帶絕緣監視及故障定位的IT系統在醫療場所中的應用

摘要

本文對帶絕緣監視及故障定位的IT系統在醫院心臟手術室、心血管X線造影室等場所應用的必要性和使用中注意的問題等作了簡要的概述。

目前，我國大型綜合醫院配電系統的接地形式多采用TN系統。該系統接地故障多為金屬性短路。因故障電流較大，使斷路器等過電流保護裝置動作，造成停電。顯然TN系統不能滿足醫院中一些重要場所對不間斷供電的使用要求?！睹裼媒ㄖ姎庠O計規范》（以下簡稱民規）14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，有招致重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。

一、IT系統及其特點

1.《民范》14.2.1.3對IT系統是這樣闡述的：電力系統的帶電部分與大地間無直接連接（或有一點經足夠大的阻抗接地），受電設備的外露可導電部分通過保護線接至接地極。

國際電工委員會IEC標準中，強烈建議IT系統部分不應配出中性線。這是IT系統與我們熟知的TN/IT接地系統的主要區別。

圖1所示，正常情況下，當IT系統電源線路足夠短時，系統中僅存在線路對地微小的電容電源。隨著時間的推移，配電線路及電器設備的絕緣水平不斷下降。當IT系統發生第一次單相接地故障時，故障電流為非故障相對地電容電流，其值甚小，不致造成人身被電擊或其他事故，所以不必切斷故障回路電源，從而保證了供電的連續性。但若不及時排除故障，在異相上又發生第二次接地故障，形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電中斷。

1.IT系統接地故障示意圖

2.為了防止第二次異相接地故障發生，引起相間短路，《民規》14.2.8條規定：IT系統必須裝設絕緣監視及接地故障報警或顯示裝置。

二、帶絕緣監視及故障定位的IT系統各部分的功能

1. AITR系列隔離變壓器

1）IT系統須由專用的隔離變壓器供電。

2）單相隔離變壓器二次線圈的額定電壓應不超過230V。

3) 隔離變壓器的金屬外殼需與局部等電位連接端子板聯結。

4）隔離變壓器額定視在功率為3.15～8kVA。

2. AIM-M系列絕緣監測儀

1）監視交流IT系統的絕緣阻抗（必須大于100kΩ）。當系統絕緣電阻降低至50kΩ時，絕緣監視器發出聲光報警。

2）測量電壓（相對地之間）<25V。

3）測試電流<1mA。

4）監視IT系統中隔離變壓器的繞組溫度及負載電流。

3. AID系列外接報警顯示和測試單元

安裝在病人或醫務工作者的工作場所。用來顯示醫療場所內監視儀器的測量數據和報警情況，通知IT系統的使用者關于系統的運行情況。它能顯示絕緣監視儀的所有信息，還可并聯多個外接報警顯示器和測試單元，通過RS485或CAN接口實現通信。

4. ASG100測試信號發生器

當絕緣監測儀監測出IT系統發生單點接地故障時，會啟動測試信號發生器輪流在系統某根線與大地之間注入定位信號，以便絕緣故障定位儀能在故障支路上監測到定位信號。

5. AIL100絕緣故障定位儀

配合測試信號發生器，在系統出現絕緣故障時，迅速的定位出故障回路，方便運維人員維護。

6. 絕緣監視及故障定位產品信息簡介

三、帶絕緣監視及故障定位的IT系統的應用

1.由于IT系統具有當發生單相接地故障時，其接觸電壓<50V安全電壓，不構成對人體的危害，不需中斷供電等優點。所以國內外對于一些既要求不間斷供電，又需在發生接地故障時，保證人身安全的重要用電負荷，采用了這種電源不接地的供電方式。如建筑工程中的應急電源、礦山、井下、大型圖片處理，程序化控制工廠中的一些化工、制藥企業。這些企業高的醫療場所，一旦突然停電，生命攸關。為此國際電工委員會IEC364-7-710標準中將醫院區域的用電情況分為三個“應用組"針對不同的“應用組"，規定了不同的供電系統要求。

IEC標準中規定下列場所必須選用IT系統

2.胸部手術室、心臟手術室、胸部手術以外的手術室、心血管X線造影室。

帶絕緣監視及故障定位的IT系統在手術室應用示意圖

3.IEC標準中規定以下場所建議選用IT系統

導管室、透析室、ICU（集中治療室）、CCU（冠狀動脈集中治療室）、重癥病房、分娩室。

帶絕緣監視及故障定位的IT系統在ICU/CCU室應用示意圖

4.國外許多國家參照IEC標準，結合本國國情，制定出了IT在醫院中應用場所的詳細規定，并相繼向我國推出了專門用于醫院的帶絕緣監測裝置的IT系統設備。如澳大利亞奇勝公司的：“醫院漏電保護裝置"（符合澳大利亞標準協會AS2500《病人治療地區安全用電指南》）日本光商工株式會社的：“絕緣安全監視系統"（符合日本工業標準規格JISF1022《醫院電氣設備安全基準》）。德國本德爾公司的：“醫用隔離電源"（符合德國DIN VDE0107標準）。

四、IT系統應用中要注意的問題

1.IT系統與電源隔離的區別：IT系統與電源隔離均采用隔離變壓器，但區別在于IT系統中的電氣設備外漏導電部分通過保護線接地，而電源隔離回路中的設備外殼不做人為接地。它是采用特低電壓回路輔以不接地的等電位聯結（將電源隔離區域內的各電氣設備金屬外殼用絕緣導線互相連通）來獲得好的安全效果。電源隔離適用于浴室、游泳池等電擊危險大，對不間斷供電無特殊要求的潮濕場所。

2.IEC 標準中規定和建議醫院選用IT 系統的場所內，病人接觸到的醫療用電設備多為單相，所以使用的IT系統設備也多為單相。醫院內的三相大型醫療儀器，使用時一般不與病人直接接觸，可采用裝設快速、高靈敏度漏電斷路器的直接接地方式。

3.因IT系統不宜配出中性（N）線，系統中單相負荷所需的220V 電源由三相IT 系統中的380/220V 降壓變壓器取得，或由TN 系統中單相220V電源經1:1隔離變壓器的二次側提供。所以IT系統中的配電線路均為帶電導線，應裝設過電流保護裝置。

4.因不同手術室可能同時實施不同的手術，使用不同的醫療儀器。為避免醫療電器設備的相互干擾，每間需要設置IT系統的手術室，應單獨設置隔離變壓器。

5.醫院內的胸部手術室，心血管X 線造影室，心臟手術室及檢查室等，應具有嚴格的防電擊保護措施。這僅靠帶絕緣監視的IT系統是不夠的，還應輔以局部等電位聯結，使保護區內所有可導電部分都處于同一電位，才能保證供電的安全可靠性，防止心臟手術及檢查中發生宏電擊和微電擊。

6．當同一場所尚有TN-S 或TT 系統供電的插座時，醫用IT系統的插座應為其它系統用的插頭無法插入, 并具有明顯的可供區別的標志。

7．在IT 系統中，提高回路的絕緣阻抗，降低回路的對地靜電電容，是提高系統安全可靠性的關鍵。為此在設計中可采取以下措施。

⑴ IT 不接地系統的配電箱要盡量安裝在手術室等醫用電氣設備用房的附近，以縮短該系統配電線路的長度。

⑵ 盡量減少系統容量及系統的分支回路數。

⑶ IT系統的配電線路應遠離接地金屬體（如金屬管道等）。

⑷ 使用絕緣層較厚的導線（如雙層絕緣護套線或電纜）。

⑸ 心電儀等測量設備為防止交流干擾，采用了電容濾波電路，這將使靜電容量增大，應避免使用于IT系統。

⑹ 嚴禁把配電導線和接地導線用穿在一根管中，應分別穿管敷設。

隨著我國國力的不斷增強，醫療衛生事業的不斷發展，將要新建一批現代化的醫院。原有一些醫院，因不能滿足使用要求，也面臨著改擴建。作為電氣設計人員，一方面期待著國家有關規范、行業標準與國際接軌，進一步完善。另一方面在設計過程中，應推廣采用先進技術，體現“以人為本、安全第一"的設計理念，為病人和醫護人員提供一個技術先進、功能齊全、安全可靠的醫療環境。

參考文獻

〔1〕《工業與民用配電設計手冊》，1994年12月第二版，中國航空工業規劃設計研究院等編

〔2〕《IT 系統和電源隔離在民用建筑中的應用》 王厚余著

〔3〕《帶絕緣監視的IT系統在醫院中的應用》 劉佩智著

作者簡介：周菁，女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，聯系電話：0510-86179969，郵箱：2880157872@qq.com，手機：18860995117，QQ：2880157872。