淺談醫(yī)用IT隔離電源柜的設計與應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】闡述潔凈手術室、ICU／CCU重癥監(jiān)護室的配電系統(tǒng)方案，以及其內部器件組成和應用功能；介紹了AIM—M100絕緣監(jiān)測儀的功能，以及系統(tǒng)方案應用的一些注意事項。

【關鍵詞】醫(yī)療fT系統(tǒng)；絕緣監(jiān)測裝置；隔離電源系統(tǒng)

0引言

在醫(yī)院的供電系統(tǒng)中，對手術室、重癥監(jiān)護室這類重要的場所(2類醫(yī)療場所)的供電，不僅要保證供電的可靠性，還要保證供電的安全性。為此，第7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所)}~JGJ16。2008民用建筑電氣設計規(guī)范》中明確規(guī)定了這類醫(yī)療場所要采用可靠性和安全性較高的局部IT系統(tǒng)供電，并且系統(tǒng)中要裝絕緣監(jiān)測裝置，實時的監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況。

1醫(yī)療場所分類及其供電要求

根據國家標準GB16895．24—2005／IEC60364—7—710：2002建筑物電氣裝置7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所，對醫(yī)療場所分為了3種類別(表1)，0類、1類*M2類場所。0類場所是指不需要和患者身體進行接觸的場所：例如門診室和按摩室等。

1類醫(yī)療場所是指醫(yī)療設備的接觸部件接觸軀體外部或者醫(yī)療設備的斷電不會對病人產生危害的場所例如病房和產房等。2類場所是指需要和病人體內進行接觸，并且斷電則有可能導致重大醫(yī)療事故的場所，例如潔凈手術室、ICU／CCU病房等。該場所需要充分考慮微電擊的危險和供電的持續(xù)性，不重要的供電回路可以采用TN或TT系統(tǒng)，重要的回路需要采IT系統(tǒng)供電，例如用于維持生命的、外科手術和其他位于“患者區(qū)域”內的醫(yī)療電氣設備和系統(tǒng)的供電回路。

2 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜的特點和應用

安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)隔離電源柜(見圖1)，通過內部AITR系列的隔離變壓器，將TN—S或TT系統(tǒng)變成IT系統(tǒng)，并根據需求輸出多個支路，以給手術室或ICU／CCU病房不同設備提供電源。由于A1TR系列隔離變壓器的繞組之間，以及各繞組與鐵芯之間都采用了加強絕緣處理，使得變壓器的絕緣強度遠遠高于國內外同類產品，另外變壓器采用H級的絕緣材料，

變壓器的溫升低。因而能可靠保障IT系統(tǒng)與TN或TT系統(tǒng)之間的安全隔離要求；IT系統(tǒng)安裝了安科瑞絕緣監(jiān)測儀AIM—MIO0，能夠同時對IT系統(tǒng)對地的絕緣狀況、隔離變壓器的溫升，以及隔離變壓器的負載情況進行實時監(jiān)測，從而能很好的保證IT系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。

安科瑞GGF系列醫(yī)用隔離電源柜分為用于潔凈手術室隔離電源柜(GGF—O系列)~ICU／CCU重癥監(jiān)護室隔離電源柜(GGF—I系列)。GGF一08醫(yī)用隔離電源柜的系統(tǒng)圖(以8kVA為例)如下：在圖2系統(tǒng)圖中，因為2類場所對供電的可持續(xù)性要求很高，在GB16895．24—2005建筑物電氣裝置第7—710部分：特殊裝置或場所的要求．醫(yī)療場所中明確規(guī)定了醫(yī)療2類場所的雙電源自動轉換時間需小于0．5s。所以根據現場安裝的需求，可以安置雙電源

自動切換裝置，其中一路連接專線供給的正常工作電源，另一路則為備用的應急電源。如果醫(yī)院現場具有手術室樓層配電柜，則隔離電源柜中可以不裝雙電源自動轉換裝置，可以直接從手術室樓層配電柜專線接入。在配電柜中通過InterpactINS負荷開關可以帶電分斷整個配電系統(tǒng)的電源。ADL3000多功能電能表可以對整個手術室的電壓電流進行實時的顯示。在

進線處也安裝了電涌保護器，可以起到對雷擊浪涌的保護。配電柜配電系統(tǒng)中分為TN—S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，其中TN S系統(tǒng)主要給潔凈手術室中非重要回路用電設備提供電源，并且在每條饋出回路中設置動作電流為30mA的漏電保護器提供接地故障保護；在回路中一路可以提供給潔凈手術室的無影燈電源，因無影燈一般內置隔離變壓器和絕緣監(jiān)測裝置，則不需要增加漏電保護器；另外有一路提供AC380V的電源，主要供給潔凈手術室的三相用電設備，例如CT和MR等。其他的八路單相電源供給手術室的非重要用電設備，例如觀片燈、書寫臺、電動門和手術臺等電源。手術室重要回路則需要采用IT系統(tǒng)供電。根據現場的需求可以在IT系統(tǒng)的隔離變壓器之前接人在線式UPS，提供不問斷電源。當TN—S系統(tǒng)通過隔離變壓器，成為IT配電系統(tǒng)形式。在IT系統(tǒng)中，安裝了AIM—M100絕緣監(jiān)測儀，主要對IT系統(tǒng)的系統(tǒng)對地電阻、變壓器的負荷電流和變壓器的初次級繞組溫度進行實時的測量。其中，測量變壓器的負荷電流和繞組溫度需要通過安裝在配電柜內部AKH0．66一P26型電流互感器和內置在隔離變壓器初次級的PTIO0熱敏電阻來測量的。另外通過安裝在中央控制面板電源等回路提供電源。

其中GGF—O系列醫(yī)用隔離電源柜的參數見表2。

GGF—I系列隔離電源柜主要用于ICU／CCU重癥監(jiān)護室的供電系統(tǒng)，在系統(tǒng)圖中(圖3以6．3kVA為例)采用單獨IT系統(tǒng)給每個床位的吊塔提供電源。根據醫(yī)療現場對不間斷電源的要求，在變壓器總進線端預置接口，方便接入在線式UPS。重癥監(jiān)護室里的電源需求主要集中在吊塔電源上，一般一個病床的吊塔電源容量在2000W左右，這樣就可以根據床位的多少來設置變壓器的容量和隔離電源系統(tǒng)的套數。在每條饋出路中也增加了C65H型斷路器，可以起到短路保護不帶過載保護的功能。其中GGF—I系列醫(yī)用隔離電源柜的參數見表3。

表3GGF-I系列醫(yī)用隔離電源柜技術參數

采用IT系統(tǒng)的潔凈手術室~HICU／CCU重癥監(jiān)護室都需要有獨立的隔離電源系統(tǒng)。醫(yī)療場所采用圖4的配電方式：從圖中可以看出各個手術室和重癥監(jiān)護室采用手術部與ICU總配電柜進行供電。各酉己電柜通過基于Modbus協議的RS485總線把系統(tǒng)的監(jiān)測信息傳輸給醫(yī)院的中央監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件進行實時的處理。方便工作人員對監(jiān)控系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理。

3 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜應用注意事項

3.1為了降低醫(yī)療系統(tǒng)對地電容，醫(yī)用隔離電源柜應盡量放在使用場所附近，并且盡可能減少系統(tǒng)的容量，使用較少的系統(tǒng)配電回路支數，盡量縮短系統(tǒng)的配電線路長度。

3.2對于進行人體心臟手術或者與人體內部接觸的手術室，要充分做好防止電氣的措施。僅靠帶絕緣監(jiān)測的IT系統(tǒng)是遠遠不夠的，還要做好局部等電位聯結，這樣使得保護區(qū)伸臂范圍以內所有可導電的部分都處于同一電位水平上。

4醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用

4.1概述

隨著電子醫(yī)療設備在醫(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，病人在手術中或麻醉狀態(tài)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(yī)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(yī)療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞醫(yī)用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。

4.2應用場所

適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。

4.3系統(tǒng)架構

4.4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(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：

一次圖和現場分布顯示

系統(tǒng)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(fā)現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(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。采集到的數據實時顯示在監(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(tǒng)，可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)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(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)。

4.5安科瑞產品功能和技術參數

	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
醫(yī)用隔離電源柜	GGF-I		三相進單相出，包含單套隔離電源系統(tǒng)
GGF-O	三相進三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng)
絕緣監(jiān)測儀	AIM-M10

	為AID系列報警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源
HDR-60-24	為AIM-M200醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、ASG150測試信號發(fā)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(wěn)壓電源
報警與顯示儀	AID10		出現絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警
AID120

	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(jiān)測儀的報警閾值
AID150		采用RS485通訊，可遠程監(jiān)測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)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?？蓪崟r監(jiān)測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，可與其他設備進行數據交互。配合測試信號發(fā)生器可實現故障定位功能	*多可定位4個支路
AIL150-8	*多可定位8個支路
電流互感器	AKH-0.66P26		與AIM系列絕緣監(jiān)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
醫(yī)用隔離變壓器	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)測儀	AIM-R100

	12路剩余電流監(jiān)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
剩余電流互感器	AKH-0.66/L-20		與AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器

5結語

結合本文介紹的GGF系列醫(yī)用隔離電源柜在醫(yī)療2類場所的應用，隨著醫(yī)院設施逐步的現代化及設計人性化要求，帶有絕緣監(jiān)測裝置的IT配電系統(tǒng)將更加普遍的應用于醫(yī)療場所，相應的也需要根據不同的醫(yī)療場所來設計不同的配電系統(tǒng)解決方案，來滿足市場需求。特別是醫(yī)療2類場所，對配電系統(tǒng)的安全性和可靠性將有更高要求。所以開發(fā)這些場所的配電系統(tǒng)具有很好的現實意義!

參考文獻

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3.陳日鋮,江中偉,胡海霞.醫(yī)用隔離電源柜的設計與應用

4.安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版

審核編輯 黃宇