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IT隔离电源系统在医院电气设计中的应用

许多国际标准都对医疗领域,尤其是那些生命攸关的场所,如手术室、重症监护室、心脏监护室等的配电系统作了特殊的规定。现在国际上针对医疗领域中的手术室、ICU、CCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”(IEC标准称之为“医疗IT系统”或“隔离电源系统”)供电。文章阐述了IT系统设置的必要性,国内外规范的相关要求及IT系统的基本配置等问题。

一、医疗领域选用IT系统(中性点不接地配电系统)的必要性

(一)IT系统因降低了触电电压和电网对地漏电流(有效控制对心脏的直接漏电),故人身触电危险被降到*小程度。

众所周知,当用电设备对人体心脏直接漏电达到10μА时,会导致患者触电身亡,医学上称之为“微电击”。而在一般民用建筑中常规选用的RCD、ELCB等对地漏电断路器,其动作响应值均为30mA,远远不能满足医疗领域的要求。现在国际上针对医疗领域中的手术室、ICU、CCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”(IEC标准称之为“医疗IT系统”或“隔离电源系统”)供电。通过单相0.5KVA~10KVA的隔离变压器为这些场所供电,可以防止其他供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICU、CCU等2类医疗场所的医疗电器设备上,从而避免因此对患者安全所构成的威胁。

其次,一旦隔离电源系统中所接的负载(如各种医疗电器设备、配电元器件、配电线路等)出现对地绝缘故障,因为电源端无接地线,故漏电流对地不能构成回路,对地只能产生一个微弱的容性漏电流,从而*大限度保护了患者免遭漏电的伤害。

(二)IT系统一旦出现第一个对地漏电故障,不会导致系统断路器或熔断器动作,因而保证了电源供电的可靠性

在医疗领域,某些场所对供电持续性要求很高,故设计成两路(甚至三路)电源(TN-S供电系统)自动切换,以保证这些特殊场所的供电连续性。但如果在负载端出现相对地绝缘故障时,故障电流将经过电源中性点对地构成回路,从而形成一个较大的故障电流,使上一级断路器或熔断器因过电流动作,*终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时,因其电源中性点不接地,当负载端出现第一点相对地绝缘故障时,对地不能构成回路,只会产生一个很小的容性漏电,对人体不会产生危害,同时也不会导致断路器或熔断器动作,从而保证了重要医疗场所供电的持续性与可靠性。

(一)医疗专用隔离变压器

根据手术室规模及常见手术类型并考虑一定的备用容量,计算所需医用隔离变压器的容量。根据中国GB16895.24-2005和国际电工委员会IEC60364-7-710:2002标准规定:“医疗IT系统应采用单相隔离变压器,

其额定输出容量不应小于0.5KVA,但不应超过10KVA”。建议一间手术室配置一套隔离变压器。隔离变压器一般有(单相/三相)3.15/4/5/6.3/8/10KVA六种规格可供选择。

(二)医疗专用绝缘监视仪

一个隔离电源系统配一台绝缘监视仪,对该隔离电源系统中所有回路的绝缘状况进行实时监测并发出报警信息。

新型医疗专用绝缘监视仪采用AMP脉冲测量法,AMP脉冲测量法比传统的叠加直流测量电压的方法更可靠,其基于一个时钟测量电压,这个测量电压由微处理器控制,能自动与被监视系统状况相适应,具有很强的抗干扰能力。能适应当今现代化的具有各种干扰因素的电网系统(关键是变频成份、直流成份和电磁干扰)。对具备各种频率、波形的医疗电器设备的监视尤为适用。医疗专用绝缘监视仪绝缘状况响应值在50千欧~500千欧范围内可调;过负荷监视响应值在5A~50A范围内可调;变压器绕组温度超过120℃时发出超温报警;变压器负荷监视,并显示当前负荷与额定负荷的百分比;具有多种接线监视功能,提高监视可靠性;液晶显示测量结果,发光二极管报警;具有菜单控制及通电自检功能。

(三)变压器负载和温度监视设备

在变压器后配电线路配置电流互感器,用于配合绝缘监视仪对医用隔离变压器的负荷情况进行监测。

(四)外接报警显示设备

报警显示设备可对某一隔离电源系统进行多点报警显示。即可同时装于手术室、护士站、集中控制室等多个场所。系统配置报警显示设备的数量由需要报警显示的地点的数量决定,每个IT系统至少配置一台外接报警显示仪。

报警显示设备可并联多个外接显示,分别安装在不同的场所。同步液晶/数码管显示绝缘监视仪上的测量和报警信息(表2)。

(五)仪器专用电源

内部转换电源,将AC230V转换为AC/DC24V。给外接报警显示设备供电,一个仪器专用电源*多可给3个外接报警显示设备提供电源。

(六)绝缘故障定位系统

根据实际需求,当隔离电源系统回路数过多或用户有“在不断电的情况下精确、快速检测故障所处回路”的要求时,可加装该定位系统,用于在线查找发生对地故障的回路。

随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用,漏电流对病人构成的威胁也越来越大,尤其是那些生命攸关的场所,病人在手术中或麻醉状态下,各种电极、传感器直接插入人体内,微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命,一旦设备停电,也会对病人的生命构成威胁。因此,对于医疗这一特殊场所的电气设计,应严格按照国家标准和规范进行。安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所,能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。

作为电气设计人员,一方面期待着国家有关规范、行业标准与国际接轨,进一步完善。另一方面在设计过程中,应推广采用先进技术,体现“以人为本、安全第一”的设计理念,为患者和医护人员提供一个技术先进、功能齐全、安全可靠的医疗环境。

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