn)L1,L2斷線檢測

3780

 

絕緣故障定位儀

AIL100-4

采用CAN總線技術(shù),當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時,可配合ASG100實現(xiàn)故障定位功能

6050

AIL100-8

8050

帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)的應(yīng)用

1.由于IT系統(tǒng)具有當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,其接觸電壓<50V安全電壓,不構(gòu)成對人體的危害,不需中斷供電等優(yōu)點。所以外對于一些既要求不間斷供電,又需在發(fā)生接地故障時,保證人身安全的重要用電負(fù)荷,采用了這種電源不接地的供電方式。如建筑工程中的應(yīng)急電源、礦山、井下、大型圖片處理,程序化控制工廠中的一些化工、制藥企業(yè)。這些企業(yè)高的醫(yī)療場所,一旦突然停電,生命攸關(guān)。為此電工委員會IEC364-7-710標(biāo)準(zhǔn)中將醫(yī)院區(qū)域的用電情況分為三個“應(yīng)用組”針對不同的“應(yīng)用組”,規(guī)定了不同的供電系統(tǒng)要求。

IEC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定下列場所選用IT系統(tǒng)

2.胸部手術(shù)室、心臟手術(shù)室、胸部手術(shù)以外的手術(shù)室、心血管X線造影室。

帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)在手術(shù)室應(yīng)用示意圖

3.IEC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以下場所建議選用IT系統(tǒng)

導(dǎo)管室、透析室、ICU(集中治療室)、CCU(冠狀動脈集中治療室)、重癥病房、分娩室。

帶絕緣監(jiān)視及故障定位的IT系統(tǒng)在ICU/CCU室應(yīng)用示意圖

IT系統(tǒng)應(yīng)用中要注意的問題

1.IT系統(tǒng)與電源隔離的區(qū)別

IT系統(tǒng)與電源隔離均采用隔離變壓器,但區(qū)別在于IT系統(tǒng)中的電氣設(shè)備外漏導(dǎo)電部分通過保護(hù)線接地,而電源隔離回路中的設(shè)備外殼不做人為接地。它是采用特低電壓回路輔以不接地的等電位聯(lián)結(jié)(將電源隔離區(qū)域內(nèi)的各電氣設(shè)備金屬外殼用絕緣導(dǎo)線互相連通)來獲得好的安全效果。電源隔離適用于浴室、游泳池等電擊危險大,對不間斷供電無特殊要求的潮濕場所。

2.IEC 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定和建議醫(yī)院選用IT 系統(tǒng)的場所內(nèi),病人接觸到的醫(yī)療用電設(shè)備多為單相,所以使用的IT系統(tǒng)設(shè)備也多為單相。醫(yī)院內(nèi)的三相大型醫(yī)療儀器,使用時一般不與病人直接接觸,可采用裝設(shè)快速、高靈敏度漏電斷路器的直接接地方式。

3.因IT系統(tǒng)不宜配出中性(N)線,系統(tǒng)中單相負(fù)荷所需的220V 電源由三相IT 系統(tǒng)中的380/220V 降壓變壓器取得,或由TN 系統(tǒng)中單相220V電源經(jīng)1:1隔離變壓器的二次側(cè)提供。所以IT系統(tǒng)中的配電線路均為帶電導(dǎo)線,應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)裝置。

4.因不同手術(shù)室可能同時實施不同的手術(shù),使用不同的醫(yī)療儀器。為避免醫(yī)療電器設(shè)備的相互干擾,每間需要設(shè)置IT系統(tǒng)的手術(shù)室,應(yīng)單獨(dú)設(shè)置隔離變壓器。

5.醫(yī)院內(nèi)的胸部手術(shù)室,心血管X 線造影室,心臟手術(shù)室及檢查室等,應(yīng)具有嚴(yán)格的防電

擊保護(hù)措施。這僅靠帶絕緣監(jiān)視的IT系統(tǒng)是不夠的,還應(yīng)輔以局部等電位聯(lián)結(jié),使保護(hù)區(qū)內(nèi)所有可導(dǎo)電部分都處于同一電位,才能保證供電的安全可靠性,防止心臟手術(shù)及檢查中發(fā)生宏電擊和微電擊。

6.當(dāng)同一場所尚有TN-S 或TT 系統(tǒng)供電的插座時,醫(yī)用IT系統(tǒng)的插座應(yīng)為其它系統(tǒng)用的

插頭無法插入, 并具有明顯的可供區(qū)別的標(biāo)志。

7.在IT 系統(tǒng)中,提高回路的絕緣阻抗,降低回路的對地靜電電容,是提高系統(tǒng)安全可靠性

的關(guān)鍵。為此在設(shè)計中可采取以下措施。

⑴ IT 不接地系統(tǒng)的配電箱要盡量安裝在手術(shù)室等醫(yī)用電氣設(shè)備用房的附近,以縮短該系統(tǒng)

配電線路的長度。

⑵ 盡量減少系統(tǒng)容量及系統(tǒng)的分支回路數(shù)。

⑶ IT系統(tǒng)的配電線路應(yīng)遠(yuǎn)離接地金屬體(如金屬管道等)。

⑷ 使用絕緣層較厚的導(dǎo)線(如雙層絕緣護(hù)套線或電纜)。

⑸ 心電儀等測量設(shè)備為防止交流干擾,采用了電容濾波電路,這將使靜電容量增大,應(yīng)避

免使用于IT系統(tǒng)。

⑹ 嚴(yán)禁把配電導(dǎo)線和接地導(dǎo)線用穿在一根管中,應(yīng)分別穿管敷設(shè)。

隨著我國國力的不斷增強(qiáng),醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的不斷發(fā)展,將要新建一批現(xiàn)代化的醫(yī)院。原有一

些醫(yī)院,因不能滿足使用要求,也面臨著改擴(kuò)建。作為電氣設(shè)計人員,一方面期待著國家有關(guān)規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與接軌,進(jìn)一步完善。另一方面在設(shè)計過程中,應(yīng)推廣采用技術(shù),體現(xiàn)“以人為本、安全*”的設(shè)計理念,為病人和醫(yī)護(hù)人員提供一個技術(shù)、功能齊全、安全可靠的醫(yī)療環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

   〔1〕《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》,1994年12月版,中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院等編

   〔2〕《IT 系統(tǒng)和電源隔離在民用建筑中的應(yīng)用》 王厚余著

   〔3〕《帶絕緣監(jiān)視的IT系統(tǒng)在醫(yī)院中的應(yīng)用》 劉佩智著

作者簡介

    徐霜,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為醫(yī)療供配電設(shè)計    : 

 

 

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