醫(yī)療IT配電系統(tǒng)潔凈電源解決方案

醫(yī)療IT配電系統(tǒng)潔凈電源解決方案IT系統(tǒng)的定義及組成

IT系統(tǒng)的電源端不接地或經(jīng)高阻抗接地，其電氣裝置的外露導(dǎo)電部分，被單獨地或集中地通過保護線（PE）接至接地極。在實際應(yīng)用中，IT系統(tǒng)一般與TN或TT系統(tǒng)通過隔離變壓器進行隔離。

在正常情況下，系統(tǒng)中僅存在線路對地電容的微小泄漏電流。從IT系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障示意圖看，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生第一次單相接地故障時，故障電流為兩非故障相對地電容電流的相量和Id ，由于這個電流值甚小，不會造成人身電擊或者其它事故，也不會切斷電源，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性。但是如果不及時排除故障，當(dāng)?shù)诙瘟硪幌喟l(fā)生接地故障時，相當(dāng)于形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電的中斷，這對于重要的供電場所來說，是不允許的。

為了防止上述短路故障的發(fā)生，IT系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置絕緣監(jiān)測器。這樣當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障時，絕緣監(jiān)測器就能及時檢測出該接地故障，并通過報警裝置發(fā)出報警信號（通常是聲光報警信號），提醒工作人員趕在第二次發(fā)生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患，從而有效地保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

可以在系統(tǒng)中安裝專門的故障檢測儀，當(dāng)絕緣監(jiān)測檢測到絕緣故障時，給故障檢測儀一個啟動信號，故障檢測儀開始逐路檢測，也可以利用手執(zhí)式故障定位設(shè)備對可能出現(xiàn)故障的回路進行逐點排查，最終找到故障點并顯示故障點的位置，這樣就極大地方便了工作人員進行故障排除。

為了保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性，國家《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》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1條規(guī)定：“……醫(yī)用IT系統(tǒng)的變壓器進出線回路不允許設(shè)置過負荷保護……”，以防止系統(tǒng)過負荷時保護開關(guān)切斷電源。這就要求系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器必須同時還具有負荷檢測和過負荷報警功能。在一些重要的場所，由于隔離變壓器持續(xù)不斷地工作，可能溫度過高而導(dǎo)致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監(jiān)測器還需要實時檢測變壓器的溫度，當(dāng)其溫度過高時，應(yīng)有相應(yīng)的超溫報警信號，以提醒相關(guān)人員及時處理。

由上面的分析可知，一個典型的單相IT系統(tǒng)，其組成設(shè)備主要包括：隔離變壓器、絕緣監(jiān)測器、電流互感器，以及外接報警與顯示儀。

系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)測儀具有系統(tǒng)絕緣檢測、系統(tǒng)過負荷檢測和變壓器溫度檢測功能，以及相應(yīng)故障的報警與顯示功能，一般安裝在現(xiàn)場的終端配電柜中。外接報警與顯示儀則用于集中顯示相應(yīng)的檢測值，并具有超限報警功能，一般安裝在位置明顯的地方，方便人員查看，如手術(shù)室IT系統(tǒng)的外接報警與顯示儀通常安裝在醫(yī)院手術(shù)室的情報面板上。

醫(yī)療IT配電系統(tǒng)潔凈電源解決方案IT系統(tǒng)的特點

a. 由于系統(tǒng)電源端帶電導(dǎo)體不接地，即使系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障也只能通過系統(tǒng)對地電容構(gòu)成回路，故障回路阻抗極大，故障電流極小，發(fā)生電擊的危險很小，所以不必及時切斷電源來防電擊，從而維持供電的不間斷，只有在發(fā)生第二此接地故障時才要求切斷電源。同時，安裝在系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器能及時地檢測并給出系統(tǒng)絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時排除故障。因此IT系統(tǒng)是一個連續(xù)、可靠的供電系統(tǒng)。

b. IT系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器，一方面實時監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，另一方面還檢測系統(tǒng)的過負荷和變壓器的溫升狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常立即報警。因此IT系統(tǒng)能夠減少因系統(tǒng)發(fā)熱、漏電等原因引起的電氣火災(zāi)事故，大大提高了系統(tǒng)的防火安全性。

c. 在IT系統(tǒng)中，提高回路的絕緣阻抗、降低回路對地電容，是提高系統(tǒng)安全性與可靠性的關(guān)鍵。因此在系統(tǒng)設(shè)計時要盡量縮短系統(tǒng)配電線路的長度，減小系統(tǒng)容量，減少系統(tǒng)分支回路數(shù)，并做好線路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統(tǒng)僅能用在重要的局部的供電場所，如化工、制藥企業(yè)的一些程序控制生產(chǎn)線，醫(yī)療場所的手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等場所。

如何保護醫(yī)院的病人以及醫(yī)護人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了國內(nèi)外的繼電保護專家和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)都對醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，如手術(shù)室﹑重癥監(jiān)護室﹑心臟監(jiān)護室等處的醫(yī)用配電系統(tǒng)做出了特殊規(guī)定，其目的就是保證為該場所內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備提供一個安全可靠的電源，以確保病人的安全。

一般通用建筑中所用的RCD等對地漏電保護開關(guān)，其動作響應(yīng)值是mA級（30mA），遠遠不能滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。因此，現(xiàn)在國際上對醫(yī)療領(lǐng)域中的手術(shù)室﹑ICU﹑CCU等重要場所，除了按要求做局部等電位聯(lián)結(jié)外，配電系統(tǒng)通常采用局部中性點不接地的供電系統(tǒng)（即IT系統(tǒng)或稱隔離電源系統(tǒng)）供電。通過單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場所供電，首先可以防止其它回路中的漏電電流通過接地線竄入手術(shù)室﹑ICU﹑CCU的醫(yī)療電氣設(shè)備上對病人的安全構(gòu)成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負載（如各種醫(yī)療電氣設(shè)備）出現(xiàn)對地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電流，可有效控制對心臟等器官的直接漏電流，極大地保護了病人免造漏電流的傷害。

國內(nèi)同樣也出臺了相對應(yīng)的安全設(shè)計規(guī)范?！睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計規(guī)范》第12.8.6條規(guī)定：在2 類醫(yī)療場所內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療IT 系統(tǒng)。另《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》第8.3.4 條第2 款規(guī)定：心臟外科手術(shù)室必須設(shè)置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)。國標(biāo)《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》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），對醫(yī)療場所做了相應(yīng)的劃分。在病人體表或體內(nèi)使用的實時監(jiān)控儀器；用于手術(shù)的儀器設(shè)備；維持病人生命和軀體功能的設(shè)備；用于打開心臟、大腦的設(shè)備。在此類場合醫(yī)療設(shè)備電源中斷會引起病人生命危險；微弱的漏電流會產(chǎn)生‘微電擊’。在2類場所中每個房間必須至少配備一套醫(yī)用IT電源供電（隔離供電電源），該電源系統(tǒng)必須安裝絕緣監(jiān)視儀。例如：麻醉室﹑手術(shù)室﹑手術(shù)準(zhǔn)備室﹑手術(shù)石膏室﹑手術(shù)恢復(fù)室﹑心臟導(dǎo)管插入室﹑重癥監(jiān)護室﹑心臟監(jiān)護室﹑血管造影檢查室﹑早產(chǎn)嬰兒監(jiān)護室等。均屬于2類場所在應(yīng)用組2類的醫(yī)療場所，必須使用帶絕緣監(jiān)視的隔離電源系統(tǒng)，即IT系統(tǒng)。

由于醫(yī)療場所具有其特殊性，因此在進行醫(yī)療IT系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)特別注意以下幾點：

a. 醫(yī)療IT系統(tǒng)必須采用醫(yī)療場所供電用隔離變壓器，并應(yīng)符合國標(biāo)《電力變壓器、電源裝置和類似產(chǎn)品的安全 第16部分：醫(yī)療場所供電用隔離變壓器的特殊要求》的要求。

b. 為了降低醫(yī)療系統(tǒng)對地電容，提高絕緣強度， IT系統(tǒng)的配電箱要盡量安裝在使用場所附近，并盡可能減小系統(tǒng)容量以及系統(tǒng)分支數(shù)，盡量縮短系統(tǒng)配電線路的長度。

c. 對于心臟手術(shù)等手術(shù)設(shè)備與人體心臟直接接觸的手術(shù)室，要充分做好防電擊措施。有時候僅靠帶絕緣監(jiān)測的IT系統(tǒng)是不夠的，還應(yīng)做好局部等電位聯(lián)結(jié)，使保護區(qū)內(nèi)所有可導(dǎo)電的部分都處于同一電位水平上。

根據(jù)國標(biāo)《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》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），將醫(yī)療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。由于0類和1類場所不使用與病人直接接觸的醫(yī)療器械，或者所使用的設(shè)備斷電后不會對病人造成危害，因此可以使用TN-S系統(tǒng)，但須配有剩余電流動作保護器，在發(fā)生接地故障時，能及時斷開故障回路。并可同時配置剩余電流監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測系統(tǒng)各回路的泄漏電流值，在保護設(shè)備動作前發(fā)出報警信號，避免造成回路斷電，引起嚴重后果。對于2類醫(yī)療場所，醫(yī)療設(shè)備的斷電或接地故障將會危及病人生命安全。根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這類場所必須使用醫(yī)療IT系統(tǒng)，來保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和安全性。

最新報批的《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》參照我國等同采用的IEC標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國具體國情，制定出了IT系統(tǒng)在醫(yī)院中應(yīng)用場所的詳細規(guī)定，其嚴格規(guī)定了應(yīng)用組2類（也稱為2類場所）為以下場所：急診搶救室；中心手術(shù)部的所有手術(shù)室；所有CU室（包括ICU，CCU，NICU，PICU，SICU等等）；心臟導(dǎo)管介入室和心血管造影室。每個房間應(yīng)配有獨立的隔離電源系統(tǒng)。

圖1中各個手術(shù)室和重癥監(jiān)護室分別采用獨立的IT供電系統(tǒng)，所有的IT系統(tǒng)由手術(shù)部與ICU總配電柜通過TN-S系統(tǒng)配電。各IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測器及總配電柜內(nèi)的剩余電流監(jiān)測設(shè)備又通過基于Modbus協(xié)議的RS485總線將各個監(jiān)測信號反饋到手術(shù)部的中央監(jiān)控室內(nèi)，并由中央控制室的上位機通過中央控制系統(tǒng)軟件進行集中監(jiān)控。各個IT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)的運行狀態(tài)，都可以顯示在中央監(jiān)控室的上位機上，方便工作人員對系統(tǒng)進行集中監(jiān)控與管理。

醫(yī)療場所根據(jù)接觸部件和患者之間的接觸形式以及醫(yī)療場所的具體用途，根據(jù)《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》GB 16895.24-2005國家標(biāo)準(zhǔn)，可將醫(yī)療場所分為0類、1類和2類場所。

a. 應(yīng)用組0類：沒有醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的場所。例如：門診室、候診室、按摩室等。此類型場所沒有增加被電擊的風(fēng)險，且電力中斷不會對病人造成危害。

b. 應(yīng)用組1類：使用醫(yī)療電氣設(shè)備進行診斷或治療的場所，這些設(shè)備需要與人體接觸，與病人身體之間有能量交換，監(jiān)視病人體內(nèi)的能量交換。在此類場所醫(yī)療設(shè)備電源中斷不會引起病人生命危險，醫(yī)療設(shè)備因停電而重新開始不會影響對病人的診斷。例如：病房、產(chǎn)房、X光室等。

在0類和1類場所允許采用帶漏電保護的接地系統(tǒng)供電（脫扣電流30mA，脫扣時間100mS），既TT或TN-S系統(tǒng)，禁止使用三相四線制接地系統(tǒng)，即TN-C系統(tǒng)。

c. 應(yīng)用組2類：在這類場合使用的醫(yī)療電氣設(shè)備包括：在病人體表或體內(nèi)使用的實時監(jiān)控儀器；用于手術(shù)的儀器設(shè)備；維持病人生命和軀體功能的設(shè)備；用于打開心臟、大腦的設(shè)備。在此類場合醫(yī)療設(shè)備電源中斷會引起病人生命危險；微弱的漏電流會產(chǎn)生‘微電擊’。在2類場所中每個房間必須至少配備一套醫(yī)用IT電源供電（隔離供電電源），該電源系統(tǒng)必須安裝絕緣監(jiān)視儀。例如：麻醉室﹑手術(shù)室﹑手術(shù)準(zhǔn)備室﹑手術(shù)石膏室﹑手術(shù)恢復(fù)室﹑心臟導(dǎo)管插入室﹑重癥監(jiān)護室﹑心臟監(jiān)護室﹑血管造影檢查室﹑早產(chǎn)嬰兒監(jiān)護室等。均屬于2類場所在應(yīng)用組2類的醫(yī)療場所，必須使用帶絕緣監(jiān)視的隔離電源系統(tǒng)，即IT系統(tǒng)。

在某些醫(yī)療場所內(nèi)，對電源的自動轉(zhuǎn)換時間有一定的時間要求，為了保證供電的可靠性需配置安全電源，當(dāng)失去正常供電電源時，該安全電源應(yīng)在預(yù)定的切換時間內(nèi)投入運行。

醫(yī)用隔離電源柜是針對醫(yī)療2類場所的供電需求而設(shè)計的具有局部IT系統(tǒng)的配電柜，IT系統(tǒng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置來監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；其它系統(tǒng)輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產(chǎn)品根據(jù)使用場所的不同分為GGF-O系列手術(shù)室用隔離電源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜兩大類，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》等標(biāo)準(zhǔn)。

醫(yī)療IT配電系統(tǒng)潔凈電源解決方案主要產(chǎn)品型號規(guī)格及配置

1）ICU/CCU病房隔離電源柜

GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜 主要功能：為醫(yī)院ICU/CCU病房提供安全可靠的IT系統(tǒng)隔離供電電源，并具有對IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測功能。

2）手術(shù)室隔離電源柜

GGF-O系列手術(shù)室用隔離電源柜 主要功能：為醫(yī)院各類手術(shù)室提供安全完美的供電解決方案，為重要的手術(shù)設(shè)備提供安全可靠的IT系統(tǒng)隔離供電電源，并具有對IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測功能。

3）醫(yī)療IT配電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置

AIM-M100絕緣監(jiān)測儀 主要功能：具有對被監(jiān)測IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、隔離變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度實時監(jiān)測及故障報警功能；

ACLP10-24直流穩(wěn)壓電源 主要功能：儀表專用的直流穩(wěn)壓模塊，導(dǎo)軌式安裝；

AID100報警與顯示儀主要功能：具有絕緣電阻、變壓負荷率實時顯示功能；可遠程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀的報警閥值；

AKH-0.66P26型電流互感器 主要功能：與AIM-M100絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護型電流互感器。最大可測電流為50A，變比為2000:1。

4）隔離變壓器

AITR系列隔離變壓器 主要功能：醫(yī)院專用的隔離變壓器，為各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室提供安全的電源隔離。

醫(yī)療IT配電系統(tǒng)潔凈電源解決方案針對不同場合的不同解決方案

1）ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統(tǒng)圖為例）

2）手術(shù)室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電系統(tǒng)圖為例）

潔凈度等級與濃度的關(guān)系式如下 ：

式中 N—潔凈度等級，數(shù)字不超過9，潔凈度等級之間的中間數(shù)可以按0.1為最小允許遞增量；

D—要求控制的粒徑，μm；

例如，5級潔凈室，≥0.5μm粒子的最大濃度限值為