簡談上海某三甲醫院手術室改造應用的安科瑞醫用IT隔離電源系統
發布時間：2023-12-15瀏覽次數：814返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】本文從IT接地系統的原理出發，通過對IT系統的介紹，提出IT系統在醫院場所的應用的特點及原理，并通過對醫療場所中手術室的配電系統的設計，闡述IT系統在醫院手術室等配電系統的應用方式。
【關鍵詞】IT接地系統；醫療IT系統；手術室配電系統
0 前言
隨著社會的發展與科學技術水平的提高，醫療電子設備得到了迅速的發展，越來越多的電子醫療設備被應用于醫療診治過程中，醫院的低壓配電系統接地型式一般為TN系統，采用這種接地方式的2類醫療場所內的電子醫療設備對患者的威脅大，需采用局部醫療IT系統來解決這一問題。
1 IT系統
1.1 IT系統接地型式及特點
IT系統：電源端系統的所有帶電部分應與地隔離，或系統某一點（一般為中性點）通過足夠高的阻抗接地。電氣裝置的外露可導電部分應被單獨或集中地接地，或在滿足電擊安全防護的條件下集中接到系統的保護接地上。IT系統的電源端不做系統接地，在發生次接地故障時由于不具備故障電流返回電源的通路，故障電流為兩非故障相對地電容電流的
相量和，故障電流值很小。IT系統因其接地故障電流很小，故障電壓很低，不致引發電擊、火災、爆炸等危險，供電連續性和安全性*高。因此適用于不間斷供電要求較高和對接地故障電壓有嚴格限制的場所。
2 醫療IT系統
2.1醫療IT系統的特點
對于2類場所的手術室以及中斷供電將導致生命危險的場所內的醫療電氣設備，國家規范及標準規定需采用1:1隔離變壓器，其配電系統隔離變壓器二次側不接地，即采用IT系統接地方式供電。IT系統供電方式對于2類場所的手術室以及中斷供電將導致生命危險的場所內的醫療電氣設備有如下特點：，
1）系統單一接地故障電流小，無危險的故障電壓
在醫院手術室的配電系統中，為了防止在外科手術過程中由于發生手術設備的接地故障而產生的接地故障電流對人體產生的微電擊致死情況的發生，一般在手術室配電系統中限制故障電流。采用1:1隔離變壓器，二次回路導體不接地，并采用IT系統供電及局部等電位聯結就能有效的限制接地故障電流。如圖1所示，當手術設備發生接地故障時，故障電流流過的路徑為：隔離變壓器饋線回路→手術設備外殼→PE線→配電箱內等電位聯結線→非故障線路對地電容→隔離變壓器首端，由示意圖可知故障電流為非故障線路的對地電容
電流，此一小段線路的微量對地電容電流所引起該場所內不同設備的電位差很小。
2）系統電源供電的可靠性高
在醫療IT系統中，不能裝設剩余電流保護裝置，而需要裝設具有聲光報警功能的絕緣檢測器。當發生第二故障點尚未發生時采取必要的預防措施，這樣就可以保證供電的連續性。
2.2醫療場所局部IT系統設計要求及配電
系統圖見表1根據國家規范及相關要求，手術室配電箱的配電一次系統圖設計如圖2所示。
3醫用隔離電源監控系統的選型與應用
3.1概述
隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，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，對于醫療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。安科瑞醫用IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。
3.2應用場所
適用于醫院的手術室、各類重癥監護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫療二類場所的醫用隔離電源系統的遠程監控及自動化。
3.3系統架構
3.4系統功能
安科瑞IT配電監控系統是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統的集中監控提供了強大的系統集成工具。軟件的主要功能如下：
一次圖和現場分布顯示
系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；
實時數據采集與顯示
利用安裝于各IT配電系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實時顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、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配電系統出現的各類故障，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、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，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。
遠程參數設置和查詢
通過系統，可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值，也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、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
系統可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統的絕緣狀況、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的運行變化情況，有針對性的對某些系統進行維護和保養。
3.5安科瑞產品功能和技術參數
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名稱 |
型號 |
圖片 |
功能 |
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IT配電監控系統 |
GGF-800 |
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基于觸摸屏軟件設計，具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能 |
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醫用隔離電源柜 |
GGF-I |
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三相進單相出，包含單套隔離電源系統 |
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GGF-O |
三相進三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統 |
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絕緣監測儀 |
AIM-M10 |
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絕緣監測，隔離變壓器溫度監測，負載監測，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 |
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AIM-M100 |
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絕緣監測，隔離變壓器溫度監測，負載監測，接線判斷及故障報警功能；2路繼電器、2路RS485通訊 |
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AIM-M200 |
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絕緣監測，隔離變壓器溫度監測，負載監測，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 |
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儀用電源 |
ACLP10-24 |
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為AID系列報警與顯示儀提供24V穩壓電源 |
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HDR-60-24 |
為AIM-M200醫療智能絕緣監測儀、ASG150測試信號發生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報警與顯示儀提供24V穩壓電源 |
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報警與顯示儀 |
AID10 |
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出現絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警 |
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AID120 |
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具有絕緣電阻、變壓器負荷率實時顯示功能；可遠程設置絕緣監測儀的報警閾值 |
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AID150 |
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采用RS485通訊，可遠程監測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監測儀和AIM-R100剩余電流監視儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數和遠程啟動儀表自檢。可實時監測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄 |
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AID200 |
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采用CAN通訊，可遠程監測*多16套AIM-M200絕緣監測儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數和遠程啟動儀表自檢。可實時監測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄 |
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測試信號發生器 |
ASG150 |
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采用CAN通訊，可與其他設備進行數據交互。當系統出現絕緣故障時，可產生故障定位信號注入系統中，配合故障定位儀定位故障回路。且具有L1,L2斷線監測功能及故障所在線指示功能 |
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絕緣故障定位儀 |
AIL150-4 |
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采用CAN通訊，可與其他設備進行數據交互。配合測試信號發生器可實現故障定位功能 |
*多可定位4個支路 |
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AIL150-8 |
*多可定位8個支路 |
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電流互感器 |
AKH-0.66P26 |
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與AIM系列絕緣監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 |
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醫用隔離變壓器 |
AITR3150 |
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單相隔離變壓器，電壓變比為1：1，用于將TN-S系統轉換為IT系統 |
*大容量為：3150VA |
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AITR5000 |
*大容量為：5000VA |
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AITR6300 |
*大容量為：6300VA |
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AITR8000 |
*大容量為：8000VA |
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AITR10000 |
*大容量為：10000VA |
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剩余電流監測儀 |
AIM-R100 |
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12路剩余電流監測，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 |
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剩余電流互感器 |
AKH-0.66/L-20 |
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與AIM-R100剩余電流監測儀搭配使用的剩余電流互感器 |
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參考文獻：
[1]中國航空規劃設計研究總院有限公司組編.工業與民用供配電設計手冊[M].4版.北京:中國電力出版社,2016:1391-1395.
[2]王厚余.建筑電氣裝置500問[M].北京:中國電力出版社,2008.1391-1395.
[3]GB/T50065-2011，交流電氣裝置的接地設計規范[S].
[4]貝鈺垠.IT 系統在醫療場所的應用.
[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版
