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淺談IT系統(tǒng)在醫(yī)療配電場所的應(yīng)用
點擊次數(shù)：950 更新時間：2020-07-06

王蒙蒙
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：針對醫(yī)院對電力系統(tǒng)有很高的要求及使用特點，論述了醫(yī)院醫(yī)療場所的劃分以及不同場所的不同類型的電力系統(tǒng)；詳細介紹了醫(yī)療IT系統(tǒng)和特點、（隔離電源）設(shè)備、剩余電流（漏電流）監(jiān)視設(shè)備的應(yīng)用，以及IT設(shè)備選擇時應(yīng)注意的事頂。
關(guān)鍵詞：IT糸統(tǒng)     醫(yī)療場所    應(yīng)用
1 概述
       醫(yī)院建筑物是一個救助病人的特殊場所無論其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還是醫(yī)療設(shè)備都必須滿足醫(yī)患雙方治療、康復(fù)和安全的要求。在其建筑電氣方面，標GB16895.24-2005標準對醫(yī)院的各個醫(yī)療場所按用電的安全等級進行了劃分同時針對不同的醫(yī)療場所了不同的電力系統(tǒng)。
       按照標GB16895.24-2005標準，醫(yī)療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。其中在醫(yī)療0類和1類場所中，由于醫(yī)療設(shè)備斷電不會對患者或診斷造成危害，因此可使用 TN-s系統(tǒng)，須配備剩余電流保護設(shè)備(BCD)，在發(fā)生對地漏電故障時，故障回路可及時斷開 同時可安裝剩余電流監(jiān)視設(shè)備（RCM）監(jiān)視系統(tǒng)各回路的漏電流數(shù)值，在RCD動作之前即能輸出報警信號避免負載回路斷電事故。在醫(yī)療2類場所中，醫(yī)療設(shè)備的斷電將對患者構(gòu)成危害，甚至是生命的威脅，因此必須使用| T系統(tǒng)，即使發(fā)生接地故障，系統(tǒng)也不會發(fā)生漏電、失電 從而保證2類場所內(nèi)病人的安全和維持病人生命的診療設(shè)備的持續(xù)運行。

 

 

2 醫(yī)療IT系統(tǒng)功能及特點
       隔離電源系統(tǒng)<即IT系統(tǒng)>，又叫中性點不接地的配電系統(tǒng)。在IT系統(tǒng)中，系統(tǒng)中性點對地*隔離，系統(tǒng)負載中的導(dǎo)體和無負載電流經(jīng)過的導(dǎo)電部分經(jīng)接地保護線接地。在IT系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)單相接地故障，對地漏電流只能經(jīng)過系統(tǒng)泄露電容對系統(tǒng)相線構(gòu)成回路，而系統(tǒng)泄露電容引起的容抗總是遠遠大于TN系統(tǒng)中的接地電阻，因此IT系統(tǒng)中的斷路器不會因接地電流的存在而引起過電流而動作，從而保證系統(tǒng)能帶故障運行。
       醫(yī)療IT系統(tǒng)設(shè)置在醫(yī)療2類場所的作用 
       （1）隔離電源系統(tǒng)即中心點不接地系統(tǒng)，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(nèi)部的直接漏電，從根本上杜絕產(chǎn)生微電擊醫(yī)療事故的危險；
       （2）防止接地系統(tǒng)內(nèi)的漏電流竄入某些與病人連接的醫(yī)療電氣設(shè)備的對地回路； 
       （3）當供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)個對地漏電故障時，不會導(dǎo)致斷路器或熔斷器動作，保證供電的可靠性。同時，絕緣監(jiān)視儀報警，提示故障類型，以便維修人員及時修復(fù)；
       （4）降低了對地漏電流，從而提高了防火安全性 
       （5）目前標準GBI 6895.24-2005規(guī)定中心手術(shù)部所有手術(shù)室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護室、心臟導(dǎo)管及造影室等須配置隔離電源系統(tǒng)。

 

 

       3 選擇設(shè)備時應(yīng)注意的事項
醫(yī)院在選擇IT設(shè)備時，應(yīng)參照相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求，其中： 
       （1）《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》在14.7.6.3 中規(guī)定：在電源突然中斷后，有招致重大醫(yī)療危險的場所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng)）的供電方式"，14.2.8中規(guī)定“IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警系統(tǒng)或顯示裝置";
       （2）《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》在8.3.1.3中規(guī)定'潔凈手術(shù)部用電應(yīng)從本建筑物配電中心專配供給。根據(jù)使用場所的要求主要選用TN-s系統(tǒng)和IT系統(tǒng)兩種形式"；8.3.2.3中規(guī)定“潔凈手術(shù)室內(nèi)的電源宜設(shè)備漏電檢測報警裝置";

 

 

       （3）標準《建筑物電氣裝置7一710 部分：特殊裝置或場所的要求一醫(yī)療場所 GB16895．24一2005》在710.413.1.5中規(guī)定在2類醫(yī)療場所（即手術(shù)室、ICU）內(nèi)，醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)該用于維持生命的、外科手術(shù)的和其它位于患者區(qū)域"內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路。IT系統(tǒng)應(yīng)配置一個符合規(guī)范要求的絕緣監(jiān)視儀。 
       該規(guī)范規(guī)定了IT系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品（包括隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀以及外接報警顯示）的技術(shù)指標和要求。其中隔離變壓器的技術(shù)指標為變壓器應(yīng)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，空載時出線繞組測得的對地泄漏電流和外護物的泄漏電流均不應(yīng)超過0.5mA。
       （2）用于移動式和固定式設(shè)備的醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相變壓器，其額定輸出容量不應(yīng)小于 0.5KVA.但不應(yīng)超過10KVA。
       （3）變壓器應(yīng)緊靠醫(yī)療場所安裝，可在其內(nèi)或其外，而且要安裝在柜內(nèi)或外護物內(nèi)以免被無意地接觸其帶電部分。
        （4）變壓器的二次側(cè)額定電壓Un不應(yīng)超過交流250V。
       絕緣監(jiān)視儀的技術(shù)指標為：
       （1）絕緣監(jiān)視儀需符合IEC61557-8并滿足下列規(guī)定要求 ：
       （2）交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為100K Q；測試電壓不應(yīng)大于直流25V； 
       （3）即使在絕緣電阻降至50 K Q時，應(yīng)發(fā)出信號。應(yīng)配置試驗此功能的器具；
       （4）絕緣監(jiān)視儀要求監(jiān)測醫(yī)療IT變壓器的過負荷和過熱。
外接報警顯示的技術(shù)指標為：對于每個醫(yī)療IT系統(tǒng)，配備有下列組件的聲光報警系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)在適當?shù)牡胤揭员汜t(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)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，一只黃燈亮。應(yīng)不能消除或斷開這個亮燈指示；當絕緣電阻下降到小整定值時，音響報警動作。該音響報警可以解除，當故障被清除恢復(fù)正常后，黃色信號燈應(yīng)熄滅。

 

 

       目前在各大醫(yī)院使用較多的是德本德爾IT系統(tǒng)其包括ES710系列單相隔離變壓器、107TD47絕緣監(jiān)視儀、STW2電流互感器、AN450儀器電源和MK2007CBMCN外接報警顯示。其產(chǎn)品特點為:
       （1）德本德爾ES710系列隔離變壓器符合標的技術(shù)要求。具備10KVA以下各種規(guī)格的變壓器具有噪聲低、對地漏電流小、啟動浪涌電流小等點。同時變壓器內(nèi)置了兩個溫度芯子當變壓器超溫時，可在絕緣監(jiān)視儀上輸出報警信號。同時作為手術(shù)室IT系統(tǒng)的電源，連續(xù)不間斷運轉(zhuǎn)時間長，符合并高于隔離變壓器技術(shù)指標，其質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)受了長時間實際應(yīng)用的考驗。
       （2）107TD47絕緣監(jiān)視儀具備絕緣故障報警過負荷報警、超溫報警斷線報警和自身故障報警等五項報警。其中絕緣監(jiān)視采用本德爾公司的技術(shù)，自適應(yīng)脈沖信號(AMP)測量法，在系統(tǒng)和地之間疊加一個自適應(yīng)的脈沖信號，該信號能根據(jù)系統(tǒng)的對地電容和系統(tǒng)內(nèi)負載的頻率變化而自動改變測量脈沖的幅度和寬度，從而消除由系統(tǒng)內(nèi)連接的各種醫(yī)療電氣設(shè)備帶來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(nèi)部顯示絕緣監(jiān)視儀的各種測量數(shù)據(jù)，報警時能發(fā)出聲光報警信號。MK2007CBM-CN 與107TD47絕緣監(jiān)視儀通過RS485接口進行數(shù)字通信，可進行多點顯示和集中顯示。同時還可以通過網(wǎng)關(guān)對進行整個醫(yī)院建筑物內(nèi)的所有IT系統(tǒng)進行整體監(jiān)控和管理。
       除了絕緣監(jiān)視技術(shù)外，德本德爾公司還能通過EDS474系統(tǒng)在線查找絕緣故障發(fā)生的回路。EDS474系統(tǒng)與醫(yī)療|T電源系統(tǒng)內(nèi)的絕緣監(jiān)視儀107TD47一起工作，當絕緣監(jiān)視儀探測到絕緣故障后，EDS474系統(tǒng)即自動開始故障定位。 PGH474周期性地送出一個特殊的測試電流，測試信號從故障測試儀經(jīng)火線流入絕緣故障部位 這個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，后通過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(tǒng)的響應(yīng)靈敏度為0.5毫安。
       具備了完整的絕緣監(jiān)視和絕緣故障定位技術(shù)，不僅能保障醫(yī)療2類場所電力供應(yīng)的持續(xù)性，保護病人免遭醫(yī)療漏電事故的傷害，并指示出帶絕緣故障的醫(yī)療電器設(shè)備，提醒醫(yī)護人員對漏電設(shè)備進行及時地維護保養(yǎng)，避免繼續(xù)在病人身上使用，這在目前我醫(yī)療設(shè)備周期性檢測還沒有十分完善的情況下，無疑又是對病人的一大福音。
       4 醫(yī)療 IT 系統(tǒng)在實際工程中的應(yīng)用
       根據(jù)標CBI 6895 24-2005刀EC60364-7-710標準和未出版的綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范醫(yī)療}T系統(tǒng)須應(yīng)用于醫(yī)療2類場所，即中心手術(shù)部的所有手術(shù)室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護室 (ICU)及心臟導(dǎo)管和造影室等。
針對手術(shù)室、搶救室及心臟導(dǎo)管和造影室 標規(guī)定每個房間應(yīng)配有獨立的隔離電源系統(tǒng)。主要儀器用電插座、無影燈、多功能吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器照明燈帶、觀片燈、電動門等用電回路可以不通過隔離變壓器。隔離變壓器容量設(shè)計可按用電負荷計算來確定。
手術(shù)室通過隔離變壓器供電的回路一般可按四或五路輸出來設(shè)計:無影燈一路；多功能吊塔一路；墻面儀器插座至少按兩路考慮；通常還會設(shè)計一路備用回路。（手術(shù)室內(nèi)的380V插座一般不用接入隔離電源系統(tǒng)。）
針對各類重癥監(jiān)護室(ICU)，應(yīng)按照各床位配備的電氣設(shè)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床自身所需啟動容量(4床)：2400W（600W/床）；
       （2）ICU用電設(shè)備容量（4床）：2000W (500W/床）；
       （3）ICU20％備用電量（4床）： 880W （220W/床）。
       ICU室總?cè)萘浚?床）為5280W，即平均每 4床配一套隔離電源系統(tǒng)。
       應(yīng)使用隔離電源供電的設(shè)備列舉如下：、恒溫培養(yǎng)、透析設(shè)備、病人監(jiān)護設(shè)備、回頻外科設(shè)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(diào)節(jié)器等進入人體的、實時監(jiān)控的或維持生命的醫(yī)療電氣設(shè)備。
隔離電源系統(tǒng)的系統(tǒng)配置為：
       （1）ES710/  單相隔離變壓器1臺；
       （2）107TD47絕緣監(jiān)視儀1臺； 
       （3）STW2電流互感器1個；
       （4）AN450儀器穩(wěn)壓電源1臺； 
       （5）MK2007/MK2418外接報警顯示單元1個。
       其中，隔離變壓器可安裝于配電柜內(nèi)、夾層內(nèi)或吊頂上。絕緣監(jiān)視儀、穩(wěn)壓電源、電流互感器可安裝在配電箱內(nèi)，外接報警顯示可安裝于情報面板上。

 

       5 剩余電流（漏電流）監(jiān)視設(shè)備的應(yīng)用
       由于我們通常在醫(yī)療0類和1類場所使用的剩余電流保護裝置(RCD)沒有剩余電流測量功能，不能顯示剩余電流的實際數(shù)值，當剩余電流達到動作值時會突然分斷，造成停電。在實際應(yīng)用中，90％以上的漏電故障是日積月累形成的，對漏電流進行長期監(jiān)視是防止RCD動作而突然停電的有效手段。因此，無論是發(fā)達還是我，在醫(yī)院越來越多地采用剩余電流監(jiān)視設(shè)備來監(jiān)視TN-s系統(tǒng)下游回路的剩余電流數(shù)值，在RCD動作之前就能判斷某一回路有絕緣下降的趨勢，避免RCD動作而造成停電。
       剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)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。以德本德爾的剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)為例其 RCM470系統(tǒng)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(jiān)視的回路上，測量系統(tǒng)各回路中的剩余電流數(shù)值，次級接入 RCM471-12剩余電流評估儀，當被監(jiān)視回路內(nèi)的剩余電流數(shù)值超過響應(yīng)值時，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(shù)值。RCM470系統(tǒng)的剩余電流測量數(shù)據(jù)可以在MK2430外接報警裝置中實時瀏覽也可通過網(wǎng)關(guān)接入電腦系統(tǒng)瀏覽或存儲，以便日后對測量數(shù)據(jù)進行分析，為系統(tǒng)維護提供科學(xué)的依據(jù)。
       但需要注意的是剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)所應(yīng)用的系統(tǒng)仍為TN-s接地供電系統(tǒng)不具有IT供系統(tǒng)的勢。只能檢測漏電狀況但不能抑制漏電狀況。剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)，可實現(xiàn)對每一監(jiān)測回路剩余電流的實時監(jiān)控，當測量值大于/等于報警響應(yīng)值時，發(fā)出聲光報警。
       綜上所述，參照新制定的標GB16895.24-2005/IEC60364-7-710標準，不但充分保障患者的醫(yī)療安全，還能保證醫(yī)療設(shè)備的-使用，具有很強的實用性。
       6 安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)介紹及選型
       6.1概述
       隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，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(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)院這一特殊場所的電氣設(shè)計，應(yīng)嚴格按照標準和規(guī)范要求，采用IT系統(tǒng)供電。
安科瑞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(shù)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。
       6.2 隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
       隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)用于集中監(jiān)控醫(yī)療大樓內(nèi)所有醫(yī)療２類場所醫(yī)療IT系統(tǒng)的運行狀況。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置在醫(yī)院電氣運行和維護人員的值班室內(nèi)，也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中，由專業(yè)的電氣人員進行監(jiān)控，一旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電氣維護人員也能在時間內(nèi)做出判斷，并根據(jù)現(xiàn)場情況進行處理。
       6.2.1 系統(tǒng)拓撲圖

 

 

       6.2.2軟件功能
       安科瑞隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設(shè)置和遠程自檢等多種功能，為醫(yī)院2類場所隔離電源系統(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(xiàn)場分布顯示
       系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)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(xiàn)場進行故障排查；
■ 實時數(shù)據(jù)采集與顯示
       利用安裝于各隔離電源系統(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(shù)。采集到的數(shù)據(jù)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
       將各隔離電源系統(tǒng)出現(xiàn)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(guān)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(shù)設(shè)置和查詢
       通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設(shè)置各隔離電源系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)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，顯示各套隔離電源系統(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)。
       6.3 產(chǎn)品選型

 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位產(chǎn)品

 

【參考文獻】
[1]邵建勛，IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用
[2]安科瑞醫(yī)療隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集.2018.9版

作者介紹：王蒙蒙，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事工業(yè)絕緣監(jiān)測的研發(fā)與應(yīng)用。