淺談隔離電源在2類(lèi)醫療場(chǎng)所的應用

摘要：針對醫院對電力系統有很高的要求及使用特點(diǎn)，論述了醫院醫療場(chǎng)所的劃分以及不同場(chǎng)所的不同類(lèi)型的電力系統；詳細介紹了醫療IT系統和特點(diǎn)、（隔離電源）設備、剩余電流（漏電流）監視設備的應用，以及醫用IT設備選擇時(shí)應注意的事頂。

關(guān)鍵詞：醫用IT糸統 醫療場(chǎng)所 應用

1 概述

醫院建筑物是一個(gè)救助病人的特殊場(chǎng)所無(wú)論其內部結構，還是醫療設備都需要滿(mǎn)足醫患雙方治療、康復和安全的要求。在其建筑電氣方面，新的國標GB16895.24-2005標準對醫院的各個(gè)醫療場(chǎng)所按用電的安全等級進(jìn)行了劃分同時(shí)針對不同的醫療場(chǎng)所推薦了不同的電力系統。

按照新的國標GB16895.24-2005標準，醫療場(chǎng)所劃分為0類(lèi)場(chǎng)所、1類(lèi)場(chǎng)所和2類(lèi)場(chǎng)所。其中在醫療0類(lèi)和1類(lèi)場(chǎng)所中，由于醫療設備斷電不會(huì )對患者或診斷造成危害，因此可使用 TN-s系統，須配備剩余電流保護設備(BCD)，在發(fā)生對地漏電故障時(shí)，故障回路可及時(shí)斷開(kāi) 同時(shí)可安裝剩余電流監視設備（RCM）監視系統各回路的漏電流數值，在RCD動(dòng)作之前即能輸出報警信號避免負載回路斷電事故。在醫療2類(lèi)場(chǎng)所中，醫療設備的斷電將對患者構成危害，甚至是生命的威脅，因此必須使用醫用| T系統，即使發(fā)生接地故障，系統也不會(huì )發(fā)生漏電、失電 從而保證2類(lèi)場(chǎng)所內病人的安全和維持病人生命的診療設備的持續運行。

2 醫療IT系統功能及特點(diǎn)

醫用隔離電源系統<即醫用IT系統>，又叫中性點(diǎn)不接地的配電系統。在IT系統中，系統中性點(diǎn)對地*隔離，系統負載中的導體和無(wú)負載電流經(jīng)過(guò)的導電部分經(jīng)接地保護線(xiàn)接地。在IT系統中，如果出現單相接地故障，對地漏電流只能經(jīng)過(guò)系統泄露電容對系統相線(xiàn)構成回路，而系統泄露電容引起的容抗總是遠遠大于TN系統中的接地電阻，因此IT系統中的斷路器不會(huì )因接地電流的存在而引起過(guò)電流而動(dòng)作，從而保證系統能帶故障運行。

醫療IT系統設置在醫療2類(lèi)場(chǎng)所的作用

（1）隔離電源系統即中心點(diǎn)不接地系統，其因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地的漏電流，故有效控制對人體內部的直接漏電，從根本上杜絕產(chǎn)生微電擊醫療事故的危險；

（2）防止接地系統內的漏電流竄入某些與病人連接的醫療電氣設備的對地回路；

（3）當供電系統內出現一個(gè)對地漏電故障時(shí)，不會(huì )導致斷路器或熔斷器動(dòng)作，保證供電的可靠性。同時(shí)，絕緣監視儀報警，提示故障類(lèi)型，以便維修人員及時(shí)修復；

（4）降低了對地漏電流，從而提高了防火安全性

（5）目前國家標準GBI 6895.24-2005規定中心手術(shù)部所有手術(shù)室、急診搶救室、各類(lèi)重癥監護室、心臟導管及造影室等須配置隔離電源系統。

3 選擇設備時(shí)應注意的事項

醫院在選擇醫用IT設備時(shí)，應參照相關(guān)規范的技術(shù)要求，其中：

（1）《民用建筑電氣設計規范》在14.7.6.3 中規定：在電源突然中斷后，有招致重大醫療危險的場(chǎng)所，應采用電力系統不接地(IT系統）的供電方式"，14.2.8中規定“IT系統必須裝設絕緣監視及接地故障報警系統或顯示裝置";

（2）《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》在8.3.1.3中規定'潔凈手術(shù)部用電應從本建筑物配電中心專(zhuān)配供給。根據使用場(chǎng)所的要求主要選用TN-s系統和IT系統兩種形式"；8.3.2.3中規定“潔凈手術(shù)室內的電源宜設備漏電檢測報警裝置";

（3）國家標準《建筑物電氣裝置第7一710 部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求一醫療場(chǎng)所 GB16895．24一2005》在710.413.1.5中規定在2類(lèi)醫療場(chǎng)所（即手術(shù)室、ICU）內，醫療IT系統應該用于維持生命的、外科手術(shù)的和其它位于患者區域"內的醫療電氣設備和系統的供電回路。醫用IT系統應配置一個(gè)符合規范要求的絕緣監視儀。

該規范規定了IT系統內相關(guān)產(chǎn)品（包括醫用隔離變壓器、醫用絕緣監視儀以及外接報警顯示）的技術(shù)指標和要求。其中醫用隔離變壓器的技術(shù)指標為變壓器應符合IEC61558-2-15及以下附加要求：

（1）當變壓器以額定電壓和額定頻率供電，空載時(shí)出線(xiàn)繞組測得的對地泄漏電流和外護物的泄漏電流均不應超過(guò)0.5mA。

（2）用于移動(dòng)式和固定式設備的醫療IT系統應采用單相變壓器，其額定輸出容量不應小于 0.5KVA.但不應超過(guò)10KVA。

（3）變壓器應緊靠醫療場(chǎng)所安裝，可在其內或其外，而且要安裝在柜內或外護物內以免被無(wú)意地接觸其帶電部分。

（4）變壓器的二次側額定電壓Un不應超過(guò)交流250V。

醫用絕緣監視儀的技術(shù)指標為：

（1）絕緣監視儀需符合IEC61557-8并滿(mǎn)足下列規定要求 ：

（2）交流內阻抗應至少為100K Q；測試電壓不應大于直流25V；

（3）即使在絕緣電阻降至50 K Q時(shí)，應發(fā)出信號。應配置試驗此功能的器具；

（4）絕緣監視儀要求監測醫療IT變壓器的過(guò)負荷和過(guò)熱。

外接報警顯示的技術(shù)指標為：對于每個(gè)醫療IT系統，配備有下列組件的聲光報警系統應裝設在適當的地方以便醫務(wù)人員可以經(jīng)常監視（聲光信號）：一只綠燈亮表示工作正常；當絕緣電阻下降到小整定值時(shí)，一只黃燈亮。應不能消除或斷開(kāi)這個(gè)亮燈指示；當絕緣電阻下降到小整定值時(shí)，音響報警動(dòng)作。該音響報警可以解除，當故障被清除恢復正常后，黃色信號燈應熄滅。

目前在各大醫院使用較多的是德國本德?tīng)栣t用IT系統其包括ES710系列醫用單相隔離變壓器、107TD47醫用絕緣監視儀、STW2電流互感器、AN450儀器電源和MK2007CBMCN外接報警顯示。其產(chǎn)品特點(diǎn)為:

（1）德國本德?tīng)朎S710系列醫用隔離變壓器符合國標的技術(shù)要求。具備10KVA以下各種規格的變壓器具有噪聲低、對地漏電流小、啟動(dòng)浪涌電流小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)變壓器內置了兩個(gè)溫度芯子當變壓器超溫時(shí)，可在絕緣監視儀上輸出報警信號。同時(shí)作為手術(shù)室IT系統的電源，連續不間斷運轉時(shí)間長(cháng)，符合并高于醫用隔離變壓器技術(shù)指標，其質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)受了長(cháng)時(shí)間實(shí)際應用的考驗。

（2）107TD47醫用絕緣監視儀具備絕緣故障報警過(guò)負荷報警、超溫報警斷線(xiàn)報警和自身故障報警等五項報警。其中絕緣監視采用本德?tīng)柟镜膠huanli技術(shù)，自適應脈沖信號(AMP)測量法，在系統和地之間疊加一個(gè)自適應的脈沖信號，該信號能根據系統的對地電容和系統內負載的頻率變化而自動(dòng)改變測量脈沖的幅度和寬度，從而消除由系統內連接的各種醫療電氣設備帶來(lái)的對地電容和各種頻率成分的干擾。

（3）MK2007CBM-CN外接報警顯示安裝在手術(shù)室內部顯示絕緣監視儀的各種測量數據，報警時(shí)能發(fā)出聲光報警信號。MK2007CBM-CN 與107TD47絕緣監視儀通過(guò)RS485接口進(jìn)行數字通信，可進(jìn)行多點(diǎn)顯示和集中顯示。同時(shí)還可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)對進(jìn)行整個(gè)醫院建筑物內的所有IT系統進(jìn)行整體監控和管理。

除了絕緣監視技術(shù)外，德國本德?tīng)柟具€能通過(guò)EDS474系統在線(xiàn)查找絕緣故障發(fā)生的回路。EDS474系統與醫療|T電源系統內的絕緣監視儀107TD47一起工作，當絕緣監視儀探測到絕緣故障后，EDS474系統即自動(dòng)開(kāi)始故障定位。 PGH474周期性地送出一個(gè)特殊的測試電流，測試信號從故障測試儀經(jīng)火線(xiàn)流入絕緣故障部位 這個(gè)測試信號由故障分路中的電流互感器探測到，并由電子評估器評估，通過(guò)EDS474-12 絕緣故障評估儀上的發(fā)光管和PRC1470/MK2430 上的液晶顯示屏顯示出故障分路。EDS474系統的響應靈敏度為0.5毫安。

具備了完整的絕緣監視和絕緣故障定位技術(shù)，不僅能保障醫療2類(lèi)場(chǎng)所電力供應的持續性，保護病人免遭醫療漏電事故的傷害，并指示出帶絕緣故障的醫療電器設備，提醒醫護人員對漏電設備進(jìn)行及時(shí)地維護保養，避免繼續在病人身上使用，這在目前我國醫療設備周期性檢測還沒(méi)有十分完善的情況下，無(wú)疑又是對病人的一大福音。

4 醫療IT系統（隔離電源）設備的應用

從設計角度來(lái)說(shuō)，滿(mǎn)足國家規范以及相關(guān)技術(shù)標準，配置醫療 IT 系統是基本原則，但醫院凈化區域一般分包給各凈化工程專(zhuān)業(yè)公司，各凈化公司在深化設計時(shí)一般遵循 GB50333—2002《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》。針對手術(shù)室項目，GB50333—2002《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》8.3.4 節中第2 條明確提出： “心臟外科手術(shù)室必須設置有隔離變壓器的功能性接地系統。"這樣一來(lái)，出于競標目的或者成本方面的考慮，不少設計人員就會(huì )只為心臟外科手術(shù)室或者比較重要的Ⅰ級手術(shù)室配置醫療 IT 系統，而其他級別手術(shù)室或者不重要的手術(shù)室則不進(jìn)行配置，有的設計人員甚至不考慮 ICU 等二類(lèi)醫療場(chǎng)所醫療 IT 系統的設計，畢竟一套醫療 IT 系統價(jià)格不菲，對競標價(jià)格和成本影響很大。有的醫院業(yè)主缺乏醫療 IT 系統相關(guān)知識，在進(jìn)行招標時(shí)，也不考慮醫療 IT 系統。綜合各種復雜的原因，完工的不具備醫療 IT 系統的手術(shù)室，勢必存在安全隱患，對患者的安全也產(chǎn)生威脅。

5 醫療 IT 系統在實(shí)際工程中的應用

根據國標CBI 6895 24-2005刀EC60364-7-710標準和未出版的綜合醫院建筑設計規范醫療}T系統須應用于醫療2類(lèi)場(chǎng)所，即中心手術(shù)部的所有手術(shù)室、急診搶救室、各類(lèi)重癥監護室 (ICU)及心臟導管和造影室等。

針對手術(shù)室、搶救室及心臟導管和造影室 國標規定每個(gè)房間應配有獨立的隔離電源系統。主要儀器用電插座、無(wú)影燈、多功能吊塔等各用電回路必須經(jīng)過(guò)隔離變壓器照明燈帶、觀(guān)片燈、電動(dòng)門(mén)等用電回路可以不通過(guò)隔離變壓器。隔離變壓器容量設計可按用電負荷計算來(lái)確定。

手術(shù)室通過(guò)隔離變壓器供電的回路一般可按四或五路輸出來(lái)設計:無(wú)影燈一路；多功能吊塔一路；墻面儀器插座至少按兩路考慮；通常還會(huì )設計一路備用回路。（手術(shù)室內的380V插座一般不用接入隔離電源系統。）

針對各類(lèi)重癥監護室(ICU)，應按照各床位配備的電氣設備的容量和其物理的空間位置決定其配置情況。一般容量計算為：

（1）ICU床自身所需啟動(dòng)容量(4床)：2400W（600W/床）；

（2）ICU用電設備容量（4床）：2000W (500W/床）；

（3）ICU20％備用電量（4床）： 880W （220W/床）。

ICU室總容量（4床）為5280W，即平均每 4床配一套隔離電源系統。

應使用隔離電源供電的設備列舉如下：恒溫培養、透析設備、病人監護設備、回頻外科設備、輸液泵、注射泵、心肺機、心力記錄器脈壓機、心律電子脈沖調節器等進(jìn)入人體的、實(shí)時(shí)監控的或維持生命的醫療電氣設備。

隔離電源系統的系統配置為：

（1）ES710/ 單相隔離變壓器1臺；

（2）107TD47絕緣監視儀1臺；

（3）STW2電流互感器1個(gè)；

（4）AN450儀器穩壓電源1臺；

（5）MK2007/MK2418外接報警顯示單元1個(gè)。

其中，隔離變壓器可安裝于配電柜內、夾層內或吊頂上。絕緣監視儀、穩壓電源、電流互感器可安裝在配電箱內，外接報警顯示可安裝于情報面板上。

6 剩余電流（漏電流）監視設備的應用

由于我們通常在醫療0類(lèi)和1類(lèi)場(chǎng)所使用的剩余電流保護裝置(RCD)沒(méi)有剩余電流測量功能，不能顯示剩余電流的實(shí)際數值，當剩余電流達到動(dòng)作值時(shí)會(huì )突然分斷，造成停電。在實(shí)際應用中，90％以上的漏電故障是日積月累形成的，對漏電流進(jìn)行長(cháng)期監視是防止RCD動(dòng)作而突然停電的有效手段。因此，無(wú)論是發(fā)達國家還是我國，在醫院越來(lái)越多地采用剩余電流監視設備來(lái)監視TN-s系統下游回路的剩余電流數值，在RCD動(dòng)作之前就能判斷某一回路有絕緣下降的趨勢，避免RCD動(dòng)作而造成停電。

剩余電流監視系統由剩余電流評估儀、電流互感器、外接報警顯示（集中或分別）組成。以德國本德?tīng)柕氖Ｓ嚯娏鞅O視系統為例其 RCM470系統是典型的剩余電流評估儀、w系列測量電流互感器安裝在被監視的回路上，測量系統各回路中的剩余電流數值，次級接入 RCM471-12剩余電流評估儀，當被監視回路內的剩余電流數值超過(guò)響應值時(shí)，剩余電流評估儀立即發(fā)出剩余信號并在MK2430外接報警和顯示裝置上發(fā)出聲光報警并在液晶顯示屏上顯示檢測到剩余電流的數值。RCM470系統的剩余電流測量數據可以在MK2430外接報警裝置中實(shí)時(shí)瀏覽也可通過(guò)網(wǎng)關(guān)接入電腦系統瀏覽或存儲，以便日后對測量數據進(jìn)行分析，為系統維護提供科學(xué)的依據。

但需要注意的是剩余電流監視系統所應用的系統仍為T(mén)N-s接地供電系統不具有IT供系統的優(yōu)勢。只能檢測漏電狀況但不能抑制漏電狀況。剩余電流監視系統，可實(shí)現對每一監測回路剩余電流的實(shí)時(shí)監控，當測量值大于/等于報警響應值時(shí)，發(fā)出聲光報警。

綜上所述，參照新制定的國標GB16895.24-2005/IEC60364-7-710標準，不但充分保障患者的醫療安全，還能保證醫療設備的-使用，具有很強的實(shí)用性。

7.安科瑞醫療IT系統的介紹及選型

7.1概述

隨著(zhù)電子醫療設備在醫院領(lǐng)域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，病人在手術(shù)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。另外有些醫療設備用于維持重癥病人的生命，一旦設備停電，也會(huì )對病人的生命構成威脅。因此，對于醫院這一特殊場(chǎng)所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范要求，采用IT系統供電。

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(shù)室、ICU(CCU)監護病房等重要場(chǎng)所，能為這類(lèi)場(chǎng)所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

7.2 醫用隔離電源監控系統

醫用隔離電源監控系統用于集中監控醫療大樓內所有醫療２類(lèi)場(chǎng)所醫療IT系統的運行狀況。這種集中監控系統可以設置在醫院電氣運行和維護人員的值班室內，也可以集成在其它電力監控系統中，由專(zhuān)業(yè)的電氣人員進(jìn)行監控，一旦某套IT系統出現故障，電氣維護人員也能馬上做出判斷，并根據現場(chǎng)情況進(jìn)行處理。

7.2.1 系統拓撲圖

圖3產(chǎn)品拓撲圖

7.2.2軟件功能

安科瑞醫用隔離電源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，為醫院2類(lèi)場(chǎng)所隔離電源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圖4：

圖4軟件的主要功能

■ 一次圖和現場(chǎng)分布顯示

系統具有一次圖及現場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀(guān)的了解并及時(shí)地發(fā)現IT供電系統的報警地點(diǎn)或區域，從而方便專(zhuān)業(yè)人員及時(shí)到達現場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

■ 實(shí)時(shí)數據采集與顯示

利用安裝于各隔離電源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(shí)時(shí)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如圖5；

■ 故障報警

將各醫用隔離電源系統出現的各類(lèi)故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、超溫故障以及接線(xiàn)斷線(xiàn)故障等信息進(jìn)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(lèi)型、監測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監控系統的聲光報警系統，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動(dòng)消除。

■ 遠程參數設置和查詢(xún)

通過(guò)系統，可根據要求遠程調整和設置各醫用隔離電源系統中絕緣監測儀的各類(lèi)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如圖6。

■ 圖形顯示功能：

系統可以以曲線(xiàn)的形式，顯示各套隔離電源系統的絕緣狀況、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(jìn)行維護和保養。

7.3 產(chǎn)品選型

醫用 IT 系統絕緣監測及故障定位產(chǎn)品

4.結束語(yǔ)

醫療IT系統的可靠性和安全性決定了其設計要嚴格遵循國標的規定。對于醫療場(chǎng)所供電的其他要求，例如供電電源的切換時(shí)間要求，在JGJ16—2008《民用建筑電氣設計規范》條文說(shuō)明與BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附錄B中有詳細的要求。需要提及的是，《民用建筑電氣設計規范》條文說(shuō)明中的內容更詳盡，在設計中，我們要依據《民用建筑電氣設計規范》的要求進(jìn)行設計。

【參考文獻】

[1] 范麗麗，醫療IT系統的設計與應用

[2] 安科瑞醫療隔離電源監控系統設計與應用圖集.2018.9版

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版