隔離電源在場所的應用

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：針對醫(yī)院對電力系統(tǒng)有很高的要求及使用特點，論述了醫(yī)院場所的劃分以及不同場所的不同類型的電力系統(tǒng)；詳細介紹了IT系統(tǒng)和特點、（隔離電源）設備、剩余電流（漏電流）監(jiān)視設備的應用，以及IT設備選擇時應注意的事頂。

關鍵詞：IT糸統(tǒng) 場所 應用

1 概述

       醫(yī)院建筑物是個救助病人的特殊場所無論其內(nèi)部結構，還是設備都需要滿足醫(yī)患雙方治療、康復和的要求。在其建筑電氣方面，新的標GB16895.24-2005標準對醫(yī)院的各個場所按用電的等級進行了劃分同時針對不同的場所了不同的電力系統(tǒng)。

      按照新的標GB16895.24-2005標準，場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。其中在0類和1類場所中，由于設備斷電不會對患者或診斷造成危害，因此可使用 TN-s系統(tǒng)，須配備剩余電流保護設備(BCD)，在發(fā)生對地漏電故障時，故障回路可及時斷開 同時可安裝剩余電流監(jiān)視設備（RCM）監(jiān)視系統(tǒng)各回路的漏電流數(shù)值，在RCD動作之前即能輸出報警信號避免負載回路斷電事故。在2類場所中，設備的斷電將對患者構成危害，甚至是生命的威脅，因此必須使用| T系統(tǒng)，即使發(fā)生接地故障，系統(tǒng)也不會發(fā)生漏電、失電 從而保證2類場所內(nèi)病人的和維持病人生命的診療設備的持續(xù)運行。

2 IT系統(tǒng)功能及特點

      隔離電源系統(tǒng)<即IT系統(tǒng)>，又叫中性點不接地的配電系統(tǒng)。在IT系統(tǒng)中，系統(tǒng)中性點對地*隔離，系統(tǒng)負載中的導體和無負載電流經(jīng)過的導電部分經(jīng)接地保護線接地。在IT系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)單相接地故障，對地漏電流只能經(jīng)過系統(tǒng)泄露電容對系統(tǒng)相線構成回路，而系統(tǒng)泄露電容引起的容抗總是遠遠大于TN系統(tǒng)中的接地電阻，因此IT系統(tǒng)中的斷路器不會因接地電流的存在而引起過電流而動作，從而保證系統(tǒng)能帶故障運行。

IT系統(tǒng)設置在2類場所的作用

（1）隔離電源系統(tǒng)即點不接地系統(tǒng)，其因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地的漏電流，故有效控制對人體內(nèi)部的直接漏電，從根本上杜絕產(chǎn)生微電ji事故的危險；

（2）防止接地系統(tǒng)內(nèi)的漏電流竄入某些與病人連接的電氣設備的對地回路；

（3）當供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)個對地漏電故障時，不會導致斷路器或熔斷器動作，保證供電的可靠性。同時，絕緣監(jiān)視儀報警，提示故障類型，以便維修人員及時修復；

（4）降低了對地漏電流，從而提高了防火性

（5）目前家標準GBI 6895.24-2005規(guī)定部所有室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護室、心臟導管及造影室等須配置隔離電源系統(tǒng)。

3 選擇設備時應注意的事項

      醫(yī)院在選擇IT設備時，應參照相關規(guī)范的技術要求，其中：

（1）《民用建筑電氣設計規(guī)范》在14.7.6.3 中規(guī)定：在電源突然中斷后，有招致重大危險的場所，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)必須裝設絕緣監(jiān)視及接地故障報警系統(tǒng)或顯示裝置";

（2）《醫(yī)院潔凈部建筑技術規(guī)范》在8.3.1.3中規(guī)定'潔凈部用電應從本建筑物配電專配供給。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“潔凈室內(nèi)的電源宜設備漏電檢測報警裝置";

（3）家標準《建筑物電氣裝置第7710 部分：特殊裝置或場所的要求場所 GB16895．242005》在710.413.1.5中規(guī)定在2類場所（即室、ICU）內(nèi)，IT系統(tǒng)應該用于維持生命的、外科的和其它位于患者區(qū)域"內(nèi)的電氣設備和系統(tǒng)的供電回路。IT系統(tǒng)應配置個符合規(guī)范要求的絕緣監(jiān)視儀。

      該規(guī)范規(guī)定了IT系統(tǒng)內(nèi)相關產(chǎn)品（包括隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀以及外接報警顯示）的技術指標和要求。其中隔離變壓器的技術指標為變壓器應符合IEC61558-2-15及以下附加要求：

（1）當變壓器以額定電壓和額定頻率供電，空載時出線繞組測得的對地泄漏電流和外護物的泄漏電流均不應超過0.5mA。

（2）用于移動式和固定式設備的IT系統(tǒng)應采用單相變壓器，其額定輸出容量不應小于 0.5KVA.但不應超過10KVA。

（3）變壓器應緊靠場所安裝，可在其內(nèi)或其外，而且要安裝在柜內(nèi)或外護物內(nèi)以免被無意地接觸其帶電部分。

（4）變壓器的二次側額定電壓Un不應超過交流250V。

      絕緣監(jiān)視儀的技術指標為：

（1）絕緣監(jiān)視儀需符合IEC61557-8并滿足下列規(guī)定要求 ：

（2）交流內(nèi)阻抗應至少為100K Q；測試電壓不應大于直流25V；

（3）即使在絕緣電阻降至50 K Q時，應發(fā)出信號。應配置試驗此功能的器具；

（4）絕緣監(jiān)視儀要求監(jiān)測IT變壓器的過負荷和過熱。

      外接報警顯示的技術指標為：對于每個IT系統(tǒng)，配備有下列組件的聲光報警系統(tǒng)應裝設在適當?shù)牡胤揭员汜t(yī)務人員可以經(jīng)常監(jiān)視（聲光信號）：只綠燈亮表示工作正常；當絕緣電阻下降到zui小整定值時，只黃燈亮。應不能或斷開這個亮燈指示；當絕緣電阻下降到zui小整定值時，音響報警動作。該音響報警可以解除，當故障被清除恢復正常后，黃色信號燈應熄滅。

      目前在各大醫(yī)院使用較多的是德本德爾IT系統(tǒng)其包括ES710系列單相隔離變壓器、107TD47絕緣監(jiān)視儀、STW2電流互感器、AN450儀器電源和MK2007CBMCN外接報警顯示。其產(chǎn)品特點為:

（1）德本德爾ES710系列隔離變壓器符合標的技術要求。具備10KVA以下各種規(guī)格的變壓器具有噪聲低、對地漏電流小、啟動浪涌電流小等點。同時變壓器內(nèi)置了兩個溫度芯子當變壓器超溫時，可在絕緣監(jiān)視儀上輸出報警信號。同時作為室IT系統(tǒng)的電源，連續(xù)不間斷運轉時間長，符合并高于隔離變壓器技術指標，其質量和技術經(jīng)受了長時間實際應用的考驗。

（2）107TD47絕緣監(jiān)視儀具備絕緣故障報警過負荷報警、超溫報警斷線報警和自身故障報警等五項報警。其中絕緣監(jiān)視采用本德爾公司的專li技術，自適應脈沖信號(AMP)測量法，在系統(tǒng)和地之間疊加個自適應的脈沖信號，該信號能根據(jù)系統(tǒng)的對地電容和系統(tǒng)內(nèi)負載的頻率變化而自動改變測量脈沖的幅度和寬度，從而由系統(tǒng)內(nèi)連接的各種電氣設備帶來的對地電容和各種頻率成分的干擾。

（3）MK2007CBM-CN外接報警顯示安裝在室內(nèi)部顯示絕緣監(jiān)視儀的各種測量數(shù)據(jù)，報警時能發(fā)出聲光報警信號。MK2007CBM-CN 與107TD47絕緣監(jiān)視儀通過RS485接口進行數(shù)字通信，可進行多點顯示和集中顯示。同時還可以通過網(wǎng)關對進行整個醫(yī)院建筑物內(nèi)的所有IT系統(tǒng)進行整體監(jiān)控和管理。

除了絕緣監(jiān)視技術外，德本德爾公司還能通過EDS474系統(tǒng)在線查找絕緣故障發(fā)生的回路。EDS474系統(tǒng)與|T電源系統(tǒng)內(nèi)的絕緣監(jiān)視儀107TD47起工作，當絕緣監(jiān)視儀探測到絕緣故障后，EDS474系統(tǒng)即自動開始故障定位。 PGH474周期性地送出個特殊的測試電流，測試信號從故障測試儀經(jīng)火線流入絕緣故障部位 這個測試信號由故障分路中的電流互感器探測到，并由電子評估器評估，通過EDS474-12 絕緣故障評估儀上的發(fā)光管和PRC1470/MK2430 上的液晶顯示屏顯示出故障分路。EDS474系統(tǒng)的響應靈敏度為0.5毫安。

      具備了完整的絕緣監(jiān)視和絕緣故障定位技術，不僅能保障2類場所電力供應的持續(xù)性，保護病人免遭漏電事故的傷害，并指示出帶絕緣故障的電器設備，提醒醫(yī)護人員對漏電設備進行及時地維護保養(yǎng)，避免繼續(xù)在病人身上使用，這在目前我設備周期性檢測還沒有十分完善的情況下，無疑又是對病人的大福音。

4 IT系統(tǒng)（隔離電源）設備的應用

      從設計角度來說，滿足家規(guī)范以及相關技術標準，配置 IT 系統(tǒng)是基本原則，但醫(yī)院凈化區(qū)域般分包給各凈化工程專業(yè)公司，各凈化公司在深化設計時般遵循 GB50333—2002《醫(yī)院潔凈部建筑技術規(guī)范》。針對室項目，GB50333—2002《醫(yī)院潔凈部建筑技術規(guī)范》8.3.4 節(jié)中第2 條明確提出： “心臟外科室必須設置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)。”這樣來，出于競標目的或者成本方面的考慮，不少設計人員就會只為心臟外科室或者比較重要的Ⅰ級室配置 IT 系統(tǒng)，而其他級別室或者不重要的室則不進行配置，有的設計人員甚至不考慮 ICU 等二類場所 IT 系統(tǒng)的設計，畢竟套 IT 系統(tǒng)價格不菲，對競標價格和成本影響很大。有的醫(yī)院業(yè)主缺乏 IT 系統(tǒng)相關知識，在進行招標時，也不考慮 IT 系統(tǒng)。綜合各種復雜的原因，完工的不具備 IT 系統(tǒng)的室，勢必存在隱患，對患者的也產(chǎn)生威脅。

5 IT 系統(tǒng)在實際工程中的應用

      根據(jù)標CBI 6895 24-2005刀EC60364-7-710標準和未出版的綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范}T系統(tǒng)須應用于2類場所，即部的所有室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護室 (ICU)及心臟導管和造影室等。

      針對室、搶救室及心臟導管和造影室 標規(guī)定每個房間應配有獨立的隔離電源系統(tǒng)。主要儀器用電插座、無影燈、多功能吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器照明燈帶、觀片燈、電動門等用電回路可以不通過隔離變壓器。隔離變壓器容量設計可按用電負荷計算來確定。

      室通過隔離變壓器供電的回路般可按四或五路輸出來設計:無影燈路；多功能吊塔路；墻面儀器插座至少按兩路考慮；通常還會設計路備用回路。（室內(nèi)的380V插座般不用接入隔離電源系統(tǒng)。）

針對各類重癥監(jiān)護室(ICU)，應按照各床位配備的電氣設備的容量和其物理的空間位置決定其配置情況。般容量計算為：

（1）ICU床自身所需啟動容量(4床)：2400W（600W/床）；

（2）ICU用電設備容量（4床）：2000W (500W/床）；

（3）ICU20％備用電量（4床）： 880W （220W/床）。

ICU室總容量（4床）為5280W，即平均每 4床配套隔離電源系統(tǒng)。

      應使用隔離電源供電的設備列舉如下：呼xi機、恒溫培養(yǎng)、透析設備、病人監(jiān)護設備、回頻外科設備、輸液泵、注射泵、心肺機、心力記錄器脈壓機、心律電子脈沖調節(jié)器等進入人體的、實時監(jiān)控的或維持生命的電氣設備。

隔離電源系統(tǒng)的系統(tǒng)配置為：

（1）ES710/ 單相隔離變壓器1臺；

（2）107TD47絕緣監(jiān)視儀1臺；

（3）STW2電流互感器1個；

（4）AN450儀器穩(wěn)壓電源1臺；

（5）MK2007/MK2418外接報警顯示單元1個。

      其中，隔離變壓器可安裝于配電柜內(nèi)、夾層內(nèi)或吊頂上。絕緣監(jiān)視儀、穩(wěn)壓電源、電流互感器可安裝在配電箱內(nèi)，外接報警顯示可安裝于情報面板上。

6 剩余電流（漏電流）監(jiān)視設備的應用

      由于我們通常在0類和1類場所使用的剩余電流保護裝置(RCD)沒有剩余電流測量功能，不能顯示剩余電流的實際數(shù)值，當剩余電流達到動作值時會突然分斷，造成停電。在實際應用中，90％以上的漏電故障是日積月累形成的，對漏電流進行長期監(jiān)視是防止RCD動作而突然停電的有效手段。因此，無論是發(fā)達家還是我，在醫(yī)院越來越多地采用剩余電流監(jiān)視設備來監(jiān)視TN-s系統(tǒng)下游回路的剩余電流數(shù)值，在RCD動作之前就能判斷某回路有絕緣下降的趨勢，避免RCD動作而造成停電。

      剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)由剩余電流評估儀、電流互感器、外接報警顯示（集中或分別）組成。以德本德爾的剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)為例其 RCM470系統(tǒng)是典型的剩余電流評估儀、w系列測量電流互感器安裝在被監(jiān)視的回路上，測量系統(tǒng)各回路中的剩余電流數(shù)值，次級接入 RCM471-12剩余電流評估儀，當被監(jiān)視回路內(nèi)的剩余電流數(shù)值超過響應值時，剩余電流評估儀立即發(fā)出剩余信號并在MK2430外接報警和顯示裝置上發(fā)出聲光報警并在液晶顯示屏上顯示檢測到剩余電流的數(shù)值。RCM470系統(tǒng)的剩余電流測量數(shù)據(jù)可以在MK2430外接報警裝置中實時瀏覽也可通過網(wǎng)關接入電腦系統(tǒng)瀏覽或存儲，以便日后對測量數(shù)據(jù)進行分析，為系統(tǒng)維護提供科學的依據(jù)。

      但需要注意的是剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)所應用的系統(tǒng)仍為TN-s接地供電系統(tǒng)不具有IT供系統(tǒng)的勢。只能檢測漏電狀況但不能抑制漏電狀況。剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)，可實現(xiàn)對每監(jiān)測回路剩余電流的實時監(jiān)控，當測量值大于/等于報警響應值時，發(fā)出聲光報警。

      綜上所述，參照新制定的標GB16895.24-2005/IEC60364-7-710標準，不但充分保障患者的，還能保證設備的-使用，具有很強的實用性。

7.安科瑞IT系統(tǒng)的介紹及選型

7.1概述

      隨著電子設備在醫(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致病人觸電身亡。另外有些設備用于維持重癥病人的生命，旦設備停電，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫(yī)院這特殊場所的電氣設計，應嚴格按照家標準和規(guī)范要求，采用IT系統(tǒng)供電。

      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)院的室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所，能為這類場所提供、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

7.2 隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)

      隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)用于集中監(jiān)控大樓內(nèi)所有２類場所IT系統(tǒng)的運行狀況。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設置在醫(yī)院電氣運行和維護人員的值班室內(nèi)，也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中，由專業(yè)的電氣人員進行監(jiān)控，旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護人員也能馬上做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場情況進行處理。

7.2.1 系統(tǒng)拓撲圖

圖3產(chǎn)品拓撲圖

7.2.2軟件功能

      安科瑞隔離電源監(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，為醫(yī)院2類場所隔離電源系統(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圖4：

圖4軟件的主要功能

■ 次圖和現(xiàn)場分布顯示

      系統(tǒng)具有次圖及現(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

      利用安裝于各隔離電源系統(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如圖5；

■ 故障報警

      將各隔離電源系統(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)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。

■ 遠程參數(shù)設置和查詢

      通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調整和設置各隔離電源系統(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如圖6。

■ 圖形顯示功能：

      系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統(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)。

7.3 產(chǎn)品選型

  IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位產(chǎn)品

4.結束語

      IT系統(tǒng)的可靠性和性決定了其設計要嚴格遵循標的規(guī)定。對于場所供電的其他要求，例如供電電源的切換時間要求，在JGJ16—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》條文說明與BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附錄B中有詳細的要求。需要提及的是，《民用建筑電氣設計規(guī)范》條文說明中的內(nèi)容更詳盡，在設計中，我們要依據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》的要求進行設計。

【參考文獻】

[1] 范麗麗，IT系統(tǒng)的設計與應用

[2] 安科瑞隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)設計與應用圖集.2018.9版

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版

作者介紹：劉細鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事工業(yè)絕緣監(jiān)測的研發(fā)與應用。