江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
隨著醫(yī)療電子設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，為了降低醫(yī)療電擊事故的發(fā)生，提高醫(yī)療用電的安全性、可靠性，保障醫(yī)患雙方合法權(quán)益，所以在醫(yī)院二類場(chǎng)所要采用供電可靠性好和電流泄露小的IT配電系統(tǒng)供電，即中性點(diǎn)不接地配電系統(tǒng)，可以很好的防止患者觸電現(xiàn)象的發(fā)生，并且在配電系統(tǒng)中要加設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)IT配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。在我國實(shí)施的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：在二類醫(yī)療場(chǎng)所(手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室、心血管造影檢查室、心導(dǎo)管室等)內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。
1 TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)供電特點(diǎn)
1.1 TN-S系統(tǒng)
如圖1所示，在醫(yī)院供電中通常會(huì)采用TN-S系統(tǒng)，即電源的中性點(diǎn)直接接地，電氣裝置所有的外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分與中性線連通，在TN-S系統(tǒng)中中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是分開的。設(shè)備的外殼雖然采用保護(hù)接地，當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，仍有微電流流過人體。尤其在手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等特殊地方，因病人在麻醉狀態(tài)下失去或降低防衛(wèi)能力，各種電極、傳感器或者管道直接插入人體內(nèi)，在這種情況下，如果有10μA 的電流直接流過病人心臟，就會(huì)造成病人觸電死亡。另外，在TN-S系統(tǒng)中會(huì)采用30MA的漏電流保護(hù)器，如果有漏電流，斷路器會(huì)動(dòng)作，從而影響供電的連續(xù)性。
圖 1 TN-S漏電示意圖
1.2 IT系統(tǒng)
醫(yī)院二類場(chǎng)所采用IT系統(tǒng)供電，如圖2所示,隔離變壓器次級(jí)采用不接地的方式。首先可以防止其它供電回路中的漏電流通過接地線竄入醫(yī)療電氣設(shè)備中對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅。另外，一旦IT系統(tǒng)所接負(fù)載出現(xiàn)對(duì)地故障時(shí)，因與電源端不能構(gòu)成回路，只產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，極大地避免了電流對(duì)病人的傷害，從而保護(hù)了病人的安全。如果在手術(shù)的過程中出現(xiàn)絕緣故障的時(shí)候，可先把手術(shù)做完，再通知電氣維護(hù)人員進(jìn)行故障排查。
圖2 IT系統(tǒng)接線示意圖
2 IT系統(tǒng)主要元器件
本項(xiàng)目采用的是安科瑞醫(yī)療IT隔離電源系統(tǒng)，其主要設(shè)備是隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、電源模塊、電流互感器、報(bào)警與顯示儀、信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀。如圖3所示。
圖 3 醫(yī)療IT系統(tǒng)的構(gòu)成
2.1 隔離變壓器
AITR隔離變壓器是專門用于醫(yī)療場(chǎng)所的隔離變壓器，初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間采用了雙重絕緣處理，并設(shè)計(jì)了靜電屏蔽層，最大程度減少了兩繞組之間的電磁干擾。繞組內(nèi)安裝了PT100溫度傳感器，可用于監(jiān)測(cè)繞組溫度。隔離變壓器整體采用真空侵漆處理，增加了機(jī)械強(qiáng)度并具有抗腐蝕作用。可通過絕緣監(jiān)視儀對(duì)變壓器溫度進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)出超溫報(bào)警。另外，產(chǎn)品還采用了低溫升和低噪聲設(shè)計(jì)，使其具有很好的溫升性能和很低的噪聲。IT配電系統(tǒng)如圖4 所示。
圖4 IT配電系統(tǒng)
在醫(yī)療二類場(chǎng)所，病人接觸的設(shè)備多為單相，所以采用單相隔離變壓器供電，醫(yī)療二類場(chǎng)所中的三相大型醫(yī)療儀器，使用時(shí)一般不與病人直接接觸，因?yàn)槿郔T 系統(tǒng)中如果出現(xiàn)單相接地故障，非故障相的對(duì)地電壓將升高到對(duì)地額定電壓的1.7 倍，因而具有對(duì)地故障擴(kuò)大的危險(xiǎn)，所以應(yīng)慎用三相IT系統(tǒng)。盡量采用單相隔離變壓器供電。
2.2 絕緣監(jiān)視儀
AIM-M系列絕緣監(jiān)測(cè)儀是一款高性能的絕緣監(jiān)測(cè)裝置，專用于醫(yī)療IT系統(tǒng)中，用于監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀態(tài)，其中變壓器負(fù)荷監(jiān)視響應(yīng)值為2.1~50A，絕緣監(jiān)視響應(yīng)值可調(diào)范圍為50~999kΩ。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。產(chǎn)品具有豐富的顯示與報(bào)警指示功能，界面友好，操作方便。有如下功能：
(1)具有對(duì)被監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警功能;
(2)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與被測(cè)系統(tǒng)連線斷線故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障，并在故障發(fā)生時(shí)給出報(bào)警指示;
(3)繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)警指示等多種故障指示功能;
(4)采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)，與外接報(bào)警和顯示儀、上位機(jī)管理軟件通訊，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控IT系統(tǒng)的運(yùn)行狀況;
(5)具有事件記錄功能，能夠記錄報(bào)警發(fā)生的時(shí)間和故障類型，方便操作人員分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況，及時(shí)消除故障。
(6)支持絕緣故障定位功能(AIM-M200具有此功能)，能與絕緣故障定位裝置共同實(shí)現(xiàn)故障定位，并顯示定位結(jié)果。
2.3 外接報(bào)警顯示儀
外接報(bào)警與顯示儀是一款采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)的遠(yuǎn)程顯示和聲光報(bào)警裝置。能夠?qū)崟r(shí)顯示AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測(cè)儀當(dāng)前絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。也可以通過AID系列報(bào)警與顯示儀遠(yuǎn)程設(shè)置AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測(cè)儀的報(bào)警閾值。AID系列報(bào)警與顯示儀根據(jù)安裝方式和顯示方式的不同共有AID100、AID120和AID200三個(gè)型號(hào)。該裝置可安裝于手術(shù)室或重癥監(jiān)護(hù)室內(nèi)的信息控制面板上，以便于醫(yī)護(hù)人員了解隔離電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以及系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的故障類型。
可安裝于手術(shù)室、護(hù)士站等場(chǎng)所。
2.4 專用電源
直流穩(wěn)壓電源可同時(shí)為醫(yī)用智能絕緣監(jiān)測(cè)儀、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、絕緣故障定位儀和集中報(bào)警與顯示儀等儀表提供直流24V電源。該電源功率大、電壓輸出穩(wěn)定、紋波小、耐壓等級(jí)高等特點(diǎn)，安裝方便，
2.5 電流互感器
AKH-0.66P26型電流互感器是與AIM-M系列絕緣監(jiān)測(cè)儀配套使用的保護(hù)型電流互感器，最大可測(cè)電流為50A，變比是2000：1，電流互感器采用螺絲直接固定的方式裝于機(jī)柜內(nèi)部，二次側(cè)通過接線柱引出，安裝和使用方便。配合絕緣監(jiān)視儀對(duì)醫(yī)用隔離變壓器的負(fù)荷情況進(jìn)行檢測(cè)。
2.6 測(cè)試信號(hào)發(fā)生器
ASG100測(cè)試信號(hào)發(fā)生器采用32位微處理器芯片和高精度的信號(hào)產(chǎn)生電路，實(shí)現(xiàn)特定測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的IT系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，能及時(shí)啟動(dòng)并產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，配合絕緣故障定位儀實(shí)現(xiàn)絕緣故障定位。
2.7 故障定位儀
AIL100-4/AIL100-8絕緣故障定位儀采用高靈敏度互感器配合高精度的信號(hào)檢測(cè)電路，檢測(cè)ASG100測(cè)試信號(hào)發(fā)生器注入系統(tǒng)中的信號(hào)，準(zhǔn)確定位絕緣故障所在的回路。其中AIL100-4絕緣故障定位儀能定位4個(gè)回路的絕緣故障，AIL100-8絕緣故障定位儀能定位8個(gè)回路的絕緣故障。
3 IT系統(tǒng)在項(xiàng)目中的應(yīng)用
在本次項(xiàng)目中，共有15 間手術(shù)室、30 張重癥監(jiān)護(hù)病床及相關(guān)二類場(chǎng)所采用IT系統(tǒng)供電。每間手術(shù)室設(shè)置一套10kVA 隔離電源系統(tǒng)，30張重癥監(jiān)護(hù)病床根據(jù)每個(gè)病床2kVA 的最大容量考慮，30張重癥監(jiān)護(hù)病床一共設(shè)置8 套8kVA IT監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，手術(shù)室的配電系統(tǒng)圖如圖5所示，重癥監(jiān)護(hù)室系統(tǒng)圖如圖6所示。
圖 5 IT系統(tǒng)在手術(shù)室配電系統(tǒng)圖
圖 6 IT系統(tǒng)在重癥監(jiān)護(hù)室配電系統(tǒng)圖
IT 系統(tǒng)設(shè)備需要滿足的要求：
(1) 隔離變壓器對(duì)地泄露電流和外護(hù)物的泄漏電流均不應(yīng)超過0.5mA ;醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相隔離變壓器，隔離變壓器額定輸出容量不應(yīng)小于0.5kVA，但不應(yīng)超過10kVA。
(2) 絕緣監(jiān)視儀交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為200kΩ，測(cè)試電壓不應(yīng)大于直流25V，即使在故障情況下，其注入電流的峰值不應(yīng)大于1mA，在絕緣電阻小于50kΩ時(shí)，應(yīng)發(fā)出絕緣故障指示。
(3) 報(bào)警與顯示儀應(yīng)裝設(shè)在手術(shù)室內(nèi)的情報(bào)面板上或者護(hù)士站內(nèi)，以便醫(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視。在絕緣電阻小于50kΩ時(shí)，音響報(bào)警動(dòng)作，提醒工作人員處理相關(guān)故障。當(dāng)故障被清除后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常。
(4) 對(duì)于手術(shù)室，每個(gè)房間應(yīng)配有獨(dú)立的IT系統(tǒng)，主要儀器用電插座、無影燈、吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器。
(5) 柜體以及IT系統(tǒng)的用電設(shè)備的外殼應(yīng)可靠接地，
總之，IT 系統(tǒng)不但滿足了我國《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)2類醫(yī)療場(chǎng)所必須使用醫(yī)療IT 系統(tǒng)的要求，而且充分保障了患者和醫(yī)務(wù)人員的安全和醫(yī)療設(shè)備的安全使用，所以IT 系統(tǒng)在我院新區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[參考文獻(xiàn)]
[1] GB16895.24-2005\IEC60364-7-710:2002,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑物電氣裝置第7-710部分特殊裝置或場(chǎng)所的要求-醫(yī)療場(chǎng)所[S].
[2] JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范.12.8醫(yī)療場(chǎng)所的安全防護(hù)[S].
作者簡(jiǎn)介：戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)。Email：2880157871@qq.com QQ：2880157871 手機(jī)：18860995103 電話：0510-86179967 傳真：0510-86179835
