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IT配电系统在医疗领域的应用

2021年08月30日 09:57 ? 次阅读

IT系统采用了中性点不直接接地的方式,因降低了触电电压和电网对地漏电流(有效控制对心脏的直接漏电),使人身触电危险被降到非常小的程度。本文阐述了在现代化医院场所设置IT系统的必要性,规范的相关要求以及应用的主要配置。

0 引言

随着科技的发展,现代化医院建设浪潮席卷而来,大量的智能化的,先进的医疗电气设备被投放到医疗工作中来。享受着医疗电气设备带来的智能、快捷、精准等便利之余,承载着这一切的医疗电气安全也被摆到了人们面前。

1 医疗领域采用IT配电的必要性

1)在经济与科技日益发展的今天,常规TN配电系统已不能完全满足医院建筑电气的要求。

众所周知,当用电设备对人体心脏直接漏电达10μА时,即可导致病人触电身亡,医学上把这种情形称作“微电击”。而在传统民用建筑电气中常规选用的RCD等对地漏电保护装置,其动作响应值通常为30mA,远远不能满足医院领域的安全配电要求。

因此,现在国内外针对医院领域中的手术室、ICU、CCU、抢救室等重要场所普遍采用局部“中性点不直接接地的供电系统”(IEC标准称之为“医疗IT系统”或“隔离电源系统”)。通过单相容量范围为0.5kVA~10kVA的隔离变压器为这些场所供电,可以有效防止供电回路中的漏电流直接通过接地线窜入2类医疗场所重要的医疗电器设备上,避免对病人的安全构成威胁。一旦隔离电源系统中所接的负载(如各种医疗电器设备、配电元器件等)出现对地绝缘故障,由于电源端未做接地处理,故漏电流对地不能形成回路,对地只能产生一个微弱的容性泄漏电流,最大程度保护了病人免遭漏电伤害。

IT系统出现第一次接地故障时,不会导致系统断路器或熔断器动作,因而保证了电源供电的持续性。

在医疗领域,某些场所对供电持续性要求很高,会设计成双路(甚至三路)电源自动切换,以保证这些特殊场所的供电连续性。但如果在负载端出现对地绝缘故障时,故障电流将经过电源中性点对地构成回路,从而形成一个较大的故障电流,使上一级断路器或熔断器因过电流动作,最终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时,因其电源中性点不接地,当负载端出现第一点相对地绝缘故障时,对地不能构成回路,只会产生一个很小的容性漏电,对人体不会产生危害,同时也不会导致断路器或熔断器动作,从而保证了重要医疗场所供电的持续性与可靠性。

由于IT系统供配电的特性,降低了对地漏电流,从而也提高了防火安全性。

2.国内的相关规定

许多国家和国际标准都对医院领域,尤其是那些生命攸关的医疗场所,如手术室、重症监护室、婴幼儿监护室等的配电系统做了明确的规定。其目的就是保证能为这些场所内的医疗电器设备提供安全、可靠的电源,确保病人的生命财产安全。

国标GB16895.24-2005建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求 医疗场所规定,在医疗领域2类医疗场所内,用于维持生命的、外科手术的和其他位于“患者区域”内的医疗电器设备和系统的供电回路应选用带绝缘监视的医疗IT 系统供电。

同时我国的《民用建筑电气设计规范》JGJ16这一标准中对医疗场所采用IT系统供电也有了较为明确的定义,并对绝缘监测装置功能及指示方式做了明确的描述。同时,诸多条文说明中的规定是参考国家标准《特殊装置或场所的要求 医疗场所》GB16895.24的规定做出的。其中2 类场所主要包括:抢救室(门诊手术室)、手术室、ICU室、麻醉室、导管介入室、血管照影检查室、早产婴儿室等。

3 IT配电系统的基本配置

1)医疗专用隔离变压器

根据国标GB16895.24-2005和国际电工委员会IEC60364-7-710:2002标准同规定:“医疗IT系统应采用单相隔离变压器,其额定输出容量不应小于0.5kVA,且不应超过10kVA ”。建议每间手术室要配置一台隔离变压器。隔离变压器型号一般有3.15/5/6.3/8/10kVA等5种规格可供选择,建议选型绝缘等级为H级的AITR系列医疗专用隔离变压器(安科瑞电气)。变压器初级绕组与次级绕组独立缠绕,在初级绕组和次级绕组之间有屏蔽层,并连接到独立的端子上,变压器的固定架与铁芯隔离,形成双重绝缘。变压器还内置PT100温度传感器,可通过绝缘监测仪AIM-M100对隔离变压器温度进行实时监测。

2)医疗专用绝缘监测仪

每套医用隔离电源系统须配置一台绝缘监测仪,对该隔离电源系统中所有回路的绝缘状况进行实时监测并发出报警信息。新型医疗绝缘监测仪AIM-M100(安科瑞电气)采用先进的低频交流信号测量方法,监测反应速度快且更可靠。此外这里的测量电压由微处理器控制,具有非常强的抗干扰能力,能适应当今现代化的伴有各种干扰因素的电网系统,对各种频率、波形的医疗电器设备的监视尤为适用。医疗专用绝缘监测仪绝缘状况响应值一般设置为50kΩ;过负荷监视响应值更应按照隔离变压器容量可调;变压器绕组温度指示超温报警亦应可调;液晶显示测量结果,发光二极管指示报警;具有菜单控制及一键自检功能。

3)变压器负载监视设备

在隔离变压器后的配电线路配置保护型电流互感器,选用专用的保护型电流互感器AKH-0.66P26(安科瑞电气)用于配合绝缘监测仪AIM-M100对医用隔离变压器的带载情况进行实时监测。

4)外接报警与显示设备

外接报警与显示仪可对某一隔离电源系统进行远距离报警显示。即可装于手术室、护士站、集中控制室等场所。此外外接报警与显示仪还应支持单独或集中监控的需求,当诸如选型AID系列外接报警与显示装置(安科瑞电气),应用于重症监护室等采用多套隔离电源系统时,应装置1台AID150型外接报警与显示仪集中监控多套系统,保障功能性的同时也顾全使用便捷;而应用于手术室方案时,选型AID120型外接报警与显示仪单独监控,并于手术室内嵌墙安装便于观测。

5)直流稳压电源模块

内部转换电源,将AC220V转换为DC24V。为仪表提供辅助电源,如1只ACLP10-24型直流稳压电源模块(安科瑞电气)为AID系列外接报警与显示装置供电。

6)绝缘故障定位系统

参照实际情况,当隔离电源系统设备负载回路数较多或用户需求“在不断电的情况下精确、快速检测故障所处回路”时,可加装绝缘故障定位功能,用于在指示绝缘故障的同时,直接指出故障回路,方便医疗工作持续进行。

4 结语

随着医疗卫生事业建设的日益发展,近几年新建、扩建的现代化医院有如繁星。作为医疗电气相关工作人员,一方面期待着国家相关规范、行业标准不断推陈出新,进一步完善、普及。另一方面在设计上,主张医疗电气设计人员采用先进技术,体现“以安全为本、与科技并行”的设计理念,为病人以及医护人员提供一个技术先进、功能齐全,安全可靠的医疗环境。

责任编辑:tzh

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发表于 2021-04-14 07:09? 0次阅读
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