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IT系統(tǒng)在二類場所的應(yīng)用

時(shí)間:2014-06-05 15:07:01來源:吳海英

導(dǎo)語:?在醫(yī)療二類場所,病人接觸的設(shè)備多為單相,所以采用單相隔離變壓器供電,醫(yī)療二類場所中的三相大型醫(yī)療儀器,使用時(shí)一般不與病人直接接觸,因?yàn)槿郔T系統(tǒng)中如果出現(xiàn)單相接地故障,非故障相的對(duì)地電壓將升高到對(duì)地額定電壓的1.7倍,因而具有對(duì)地故障擴(kuò)大的危險(xiǎn),所以應(yīng)慎用三相IT系統(tǒng)。盡量采用單相隔離變壓器供電。

1TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)供電特點(diǎn)

1.1TN-S系統(tǒng)

如圖1所示,在醫(yī)院供電中通常會(huì)采用TN-S系統(tǒng),即電源的中性點(diǎn)直接接地,電氣裝置所有的外露可導(dǎo)電部分和外界可導(dǎo)電部分與中性線連通,在TN-S系統(tǒng)中中性線(N線)和保護(hù)線(PE線)是分開的。設(shè)備的外殼雖然采用保護(hù)接地,當(dāng)設(shè)備發(fā)生漏電時(shí),仍有微電流流過人體。尤其在手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等特殊地方,因病人在麻醉狀態(tài)下失去或降低防衛(wèi)能力,各種電極、傳感器或者管道直接插入人體內(nèi),在這種情況下,如果有10μA的電流直接流過病人心臟,就會(huì)造成病人觸電死亡。另外,在TN-S系統(tǒng)中會(huì)采用30MA的漏電流保護(hù)器,如果有漏電流,斷路器會(huì)動(dòng)作,從而影響供電的連續(xù)性。

  

圖1TN-S漏電示意圖

1.2IT系統(tǒng)

醫(yī)院二類場所采用IT系統(tǒng)供電,如圖2所示,隔離變壓器次級(jí)采用不接地的方式。首先可以防止其它供電回路中的漏電流通過接地線竄入醫(yī)療電氣設(shè)備中對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅。另外,一旦IT系統(tǒng)所接負(fù)載出現(xiàn)對(duì)地故障時(shí),因與電源端不能構(gòu)成回路,只產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流,極大地避免了電流對(duì)病人的傷害,從而保護(hù)了病人的安全。如果在手術(shù)的過程中出現(xiàn)絕緣故障的時(shí)候,可先把手術(shù)做完,再通知電氣維護(hù)人員進(jìn)行故障排查。

圖2 IT系統(tǒng)接線示意圖

2IT系統(tǒng)主要元器件

本項(xiàng)目采用的是安科瑞醫(yī)療IT隔離電源系統(tǒng),其主要設(shè)備是隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、電源模塊、電流互感器、報(bào)警與顯示儀、信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀。如圖3所示

 圖 3 醫(yī)療IT系統(tǒng)的構(gòu)成

 2.1隔離變壓器

AITR隔離變壓器是專門用于醫(yī)療場所的隔離變壓器,初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間采用了雙重絕緣處理,并設(shè)計(jì)了靜電屏蔽層,最大程度減少了兩繞組之間的電磁干擾。繞組內(nèi)安裝了PT100溫度傳感器,可用于監(jiān)測繞組溫度。隔離變壓器整體采用真空侵漆處理,增加了機(jī)械強(qiáng)度并具有抗腐蝕作用??赏ㄟ^絕緣監(jiān)視儀對(duì)變壓器溫度進(jìn)行檢測并發(fā)出超溫報(bào)警。另外,產(chǎn)品還采用了低溫升和低噪聲設(shè)計(jì),使其具有很好的溫升性能和很低的噪聲。IT配電系統(tǒng)如圖4所示。

  

圖4 IT配電系統(tǒng)

在醫(yī)療二類場所,病人接觸的設(shè)備多為單相,所以采用單相隔離變壓器供電,醫(yī)療二類場所中的三相大型醫(yī)療儀器,使用時(shí)一般不與病人直接接觸,因?yàn)槿郔T系統(tǒng)中如果出現(xiàn)單相接地故障,非故障相的對(duì)地電壓將升高到對(duì)地額定電壓的1.7倍,因而具有對(duì)地故障擴(kuò)大的危險(xiǎn),所以應(yīng)慎用三相IT系統(tǒng)。盡量采用單相隔離變壓器供電。

2.2絕緣監(jiān)視儀

AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀是一款高性能的絕緣監(jiān)測裝置,專用于醫(yī)療IT系統(tǒng)中,用于監(jiān)測IT系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀態(tài),其中變壓器負(fù)荷監(jiān)視響應(yīng)值為2.1~50A,絕緣監(jiān)視響應(yīng)值可調(diào)范圍為50~999kΩ。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí),能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒工作人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。產(chǎn)品具有豐富的顯示與報(bào)警指示功能,界面友好,操作方便。有如下功能:

(1)具有對(duì)被監(jiān)測IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障報(bào)警功能;

(2)能實(shí)時(shí)監(jiān)測與被測系統(tǒng)連線斷線故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障,并在故障發(fā)生時(shí)給出報(bào)警指示;

(3)繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)警指示等多種故障指示功能;

(4)采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線通訊技術(shù),與外接報(bào)警和顯示儀、上位機(jī)管理軟件通訊,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控IT系統(tǒng)的運(yùn)行狀況;

(5)具有事件記錄功能,能夠記錄報(bào)警發(fā)生的時(shí)間和故障類型,方便操作人員分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況,及時(shí)消除故障。

(6)支持絕緣故障定位功能(AIM-M200具有此功能),能與絕緣故障定位裝置共同實(shí)現(xiàn)故障定位,并顯示定位結(jié)果。

2.3外接報(bào)警顯示儀

外接報(bào)警與顯示儀是一款采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線通信技術(shù)的遠(yuǎn)程顯示和聲光報(bào)警裝置。能夠?qū)崟r(shí)顯示AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀當(dāng)前絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率等監(jiān)測數(shù)據(jù),并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。也可以通過AID系列報(bào)警與顯示儀遠(yuǎn)程設(shè)置AIM-M系列醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀的報(bào)警閾值。AID系列報(bào)警與顯示儀根據(jù)安裝方式和顯示方式的不同共有AID100、AID120和AID200三個(gè)型號(hào)。該裝置可安裝于手術(shù)室或重癥監(jiān)護(hù)室內(nèi)的信息控制面板上,以便于醫(yī)護(hù)人員了解隔離電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,以及系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的故障類型。

可安裝于手術(shù)室、護(hù)士站等場所。

2.4專用電源

直流穩(wěn)壓電源可同時(shí)為醫(yī)用智能絕緣監(jiān)測儀、測試信號(hào)發(fā)生器、絕緣故障定位儀和集中報(bào)警與顯示儀等儀表提供直流24V電源。該電源功率大、電壓輸出穩(wěn)定、紋波小、耐壓等級(jí)高等特點(diǎn),安裝方便,

2.5電流互感器

AKH-0.66P26型電流互感器是與AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護(hù)型電流互感器,最大可測電流為50A,變比是2000:1,電流互感器采用螺絲直接固定的方式裝于機(jī)柜內(nèi)部,二次側(cè)通過接線柱引出,安裝和使用方便。配合絕緣監(jiān)視儀對(duì)醫(yī)用隔離變壓器的負(fù)荷情況進(jìn)行檢測。

2.6測試信號(hào)發(fā)生器

ASG100測試信號(hào)發(fā)生器采用32位微處理器芯片和高精度的信號(hào)產(chǎn)生電路,實(shí)現(xiàn)特定測試信號(hào)的產(chǎn)生。當(dāng)被監(jiān)測的IT系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí),能及時(shí)啟動(dòng)并產(chǎn)生測試信號(hào),配合絕緣故障定位儀實(shí)現(xiàn)絕緣故障定位。

2.7故障定位儀

AIL100-4/AIL100-8絕緣故障定位儀采用高靈敏度互感器配合高精度的信號(hào)檢測電路,檢測ASG100測試信號(hào)發(fā)生器注入系統(tǒng)中的信號(hào),準(zhǔn)確定位絕緣故障所在的回路。其中AIL100-4絕緣故障定位儀能定位4個(gè)回路的絕緣故障,AIL100-8絕緣故障定位儀能定位8個(gè)回路的絕緣故障。

3IT系統(tǒng)在項(xiàng)目中的應(yīng)用

在本次項(xiàng)目中,共有15間手術(shù)室、30張重癥監(jiān)護(hù)病床及相關(guān)二類場所采用IT系統(tǒng)供電。每間手術(shù)室設(shè)置一套10kVA隔離電源系統(tǒng),30張重癥監(jiān)護(hù)病床根據(jù)每個(gè)病床2kVA的最大容量考慮,30張重癥監(jiān)護(hù)病床一共設(shè)置8套8kVAIT監(jiān)測系統(tǒng),手術(shù)室的配電系統(tǒng)圖如圖5所示,重癥監(jiān)護(hù)室系統(tǒng)圖如圖6所示


 圖 5 IT系統(tǒng)在手術(shù)室配電系統(tǒng)圖

 圖 6 IT系統(tǒng)在重癥監(jiān)護(hù)室配電系統(tǒng)圖

 IT系統(tǒng)設(shè)備需要滿足的要求:

(1)隔離變壓器對(duì)地泄露電流和外護(hù)物的泄漏電流均不應(yīng)超過0.5mA;醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相隔離變壓器,隔離變壓器額定輸出容量不應(yīng)小于0.5kVA,但不應(yīng)超過10kVA。

(2)絕緣監(jiān)視儀交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為200kΩ,測試電壓不應(yīng)大于直流25V,即使在故障情況下,其注入電流的峰值不應(yīng)大于1mA,在絕緣電阻小于50kΩ時(shí),應(yīng)發(fā)出絕緣故障指示。

(3)報(bào)警與顯示儀應(yīng)裝設(shè)在手術(shù)室內(nèi)的情報(bào)面板上或者護(hù)士站內(nèi),以便醫(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視。在絕緣電阻小于50kΩ時(shí),音響報(bào)警動(dòng)作,提醒工作人員處理相關(guān)故障。當(dāng)故障被清除后,系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常。

(4)對(duì)于手術(shù)室,每個(gè)房間應(yīng)配有獨(dú)立的IT系統(tǒng),主要儀器用電插座、無影燈、吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器。

(5)柜體以及IT系統(tǒng)的用電設(shè)備的外殼應(yīng)可靠接地,

總之,IT系統(tǒng)不但滿足了我國《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)2類醫(yī)療場所必須使用醫(yī)療IT系統(tǒng)的要求,而且充分保障了患者和醫(yī)務(wù)人員的安全和醫(yī)療設(shè)備的安全使用,所以IT系統(tǒng)在我院新區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]GB16895.24-2005\IEC60364-7-710:2002,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).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[S].

[2]JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范.12.8醫(yī)療場所的安全防護(hù)[S].

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