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

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(lǐng)域的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國有關(guān)的規(guī)范%標(biāo)準(zhǔn)，對手術(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；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

近期，本院就北部分院的兩百多個配電箱進行了招標(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(rèn)為：設(shè)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(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。人們對醫(yī)院手術(shù)室等地方的環(huán)境要求越來越高，過去的一些設(shè)計遠不能滿足人們對安全保障的要求。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。如何保護醫(yī)院的病人以及醫(yī)護人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了國內(nèi)外的繼電保護專家和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)都對醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，如手術(shù)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(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)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(diào)，從而使血液循環(huán)停止。前兩種結(jié)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(biāo)準(zhǔn)中明確標(biāo)出了１５～１００Ｈｚ的交流電對人體的影響與時間和電流大小的關(guān)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(guān)規(guī)范對醫(yī)院手術(shù)室配電系統(tǒng)的規(guī)定。國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(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)。

同時我國《民用建筑電氣設(shè)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(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(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)置漏電檢測報警裝置；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(wǎng)對地漏電流，人身觸電危險降到*小程度；大家都知道，當(dāng)用電設(shè)備對人體心臟直接漏電電流大于１０ｕＡ?xí)r，就會導(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等對地漏電保護開關(guān)，其動作響應(yīng)值是mA等級（30ｍＡ），遠遠不能滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。因此，現(xiàn)在國際上對醫(yī)療領(lǐng)域中的手術(shù)室、ＩＣＵ、ＣＣＵ等重要場所，除了按要求完成局部等電位聯(lián)結(jié)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(shù)室、ＩＣＵ、ＣＣＵ的醫(yī)療電氣設(shè)備上對病人的安全構(gòu)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(shè)備）出現(xiàn)對地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成電氣回路，所以只能產(chǎn)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(dāng)電網(wǎng)負載出現(xiàn)第一個絕緣故障時，不會引起電源自動開關(guān)動作；北部分院對供電連續(xù)性要求很高，故設(shè)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(jīng)過電源中性點對地構(gòu)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(guān)或熔斷器動作，*終導(dǎo)致供電中斷。不能滿足重要設(shè)備用電的可靠性。而如果在這些場所局部采用ＩＴ配電系統(tǒng)時，因其電源中性點不接地，當(dāng)負載端出現(xiàn)第一點相對絕緣故障時，因其對地構(gòu)不成電氣回路，只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電電流，對人體不會產(chǎn)生危害，同時也不會導(dǎo)致開關(guān)動作，從而保證了特殊場所的供電的連續(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(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變壓器負載和溫度監(jiān)視設(shè)備1外接報警顯示設(shè)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(shè)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(shù)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(nèi)在價值和聲譽也做出了相應(yīng)的貢獻。

2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，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(yīng)用場所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內(nèi)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(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，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設(shè)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：

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(jù)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(jù)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(guān)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(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設(shè)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(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

3結(jié)束語

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。因為這樣做就體現(xiàn)了我們醫(yī)院是一家負責(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。他們在醫(yī)院，不僅能享受到高超的醫(yī)療服務(wù)，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(shù)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(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)計與應(yīng)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(yīng)用