安科瑞 簡婷  

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

摘 要: 本文結合某綜合醫院住院樓設計實例，探討醫療場所IT系統設置要求、供電設計方案與設備選型及醫療場所IT系統的接地與運用。

關鍵詞: IT系統 2 類醫療場所 隔離變壓器 絕緣監視器 外接報警系統 測試單元 IT系統接地

1 序言

我國低壓配電系統的接地型式可分為TN、TT、IT 三種系統，目前國內大型綜合醫院配電系統的接地形式多采用TN 系統。該系統接地故障多為金屬性短路。因故障電流較大，使斷路器等過電流保護裝置動作，造成停電。顯然TN系統不能滿足醫院中一些重要場所對不間斷供電的使用要求。同時隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，電流對病人構成的潛在威脅也遠遠大于以前，尤其是病人在手術中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入病人體內，如有極其微弱的漏電流直接流過病人的心臟，就會導致病人觸電身亡，在醫學上稱為微電擊。因此，醫院這一特殊場所的漏電保護及相關要求在設計規范中已非常嚴格、明確。

通常IT系統應符合下列基本要求 ：

1. 在IT 系統中，所有帶電部分應對地絕緣或配電變壓器中性點應通過足夠大的阻抗接地。電氣設備外露可導電部分可單獨接地或成組地接地；
2. 電氣設備的外露可導電部分應通過保護導體或保護接地母線、總接地端子與接地極連接 ；
3. IT系統必須裝設絕緣監視及接地故障報警或顯示裝置 ；
4. 在無特殊要求的情況下，IT 系統不宜引出中性導體。因此，IT 系統中包括中性導體在內的任何帶電部分嚴禁直接接地 ；IT 系統中的電源系統對地應保持良好的絕緣狀態。

2 醫療場所 IT 系統設置要求

根據建筑物電氣裝置第7-710 部分《特殊裝置或場所的要求-醫療場所》（GB 16895.24-2005）[1](以下簡稱《特殊醫療場所規范》) 將醫療場所按使用接觸部件所接觸的部位及場所分為0、1、2 三類，各類應符合下列規定：

0 類醫療場所：不使用接觸部件的醫療場所, 如醫院的門診室、候診室、按摩室等。

1 類醫療場所 ：接觸部件接觸軀體外部及除2 類場所規定外的接觸部件侵入軀體的任何部分。如醫院的病房、產房、X光室等。

2 類醫療場所 ：將接觸部件用于諸如心內診療術、手術室以及斷電（故障）將危及生命的重要**的醫療場所。如醫院的手術室、心臟導管插入室、重癥監護室（ICU）、心臟監護室(CCU)、血管造影檢查室等。

《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16-2008）[2]( 以下簡稱《民規》) 對醫療場所類別的劃分也有明確規定，詳見表1 所示 ：

2.1 醫療 IT 系統的組成

醫療IT 系統主要由三部分組成 ：醫用隔離變壓器、絕緣監視器及外接報警顯示和測試單元。

世界各國普遍采用帶絕緣監視裝置的醫療IT 系統（隔離電源），即采用不接地電源系統為2 類醫療場所供電。

醫用隔離電源，簡言之就是隔離變壓器和絕緣監視儀以及報警終端放在一起。供電原理是利用隔離變壓器把TN供電變成不接地的IT 供電，為了保證系統的長期穩定性，應加上絕緣監測儀對整體的絕緣水平進行在線的實時檢測。

既然規范對醫療場所設置IT系統有了較明確的規定，但只有設計者能夠正確理解并充分認識到醫療場所選用IT 系統的必要性和特殊性，才能合理運用。

2.2 醫療場所選用IT系統的優點

    醫療場所選用IT系統的優點主要體現在以下三個方面 ：

1. IT隔離電源系統因降低了接觸電壓和電網對地漏電流（有效控制對心臟的直接漏電流），故人身觸電危險被降低到小程度。

眾所周知，當用電設備對人體心臟直接漏電大于10μA 時，會造成對病人的微電擊事故。而一般在通用建筑中采用的剩余電流漏電保護器RCD、漏電斷路器 ELCB 等對地漏電保護開關，其動作響應值是mA 級的（如 ：30mA），遠遠不能滿足醫療領域的需要。 因此，現在國際上對醫療領域中的手術室、重癥監護室(ICU)、心臟監護室(CCU) 等重要場所通常采用局部“中性線不接地供電系統”（即“IT 系統”或稱“隔離電源系統”）供電。通過單相0.5kVA-10kVA的隔離變壓器給這些場所供電，首先可以防止其他供電回路中的漏電流通過接地線竄入手術室及重癥監護室(ICU)、心臟監護室(CCU) 的醫療電器設備上對病人的**構成威脅。

另外，一旦隔離電源上所接的負載（如各種醫療電器設備）出現對地故障，因對地不構成回路，只能產生一個很小的容性漏電流，極大保護了病人免遭漏電流的傷害。

1. 當電網負載出現一個絕緣故障點時，不會引起電源開關動作（跳閘），保證了供電的連續性。

在醫療領域，某些場所對供電持續性要求很高，故設計成兩路（甚至三路）電源（供電系統）自動切換，以保證這些特殊場所的供電連續性。對于TN-S 系統如果在負載端出現相對地絕緣故障時，故障電流將經過電流中性點對地構成回路，從而形成一個較大的故障電流使上上等開關或熔斷器動作，導致供電中斷。而如果在這些特殊場所局部采用IT 配電系統時，因其電源中性點不接地，當負載端出現一點相對地絕緣故障時，因其對地不能構成回路，只會產生一個很小的容性漏電流，對人體不會產生危害，同時也不會導致開關或熔斷器動作，從而保證了手術室等重要場所供電的連續性（采用不接地IT系統供電，當一次接地故障時，發出聲光預報警信號）。

1. 降低了對地漏電流，故提高了防火**性。

3 醫療場所IT系統的供電設計方案及設備選型

在了解上述要求后，如何進行設計是大家需共同面對的問題，下面從筆者所設計的工程實例進行分析，供大家參考 ：國內某綜合醫院住院樓手術室配電設計如圖1所示。

主要設備選型 ：醫院內的三相大型醫療儀器，使用時一般不與病人直接接觸，可采用裝設快速、高靈敏度漏電斷路器的直接接地方式。但三相隔離變壓器要慎用，主要原因在于三相隔離系統(IT系統)中如出現單相接地故障,非故障相的對地電壓將升高到對地額定電壓的倍，因而具有對地故障擴大的危險,所以應盡量采用單相隔離電源系統。下面我們只談談單

圖1 手術室配電箱接線系統圖

4 醫療場所 IT 系統的接地

4.1 接地系統的選用

醫院的醫療場所和與其關聯的場所內不允許采用TN －C 接地系統，通常采用TN －S 可避免以上這些問題，而在手術室局部范圍內應采用IT 系統。一般電擊情況下，帶電導體與人體皮膚接觸，僅有很少部分通過心臟，所以通過人體總電流不超過30μA，就不會因發生心室纖顫而導致死亡。如果電流直接全部通過心臟，電流超過50μA 就有心室纖顫的危險而導致死亡。IEC 標準規定 ：醫療設備允許通過患者心臟的漏電電流正常狀態為10μA 以下，單一故障狀態為50μA 以下，相應地手術室內電位正常時為10mV，單一故障狀態為50mV。所以對特殊的醫療設備不宜采用漏電電流動作保護，而應采取防止微電擊的保護措

施，即采用醫療IT 系統。

5 安科瑞IT系統介紹

5.1 概述

隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，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，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于醫療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。

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室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供**、連續、可靠的供電解決方案。

5.2 醫用隔離電源系統

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類場所醫療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，由專業的電氣人員進行監控，一旦某套IT系統出現故障，電氣維護人員也能在**時間內做出判斷，并根據現場情況進行處理。

系統拓撲圖

5.3 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類場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：

■ 一次圖和現場分布顯示

系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；

■ 實時數據采集與顯示

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。采集到的數據實時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；

■ 故障報警

將各醫用隔離電源系統出現的各類故障，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、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，及時提醒相關人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動消除。

■ 遠程參數設置和查詢

通過系統，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。

■ 圖形顯示功能：

系統可以以曲線的形式，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行維護和保養。

5.4安科瑞醫用IT系統四件套選型

醫用IT系統絕緣監測產品（四件套）包括AITR S系列醫用隔離變壓器、AIM-M10醫療智能絕緣監測儀、AKH-0.66P26電流互感器和AID系列（AID10、AID150）外接報警與顯示儀等，產品如圖5所示。

圖5 醫用IT系統絕緣監測產品（四件套）

6 結束語

    綜上所述，在電流突然中斷后，在有可能導致重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。設計方式為 ：設一臺醫用隔離變壓器，在隔離變壓器的次級引出IT系統的電源，以防止產生接地故障電流。將IT 系統引入2 類醫療場所手術室、急救室、重癥監護室（ICU 病房）等，應設在醫務人員可以經常監視的位置，醫療IT 系統配電箱內設一套漏電檢測裝置（絕緣監視裝置），當單相接地故障時（一般當系統絕緣水平低于50kΩ 時）發出故障報警。同時，為防止微電擊應采取輔助等電位接地措施，在確保病人**的前提下不切斷電源，繼續進行手術。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會. GB16895.24-2005 建筑物電氣裝置- 特殊裝置或場所的要求- 醫療場所[S]. 北京: 中國標準出版社, 2005.

[2] 張寬、杜會陵，淺談醫療IT系統的供電與接地設計

[3] 安科瑞IT系統絕緣監測故障定位裝置及監控系統2020.01版

作者簡介：張娟，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為IT配電，郵箱: 2885050128@qq.com，手機：18701997519（同微信），QQ:2885050128