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淺談IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院低壓配電箱中的應用

更新時間:2023-11-13 點擊次數(shù): 412次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】參考國外及國際對醫(yī)療領域的相應標準,結合我國有關的規(guī)范%標準,對手術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)院的應用范圍;分析了IT系統(tǒng)接地故障的特點;提出了醫(yī)院手術室IT電源系統(tǒng)的基本配置。

【關鍵詞】手術室配電系統(tǒng);故障;絕緣監(jiān)視;漏電

0引言

近期,本院就北部分院的兩百多個配電箱進行了招標。經匯總后,發(fā)現(xiàn)手術室、ICU、急診室的三個配電箱的價格幾乎就已接近其余兩百多個配電箱總價的40%。于是就有人認為:設計院是不是將這三個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、報警顯示和測試儀等是否可以刪去不要?其實,不盡然。隨著醫(yī)療電子電器技術的飛速發(fā)展,現(xiàn)代醫(yī)療日益依賴于電氣和電子設備。人們對醫(yī)院手術室等地方的環(huán)境要求越來越高,過去的一些設計遠不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術室中大量設備觸及人體內臟和大腦等器官,如發(fā)生電氣漏電故障,很容易發(fā)生電氣事故。如何保護醫(yī)院的病人以及醫(yī)護人員不受漏電事故的傷害已經變得非常重要,已經受到了國內外的繼電保護專家和醫(yī)生們的普遍關注。許多國家和國際標準都對醫(yī)療領域,尤其是那些生命攸關的場所,如手術室、重癥監(jiān)護室、心臟監(jiān)護室等處的配電系統(tǒng)做出了特殊規(guī)定,其目的就是保證為該場所內的醫(yī)療電器設備提供一個安全可靠的電源,以確保病人、醫(yī)生、護士等的生命安全。

首先,讓我們來了解電擊對人體的傷害。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,這種心室纖維性顫動會造成心室和心瓣膜的失調,從而使血液循環(huán)停止。前兩種結果會使人感到不適,但很少造成持久性損傷,而發(fā)生心室纖維性顫動則需盡快進行處理,否則會造成腦損傷或死亡。

電擊對人體造成傷害的程度取決于兩個因素:流過人體的電流大小、電流流過人體的時間。IEC標準中明確標出了15~100Hz的交流電對人體的影響與時間和電流大小的關系。

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

其次,讓我們來了解相關規(guī)范對醫(yī)院手術室配電系統(tǒng)的規(guī)定。國外相關標準有德國的DINVDE01071法國的NFC15-2111美國的NFPA99-19931IEC(國際電工協(xié)會)60364-7-710.在國際電工協(xié)會IEC60364標準中規(guī)定,在醫(yī)療領域,由電網電源供電,用于維持生命或外科手術的醫(yī)療電器設備1以及用于手術室照明和類似照明設備1額定電壓超過AC25V或DC60V的設備,需要使用帶絕緣電阻監(jiān)視儀的IT電源系統(tǒng)。

同時我國《民用建筑電氣設計規(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)療危險的場所,應采用電力系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng))的供電方式;14.2.8中規(guī)定IT系統(tǒng)需要裝設絕緣監(jiān)視及接地故障報警系統(tǒng)或顯示裝置。以及我國2002年11月26日發(fā)布,12月1日開始實施的《醫(yī)療潔凈手術部建筑技術規(guī)范》8.3.1.3中規(guī)定潔凈手術部用電應從本建筑物配電中心專線供給。根據使用場所的要求,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)定潔凈手術室內的電源宜設置漏電檢測報警裝置;8.3.4.2中規(guī)定心臟外科手術室需要設置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)等相關規(guī)定。

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

特點

(1)IT系統(tǒng)降低了接觸電壓和電網對地漏電流,人身觸電危險降到*小程度;大家都知道,當用電設備對人體心臟直接漏電電流大于10uA時,就會導致病人死亡,在醫(yī)學上稱之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的RCD等對地漏電保護開關,其動作響應值是mA等級(30mA),遠遠不能滿足醫(yī)療領域的需要。因此,現(xiàn)在國際上對醫(yī)療領域中的手術室、ICU、CCU等重要場所,除了按要求完成局部等電位聯(lián)結外,配電系統(tǒng)通常采用局部中性點不接地的供電系統(tǒng)(即IT系統(tǒng)或稱隔離電源系統(tǒng))供電。通過單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場所供電,首先可以防止其它回路中的漏電電流通過接地線竄入手術室、ICU、CCU的醫(yī)療電氣設備上對病人的安全構成威脅;另外,一旦隔離電源上所接負載(如各種醫(yī)療電氣設備)出現(xiàn)對地故障,因對地不能構成電氣回路,所以只能產生一個很小的容性漏電流,可有效控制對心臟等器官的直接漏電流,很大地保護了病人,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,當電網負載出現(xiàn)第一個絕緣故障時,不會引起電源自動開關動作;北部分院對供電連續(xù)性要求很高,故設計為兩路電源自動切換,以保證全院的供電連續(xù)性。但此種配電系統(tǒng)如果在負載端出現(xiàn)相對絕緣故障時,故障電流將經過電源中性點對地構成電氣回路,從而形成一個較大的接地故障電流,使上一級自動開關或熔斷器動作,*終導致供電中斷。不能滿足重要設備用電的可靠性。而如果在這些場所局部采用IT配電系統(tǒng)時,因其電源中性點不接地,當負載端出現(xiàn)第一點相對絕緣故障時,因其對地構不成電氣回路,只能產生一個很小的容性漏電電流,對人體不會產生危害,同時也不會導致開關動作,從而保證了特殊場所的供電的連續(xù)性。依據規(guī)范IT系統(tǒng)需要裝設絕緣監(jiān)視及接地故障報警裝置,提醒絕緣故障的發(fā)生,以便維修人員及時發(fā)現(xiàn)問題,排除故障,防止IT系統(tǒng)電源二次異相接地故障時切斷電源。

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

(4)手術室、ICU病房、急診室等處的IT電源系統(tǒng)的基本配置應包括:隔離變壓器1絕緣監(jiān)視儀1變壓器負載和溫度監(jiān)視設備1外接報警顯示設備等。

由此可見,那些昂貴的隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、報警顯示和測試儀等絕非可要可不要的設備。它們在我們的生命保障系統(tǒng)中是不能少的,它們不僅保障了病人、醫(yī)生、護士等的人身安全,也提高了手術室、ICU病房、急診室等場所的供電可靠性,和整個配電系統(tǒng)的防火安全性,同時也間接地降低了醫(yī)療事故的發(fā)生。為提高醫(yī)院的內在價值和聲譽也做出了相應的貢獻。

2隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用

2.1概述

隨著電子醫(yī)療設備在醫(yī)院領域的廣泛應用,漏電流對病人構成的威脅也越來越大,尤其是那些生命攸關的場所,病人在手術中或麻醉狀態(tài)下,各種電極、傳感器直接插入人體內,微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設備用于維持重癥病人的生命,一旦設備停電,也會對病人的生命構成威脅。因此,對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設計,應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所,能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

2.2應用場所

適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。

2.3系統(tǒng)架構

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計,軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能,為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下:

152115pp

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能,能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域,從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查;

實時數(shù)據采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測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)據實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面,這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障,如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進行統(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)測值、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng),及時提醒相關人員,進行故障處理。其中,聲音報警信號可被手動消除。

遠程參數(shù)設置和查詢

通過系統(tǒng),可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值,也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等。

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、負載狀況,以及隔離變壓器的溫升狀況,以及它們的變化趨勢,以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運行變化情況,有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。

2.5安科瑞產品功能和技術參數(shù)

名稱

型號

圖片

功能

IT配電監(jiān)控系統(tǒng)

GGF-800

基于觸摸屏軟件設計,具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能

隔離電源柜

GGF-I

104024oi

三相進單相出,包含單套隔離電源系統(tǒng)

GGF-O

三相進三相、單相出,包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng)

絕緣監(jiān)測儀

AIM-M10

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能;1路繼電器、1路RS485通訊、24VDC電源輸出

AIM-M100

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能;2路繼電器、2路RS485通訊

AIM-M200

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能;2路繼電器、1路RS485通訊、1路CAN通訊;支持絕緣故障定位

儀用電源

ACLP10-24

為AID系列報警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源

HDR-60-24

為AIM-M200醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、ASG150測試信號發(fā)生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源

報警與顯示儀

AID10

出現(xiàn)絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警

AID120

具有絕緣電阻、變壓器負荷率實時顯示功能;可遠程設置絕緣監(jiān)測儀的報警閾值

AID150

采用RS485通訊,可遠程監(jiān)測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運行狀況,也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢。可實時監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記錄20條故障記錄

AID200

采用CAN通訊,可遠程監(jiān)測*多16套AIM-M200絕緣監(jiān)測儀的運行狀況,也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢。可實時監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記錄20條故障記錄

測試信號發(fā)生器

ASG150

采用CAN通訊,可與其他設備進行數(shù)據交互。當系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時,可產生故障定位信號注入系統(tǒng)中,配合故障定位儀定位故障回路。且具有L1,L2斷線監(jiān)測功能及故障所在線指示功能

絕緣故障定位儀

AIL150-4

IMG_0415

采用CAN通訊,可與其他設備進行數(shù)據交互。配合測試信號發(fā)生器可實現(xiàn)故障定位功能

*多可定位4個支路

AIL150-8

*多可定位8個支路

電流互感器

AKH-0.66P26

與AIM系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護型互感器。*大可測電流為50A,變比為2000:1

隔離變壓器

AITR3150

單相隔離變壓器,電壓變比為1:1,用于將TN-S系統(tǒng)轉換為IT系統(tǒng)

*大容量為:3150VA

AITR5000

*大容量為:5000VA

AITR6300

*大容量為:6300VA

AITR8000

*大容量為:8000VA

AITR10000

*大容量為:10000VA

剩余電流監(jiān)測儀

AIM-R100

12路剩余電流監(jiān)測,1路繼電器輸出,事件記錄,點陣LCD顯示,RS485/ModBUS通訊,報警范圍6mA~1A

剩余電流互感器

AKH-0.66/L-20

15353xx

與AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器

3結束語

綜上所述,盡管手術室、ICU、急診室的配電箱一次投入大些,但那是值得的。因為這樣做就體現(xiàn)了我們醫(yī)院是一家負責任的醫(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。他們在醫(yī)院,不僅能享受到高超的醫(yī)療服務,還能很大限度地避免意外事故的發(fā)生。與病人的信賴比較起來,配電系統(tǒng)的大投入又算得了什么呢?因此,北部分院在手術室、ICU、急診室的配電箱上非常有必要進行大的投入。

參考文獻

[1]朱文.試論北部分院手術室、ICU、急診室配電箱投入較大的必要性

[2]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版

作者簡介:劉細鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事IT隔離電源系統(tǒng)的研發(fā)與應用


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