淺談IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院低壓配電箱中的應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】參考國(guó)外及國(guó)際對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)有關(guān)的規(guī)范%標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)手術(shù)室等處的供配電系統(tǒng)作出了探討；論述了ＩＴ配電系統(tǒng)在醫(yī)院的應(yīng)用范圍；分析了ＩＴ系統(tǒng)接地故障的特點(diǎn)；提出了醫(yī)院手術(shù)室ＩＴ電源系統(tǒng)的基本配置。

【關(guān)鍵詞】手術(shù)室配電系統(tǒng)；故障；絕緣監(jiān)視；漏電

0引言

*近，本院就北部分院的兩百多個(gè)配電箱進(jìn)行了招標(biāo)。經(jīng)匯總后，發(fā)現(xiàn)手術(shù)室、ＩＣＵ、急診室的三個(gè)配電箱的價(jià)格幾乎就已接近其余兩百多個(gè)配電箱總價(jià)的４０％。于是就有人認(rèn)為：設(shè)計(jì)院是不是將這三個(gè)箱子配置得太奢華了，那些昂貴的隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、報(bào)警顯示和測(cè)試儀等是否可以刪去不要？其實(shí)，不盡然。

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(duì)醫(yī)院手術(shù)室等地方的環(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)專家和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多國(guó)家和國(guó)際標(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)做出了特殊規(guī)定，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、醫(yī)生、護(hù)士等的生命安全。

首先，讓我們來(lái)了解電擊對(duì)人體的傷害。電流流入人體主要有三種后果。

首先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。第三是電擊造成心臟發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)，這種心室纖維性顫動(dòng)會(huì)造成心室和心瓣膜的失調(diào)，從而使血液循環(huán)停止。前兩種結(jié)果會(huì)使人感到不適，但很少造成持久性損傷，而發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)則需盡快進(jìn)行處理，否則會(huì)造成腦損傷或死亡。

電擊對(duì)人體造成傷害的程度取決于兩個(gè)因素：流過(guò)人體的電流大小、電流流過(guò)人體的時(shí)間。ＩＥＣ標(biāo)準(zhǔn)中明確標(biāo)出了１５～１００Ｈｚ的交流電對(duì)人體的影響與時(shí)間和電流大小的關(guān)系。

在正常情況下，人體對(duì)電擊的自然反映可以避免或減少電流對(duì)人體的傷害。第一，人體的皮膚電阻可以限制流過(guò)人體的流量。第二，肌肉在受到電擊時(shí)會(huì)收縮，一般能夠使人體迅速脫離電源。

其次，讓我們來(lái)了解相關(guān)規(guī)范對(duì)醫(yī)院手術(shù)室配電系統(tǒng)的規(guī)定。國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有德國(guó)的ＤＩＮＶＤＥ０１０７1法國(guó)的ＮＦＣ１５－２１１1美國(guó)的ＮＦＰＡ９９－１９９３1ＩＥＣ（國(guó)際電工協(xié)會(huì)）６０３６４－７－７１０．在國(guó)際電工協(xié)會(huì)ＩＥＣ６０３６４標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在醫(yī)療領(lǐng)域，由電網(wǎng)電源供電，用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備1以及用于手術(shù)室照明和類似照明設(shè)備1額定電壓超過(guò)ＡＣ２５Ｖ或ＤＣ６０Ｖ的設(shè)備，需要使用帶絕緣電阻監(jiān)視儀的ＩＴ電源系統(tǒng)。

同時(shí)我國(guó)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中１４．７．６．３中規(guī)定在電源突然中斷后，有招致重大醫(yī)療危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（ＩＴ系統(tǒng)）的供電方式；１４．２．８中規(guī)定ＩＴ系統(tǒng)需要裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警系統(tǒng)或顯示裝置。以及我國(guó)２００２年１１月２６日發(fā)布，１２月１日開(kāi)始實(shí)施的《醫(yī)療潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》８．３．１．３中規(guī)定潔凈手術(shù)部用電應(yīng)從本建筑物配電中心專線供給。根據(jù)使用場(chǎng)所的要求，主要選用ＴＮ－Ｓ系統(tǒng)和ＩＴ系統(tǒng)兩種形式；８．３．２．３中規(guī)定潔凈手術(shù)室內(nèi)的電源宜設(shè)置漏電檢測(cè)報(bào)警裝置；８．３．４．２中規(guī)定心臟外科手術(shù)室需要設(shè)置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)等相關(guān)規(guī)定。

1. ＩＴ系統(tǒng)，即中性點(diǎn)不接地配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要具有以下幾個(gè)

特點(diǎn)

(1)IT系統(tǒng)降低了接觸電壓和電網(wǎng)對(duì)地漏電流，人身觸電危險(xiǎn)降到*小程度；當(dāng)用電設(shè)備對(duì)人體心臟直接漏電電流大于１０ｕＡ?xí)r，就會(huì)導(dǎo)致病人死亡，在醫(yī)學(xué)上稱之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的ＲＣＤ等對(duì)地漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作響應(yīng)值是ｍＡji（３０ｍＡ），遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。因此，現(xiàn)在國(guó)際上對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域中的手術(shù)室、ＩＣＵ、ＣＣＵ等重要場(chǎng)所，除了按要求zuo局部等電位聯(lián)結(jié)外，配電系統(tǒng)通常采用局部中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)（即ＩＴ系統(tǒng)或稱隔離電源系統(tǒng)）供電。通過(guò)單相３ＫＶＡ－１０ＫＶＡ的隔離變壓器給這些場(chǎng)所供電，首先可以防止其它回路中的漏電電流通過(guò)接地線竄入手術(shù)室、ＩＣＵ、ＣＣＵ的醫(yī)療電氣設(shè)備上對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負(fù)載（如各種醫(yī)療電氣設(shè)備）出現(xiàn)對(duì)地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，可有效控制對(duì)心臟等器官的直接漏電流，很大地保護(hù)了病人，避免了造成漏電流的傷害。

(2)IT系統(tǒng)保證供電的連續(xù)性,當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載出現(xiàn)第一個(gè)絕緣故障時(shí)，不會(huì)引起電源自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；北部分院對(duì)供電連續(xù)性要求很高，故設(shè)計(jì)為兩路電源自動(dòng)切換，以保證全院的供電連續(xù)性。但此種配電系統(tǒng)如果在負(fù)載端出現(xiàn)相對(duì)絕緣故障時(shí)，故障電流將經(jīng)過(guò)電源中性點(diǎn)對(duì)地構(gòu)成電氣回路，從而形成一個(gè)較大的接地故障電流，使上一級(jí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)或熔斷器動(dòng)作，*終導(dǎo)致供電中斷。不能滿足重要設(shè)備用電的可靠性。而如果在這些場(chǎng)所局部采用ＩＴ配電系統(tǒng)時(shí)，因其電源中性點(diǎn)不接地，當(dāng)負(fù)載端出現(xiàn)第一點(diǎn)相對(duì)絕緣故障時(shí)，因其對(duì)地構(gòu)不成電氣回路，只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電電流，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害，同時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而保證了特殊場(chǎng)所的供電的連續(xù)性。依據(jù)規(guī)范ＩＴ系統(tǒng)需要裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警裝置，提醒絕緣故障的發(fā)生，以便維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，排除故障，防止ＩＴ系統(tǒng)電源二次異相接地故障時(shí)切斷電源。

(3)IT系統(tǒng)降低了對(duì)地漏電電流，因此也提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的防火安全性。

(4)手術(shù)室、ＩＣＵ病房、急診室等處的ＩＴ電源系統(tǒng)的基本配置應(yīng)包括：隔離變壓器1絕緣監(jiān)視儀1變壓器負(fù)載和溫度監(jiān)視設(shè)備1外接報(bào)警顯示設(shè)備等。

由此可見(jiàn)，那些昂貴的隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、報(bào)警顯示和測(cè)試儀等絕非可要可不要的設(shè)備。它們?cè)谖覀兊纳Ｕ舷到y(tǒng)中是bi不可少的，它們不僅保障了病人、醫(yī)生、護(hù)士等的人身安全，也提高了手術(shù)室、ＩＣＵ病房、急診室等場(chǎng)所的供電可靠性，和整個(gè)配電系統(tǒng)的防火安全性，同時(shí)也間接地降低了醫(yī)療事故的發(fā)生。為提高醫(yī)院的內(nèi)在價(jià)值和聲譽(yù)也做出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

2醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

2.1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)療這一特殊場(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)范進(jìn)行。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，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

2.2應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

2.3系統(tǒng)架構(gòu)

2.4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(cè)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(chǎng)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(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(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IT配電系統(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。

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(guò)載故障、超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(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

通過(guò)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(cè)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(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)。

2.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，盡管手術(shù)室、ＩＣＵ、急診室的配電箱一次投入大些，但那是值得的。因?yàn)檫@樣做就體現(xiàn)了我們醫(yī)院是一家負(fù)責(zé)任的醫(yī)院，我們做事都是以人為本的。因此，我們醫(yī)院也是值得病人信賴的醫(yī)院。他們?cè)卺t(yī)院，不僅能享受到高超的醫(yī)療服務(wù)，還能*大限度地避免意外事故的發(fā)生。與病人的信賴比較起來(lái)，配電系統(tǒng)的大投入又算得了什么呢？因此，北部分院在手術(shù)室、ＩＣＵ、急診室的配電箱上非常有必要進(jìn)行大的投入。

參考文獻(xiàn)

[1]朱文．試論北部分院手術(shù)室、ＩＣＵ、急診室配電箱投入較大的必要性

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

作者簡(jiǎn)介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。