淺談醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)中接地系統(tǒng)和絕緣監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的應(yīng)用

淮亞利

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(lèi)場(chǎng)所，三類(lèi)場(chǎng)所對(duì)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(duì)于電擊危險(xiǎn)性大的手術(shù)室，還應(yīng)采用局部等電位措施。論述了IT配電系統(tǒng)在醫(yī)院的應(yīng)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(chǎng)所的分類(lèi)。

       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(chǎng)所作如下分類(lèi) 

       1.1 0類(lèi)場(chǎng)所：在此場(chǎng)所內(nèi)不使用醫(yī)療時(shí)與人體接觸的可 導(dǎo)電醫(yī)療器件。如門(mén)診室、候診室、室。 

       1.2 1類(lèi)場(chǎng)所：在此場(chǎng)所內(nèi)上述可導(dǎo)電醫(yī)療器件與人體外 部接觸，或進(jìn)人人體與人體內(nèi)部接觸，但不包括2類(lèi)場(chǎng)所，如病 房、產(chǎn)房、X光室、CT機(jī)房、DR機(jī)房、B超室、心電圖室。 

       1.3 2類(lèi)場(chǎng)所：在此場(chǎng)所內(nèi)進(jìn)行諸如心臟內(nèi)部手術(shù)、外科 手術(shù)和中斷供電將導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的治療，如急診搶救室、手術(shù)室、ICU、心血管造影檢查室、心導(dǎo)管室、早產(chǎn)兒監(jiān)護(hù)室。 

2.其次介紹各類(lèi)場(chǎng)所采用的電氣系統(tǒng)的接地型式。

       2.1  0類(lèi)場(chǎng)所、1類(lèi)場(chǎng)所可以采用TN-S系統(tǒng)不應(yīng)采用TN-C系統(tǒng)，采用TN-C-S系統(tǒng)時(shí)在電源進(jìn)線(xiàn)處就應(yīng)將PEN線(xiàn)分開(kāi)為PE線(xiàn)和中性線(xiàn)。TN -S系統(tǒng)的特點(diǎn):PE線(xiàn)和N線(xiàn)分開(kāi)，非故障時(shí)無(wú)電流，外露可導(dǎo)電部分不帶電壓，比較安全，但多一根線(xiàn);PE線(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)傳導(dǎo)故障電壓。TO-C-S:電源進(jìn)戶(hù)前節(jié)省了 PE線(xiàn)，進(jìn)戶(hù)后PE線(xiàn)、N線(xiàn)分開(kāi)，系統(tǒng)安全水平與TN-S系統(tǒng)相同。 

       2.2  2類(lèi)場(chǎng)所可以采用TN-S系統(tǒng)局部應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。在2類(lèi)場(chǎng)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(dòng)作于自動(dòng)切斷電源，其他回路不得裝用RCD:(1)手術(shù)臺(tái)；(2)X光機(jī)；（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(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)離手術(shù)臺(tái)周邊水平距離1.5mm高度為2.5m內(nèi)的環(huán)境被稱(chēng)作病人環(huán)境。在此環(huán)境內(nèi)用于維持生命或進(jìn)行外科手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備，應(yīng)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(shí)時(shí)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(kāi)心臟、大腦等器官的設(shè)備如:、透析機(jī)、麻醉機(jī)、心電監(jiān)護(hù)設(shè)備、高頻外科設(shè)備、電刀、輸液泵、注射泵、心肺機(jī)、心力記錄器、脈壓機(jī)、心律電子脈沖調(diào)節(jié)器及體外循環(huán)機(jī)等。”

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(lài)于電氣和電子設(shè)備。人們對(duì)醫(yī)院手術(shù)室的環(huán)境要求越來(lái)越高，過(guò)去的一些設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們對(duì)安全保障的要求。尤其是手術(shù)室中大量設(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，很容易發(fā)生電氣事故。如何保護(hù)醫(yī)院的病人以及醫(yī)護(hù)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(guó)內(nèi)外的繼電保護(hù)專(zhuān)家和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，如手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室、心臟監(jiān)護(hù)室等處的醫(yī)用配電系統(tǒng)應(yīng)采用IT系統(tǒng)，其目的就是保證為該場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備提供一個(gè)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(diǎn)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(diǎn)通過(guò)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(dǎo)部分與地的關(guān)系：T—表示電氣裝置的外露可電導(dǎo)部分直接接地(T是“大地”一詞法文Teire的首字母），此接地點(diǎn)獨(dú)立于電源的接地點(diǎn)。 

       3.2  IT系統(tǒng)特點(diǎn)：發(fā)生接地故障時(shí)，因?yàn)槠潆娫粗行渣c(diǎn)不接地，接地故障電流對(duì)地不能構(gòu)成回路，僅為非接地相對(duì)地的電容電流，其值很小，外露可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓不超過(guò)50V對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害，不需要立即切斷故障回路，從而保證重要醫(yī)療場(chǎng)所供電的連續(xù)性和可靠性。發(fā)生接地故障時(shí)，對(duì)地電壓升高1.73倍;220V負(fù)載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源供應(yīng)；安裝絕緣監(jiān)察裝置。使用場(chǎng)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(hù)室、CCU等。通過(guò)（0.5KVA-10KVA)單相隔離變壓器給2類(lèi)場(chǎng)所供電，可以防止其它供電回路中的漏電流通過(guò)接地線(xiàn)竄入手術(shù)室等場(chǎng)所的醫(yī)療電器設(shè)備上，從而避免因此對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(dāng)發(fā)生一個(gè)接地故障時(shí)，其故障電流不得大50μA因通過(guò)人體心臟的電流如超過(guò)50μA就可導(dǎo)致心室纖顫而死亡，它被稱(chēng)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(tái)1:1的隔離變壓器，其二次回路導(dǎo)體不接地，所供醫(yī)療電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接電氣裝置的PE線(xiàn)，以IT系統(tǒng)供電。并輔以局部等電位聯(lián)結(jié)，如圖所示，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流僅為流過(guò)自隔離變壓器至胸腔手術(shù)設(shè)備間一小段非故障線(xiàn)段很小的對(duì)地電容電流ICC 這樣才能有效地滿(mǎn)足發(fā)生一個(gè)接地故障時(shí)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(yīng)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(yīng)包括：隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、變壓器負(fù)載和溫度監(jiān)視設(shè)備、外接報(bào)警顯示設(shè)備等。IT系統(tǒng)應(yīng)注意的問(wèn)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(xiàn)路的長(zhǎng)度。

       (3)增加線(xiàn)路的絕緣等級(jí)。 

       (4)輔助以局部等電位接地，等電位干線(xiàn)保證在16mm2線(xiàn)支線(xiàn)在6mm2以上。 

       (5)配電線(xiàn)路采用穿鋼管敷設(shè)，減少干擾。 

       (6)變壓器二次出線(xiàn)采用雙級(jí)保護(hù)開(kāi)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(yīng)在1類(lèi)、2類(lèi)場(chǎng)所實(shí)施局部等電位聯(lián)結(jié)，即在該類(lèi)場(chǎng)所內(nèi)設(shè)一個(gè)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(qiáng)電井等電位聯(lián)結(jié)線(xiàn)經(jīng)BV-1*25平方毫米銅芯絕緣電線(xiàn)穿管引來(lái)），用聯(lián)結(jié)線(xiàn)將下列部分聯(lián)結(jié)到端子板上。（1）PE線(xiàn)。（2)裝置外露可導(dǎo)電部分。（3)放電場(chǎng)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(lèi)場(chǎng)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(xiàn)端子、固定設(shè)備PE線(xiàn)端子以及裝置外可導(dǎo)電部分等之間的聯(lián)結(jié)線(xiàn)和聯(lián)接點(diǎn)的電阻總和不應(yīng)大于0.2歐姆。聯(lián)結(jié)線(xiàn)應(yīng)有黃綠相間的色標(biāo)以便識(shí)別。 

5 安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)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(yīng)用，漏電流對(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)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(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)院這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(chǎng)所，能為這類(lèi)場(chǎng)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(lèi)場(chǎng)所醫(yī)療IT系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行和維護(hù)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(jìn)行監(jiān)控，一旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護(hù)人員也能在一時(shí)間內(nèi)做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行處理。

5.2.1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖2產(chǎn)品拓?fù)鋱D

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(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為醫(yī)院2類(lèi)場(chǎng)所隔離電源系統(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圖3：

圖3軟件的主要功能

■ 一次圖和現(xiàn)場(chǎng)分布顯示

       系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀(guān)的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

■ 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示

       利用安裝于各隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)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(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)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如圖3；

■ 故障報(bào)警

       將各醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)出現(xiàn)的各類(lèi)故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、超溫故障以及接線(xiàn)斷線(xiàn)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(lèi)型、監(jiān)測(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)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(hào)可被手動(dòng)消除。

■ 遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢(xún)

       通過(guò)系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)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(cè)儀的各類(lèi)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)警值等如圖4。

■ 圖形顯示功能：

       系統(tǒng)可以以曲線(xiàn)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(shì)，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(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)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(cè)及故障定位產(chǎn)品

6.結(jié)語(yǔ) 

       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(gè)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(lái)越重要的作用。推廣建筑給水排水的節(jié)能設(shè)計(jì)，一定能為建筑節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)。 

隨著國(guó)務(wù)院“十二五”節(jié)能減排的進(jìn)一步開(kāi)展，節(jié)能低碳工作將在各地進(jìn)行落實(shí)和考核。我國(guó)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(wèn)題，但加快給水排水節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用，符合“十二五”提出節(jié)能減排的綱要目標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)給水排水低碳、綠色可持續(xù)經(jīng)濟(jì)的根本途徑。實(shí)現(xiàn)建筑給水排水排水節(jié)能，任重道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑物電氣裝置500問(wèn)》.

[2] 張強(qiáng)，畢德寧、醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6版.