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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(yīng)用

更新時(shí)間:2023-11-13 點(diǎn)擊次數(shù): 399次

劉細(xì)鳳

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

近期,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;大家都知道,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mA等級(jí)(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(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)中是不能少的,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:

152115pp

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)

名稱

型號(hào)

圖片

功能

IT配電監(jiān)控系統(tǒng)

GGF-800

基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì),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

隔離電源柜

GGF-I

104024oi

三相進(jìn)單相出,包含單套隔離電源系統(tǒng)

GGF-O

三相進(jìn)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(cè)儀

AIM-M10

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

AIM-M200

絕緣監(jiān)測(cè),隔離變壓器溫度監(jiān)測(cè),負(fù)載監(jiān)測(cè),接線判斷及故障報(bào)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(bào)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(cè)儀、ASG150測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報(bào)警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源

報(bào)警與顯示儀

AID10

出現(xiàn)絕緣故障、過(guò)負(fù)載、變壓器溫升過(guò)高和接線故障時(shí)報(bào)警

AID120

具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率實(shí)時(shí)顯示功能;可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測(cè)儀的報(bào)警閾值

AID150

采用RS485通訊,可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測(cè)儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運(yùn)行狀況,也可以遠(yuǎn)程設(shè)置各類報(bào)警參數(shù)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)儀表自檢??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(yuǎn)程監(jiān)測(cè)*多16套AIM-M200絕緣監(jiān)測(cè)儀的運(yùn)行狀況,也可以遠(yuǎn)程設(shè)置各類報(bào)警參數(shù)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)儀表自檢??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與儀表通訊是否正常,并可記錄20條故障記錄

測(cè)試信號(hào)發(fā)生器

ASG150

采用CAN通訊,可與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí),可產(chǎn)生故障定位信號(hào)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(cè)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(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配合測(cè)試信號(hào)發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)故障定位功能

*多可定位4個(gè)支路

AIL150-8

*多可定位8個(gè)支路

電流互感器

AKH-0.66P26

與AIM系列絕緣監(jiān)測(cè)儀配套使用的保護(hù)型互感器。*大可測(cè)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(zhuǎn)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(cè)儀

AIM-R100

12路剩余電流監(jiān)測(cè),1路繼電器輸出,事件記錄,點(diǎn)陣LCD顯示,RS485/ModBUS通訊,報(bào)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(cè)儀搭配使用的剩余電流互感器

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(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:劉細(xì)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


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