淺談醫用IT隔離電源柜的設計與應用

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】闡述潔凈手術室、ICU／CCU重癥監護室的配電系統方案，以及其內部器件組成和應用功能；介紹了AIM—M100絕緣監測儀的功能，以及系統方案應用的一些注意事項。

【關鍵詞】醫療fT系統；絕緣監測裝置；隔離電源系統

0引言

在醫院的供電系統中，對手術室、重癥監護室這類重要的場所(2類醫療場所)的供電，不僅要保證供電的可靠性，還要保證供電的安全性。為此，第7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫療場所)}~JGJ16。2008民用建筑電氣設計規范》中明確規定了這類醫療場所要采用可靠性和安全性較高的局部IT系統供電，并且系統中要裝絕緣監測裝置，實時的監測系統的絕緣情況。

1醫療場所分類及其供電要求

根據國家標準GB16895．24—2005／IEC60364—7—710：2002建筑物電氣裝置7—710部分：特殊裝置或場所的要求醫療場所，對醫療場所分為了3種類別(表1)，0類、1類*M2類場所。0類場所是指不需要和患者身體進行接觸的場所：例如門診室和按摩室等。

1類醫療場所是指醫療設備的接觸部件接觸軀體外部或者醫療設備的斷電不會對病人產生危害的場所例如病房和產房等。2類場所是指需要和病人體內進行接觸，并且斷電則有可能導致重大醫療事故的場所，例如潔凈手術室、ICU／CCU病房等。該場所需要充分考慮微電擊的危險和供電的持續性，不重要的供電回路可以采用TN或TT系統，重要的回路需要采IT系統供電，例如用于維持生命的、外科手術和其他位于“患者區域”內的醫療電氣設備和系統的供電回路。

2 GGF系列醫用隔離電源柜的特點和應用

安科瑞醫療IT系統隔離電源柜(見圖1)，通過內部AITR系列的隔離變壓器，將TN—S或TT系統變成IT系統，并根據需求輸出多個支路，以給手術室或ICU／CCU病房不同設備提供電源。由于A1TR系列隔離變壓器的繞組之間，以及各繞組與鐵芯之間都采用了加強絕緣處理，使得變壓器的絕緣強度遠遠高于國內外同類產品，另外變壓器采用H級的絕緣材料，

變壓器的溫升低。因而能可靠保障IT系統與TN或TT系統之間的安全隔離要求；IT系統安裝了安科瑞絕緣監測儀AIM—MIO0，能夠同時對IT系統對地的絕緣狀況、隔離變壓器的溫升，以及隔離變壓器的負載情況進行實時監測，從而能很好的保證IT系統供電的安全性和可靠性。

安科瑞GGF系列醫用隔離電源柜分為用于潔凈手術室隔離電源柜(GGF—O系列)~ICU／CCU重癥監護室隔離電源柜(GGF—I系列)。GGF一08醫用隔離電源柜的系統圖(以8kVA為例)如下：在圖2系統圖中，因為2類場所對供電的可持續性要求很高，在GB16895．24—2005建筑物電氣裝置第7—710部分：特殊裝置或場所的要求．醫療場所中明確規定了醫療2類場所的雙電源自動轉換時間需小于0．5s。所以根據現場安裝的需求，可以安置雙電源

自動切換裝置，其中一路連接專線供給的正常工作電源，另一路則為備用的應急電源。如果醫院現場具有手術室樓層配電柜，則隔離電源柜中可以不裝雙電源自動轉換裝置，可以直接從手術室樓層配電柜專線接入。在配電柜中通過InterpactINS負荷開關可以帶電分斷整個配電系統的電源。ADL3000多功能電能表可以對整個手術室的電壓電流進行實時的顯示。在

進線處也安裝了電涌保護器，可以起到對雷擊浪涌的保護。配電柜配電系統中分為TN—S系統和IT系統，其中TN S系統主要給潔凈手術室中非重要回路用電設備提供電源，并且在每條饋出回路中設置動作電流為30mA的漏電保護器提供接地故障保護；在回路中一路可以提供給潔凈手術室的無影燈電源，因無影燈一般內置隔離變壓器和絕緣監測裝置，則不需要增加漏電保護器；另外有一路提供AC380V的電源，主要供給潔凈手術室的三相用電設備，例如CT和MR等。其他的八路單相電源供給手術室的非重要用電設備，例如觀片燈、書寫臺、電動門和手術臺等電源。手術室重要回路則需要采用IT系統供電。根據現場的需求可以在IT系統的隔離變壓器之前接人在線式UPS，提供不問斷電源。當TN—S系統通過隔離變壓器，成為IT配電系統形式。在IT系統中，安裝了AIM—M100絕緣監測儀，主要對IT系統的系統對地電阻、變壓器的負荷電流和變壓器的初次級繞組溫度進行實時的測量。其中，測量變壓器的負荷電流和繞組溫度需要通過安裝在配電柜內部AKH0．66一P26型電流互感器和內置在隔離變壓器初次級的PTIO0熱敏電阻來測量的。另外通過安裝在中央控制面板電源等回路提供電源。

其中GGF—O系列醫用隔離電源柜的參數見表2。

GGF—I系列隔離電源柜主要用于ICU／CCU重癥監護室的供電系統，在系統圖中(圖3以6．3kVA為例)采用單獨IT系統給每個床位的吊塔提供電源。根據醫療現場對不間斷電源的要求，在變壓器總進線端預置接口，方便接入在線式UPS。重癥監護室里的電源需求主要集中在吊塔電源上，一般一個病床的吊塔電源容量在2000W左右，這樣就可以根據床位的多少來設置變壓器的容量和隔離電源系統的套數。在每條饋出路中也增加了C65H型斷路器，可以起到短路保護不帶過載保護的功能。其中GGF—I系列醫用隔離電源柜的參數見表3。

表3GGF-I系列醫用隔離電源柜技術參數

采用IT系統的潔凈手術室~HICU／CCU重癥監護室都需要有獨立的隔離電源系統。醫療場所采用圖4的配電方式：從圖中可以看出各個手術室和重癥監護室采用手術部與ICU總配電柜進行供電。各酉己電柜通過基于Modbus協議的RS485總線把系統的監測信息傳輸給醫院的中央監控系統的上位機軟件進行實時的處理。方便工作人員對監控系統進行集中監控和管理。

3 GGF系列醫用隔離電源柜應用注意事項

3.1為了降低醫療系統對地電容，醫用隔離電源柜應盡量放在使用場所附近，并且盡可能減少系統的容量，使用較少的系統配電回路支數，盡量縮短系統的配電線路長度。

3.2對于進行人體心臟手術或者與人體內部接觸的手術室，要充分做好防止電氣的措施。僅靠帶絕緣監測的IT系統是遠遠不夠的，還要做好局部等電位聯結，這樣使得保護區伸臂范圍以內所有可導電的部分都處于同一電位水平上。

4醫用隔離電源監控系統的選型與應用

4.1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，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

4.2應用場所

適用于醫院的手術室、各類重癥監護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫療二類場所的醫用隔離電源系統的遠程監控及自動化。

4.3系統架構

4.4系統功能

安科瑞IT配電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，為各類場所的IT配電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IT配電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IT配電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IT配電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IT配電系統的絕緣狀況、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。

4.5安科瑞產品功能和技術參數

	基于觸摸屏軟件設計，具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能
醫用隔離電源柜	GGF-I		三相進單相出，包含單套隔離電源系統
GGF-O	三相進三相、單相出，包含單套或者多套隔離電源系統
絕緣監測儀	AIM-M10

	為AID系列報警與顯示儀提供24V穩壓電源
HDR-60-24	為AIM-M200醫療智能絕緣監測儀、ASG150測試信號發生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報警與顯示儀提供24V穩壓電源
報警與顯示儀	AID10		出現絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警
AID120

	具有絕緣電阻、變壓器負荷率實時顯示功能；可遠程設置絕緣監測儀的報警閾值
AID150		采用RS485通訊，可遠程監測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監測儀和AIM-R100剩余電流監視儀的運行狀況，也可以遠程設置各類報警參數和遠程啟動儀表自檢。可實時監測與儀表通訊是否正常，并可記錄20條故障記錄
AID200

	采用CAN通訊，可與其他設備進行數據交互。配合測試信號發生器可實現故障定位功能	*多可定位4個支路
AIL150-8	*多可定位8個支路
電流互感器	AKH-0.66P26		與AIM系列絕緣監測儀配套使用的保護型互感器。*大可測電流為50A，變比為2000:1
醫用隔離變壓器	AITR3150		單相隔離變壓器，電壓變比為1：1，用于將TN-S系統轉換為IT系統	*大容量為：3150VA
AITR5000	*大容量為：5000VA
AITR6300	*大容量為：6300VA
AITR8000	*大容量為：8000VA
AITR10000	*大容量為：10000VA
剩余電流監測儀	AIM-R100

	12路剩余電流監測，1路繼電器輸出，事件記錄，點陣LCD顯示，RS485/ModBUS通訊，報警范圍6mA~1A
剩余電流互感器	AKH-0.66/L-20		與AIM-R100剩余電流監測儀搭配使用的剩余電流互感器

5結語

結合本文介紹的GGF系列醫用隔離電源柜在醫療2類場所的應用，隨著醫院設施逐步的現代化及設計人性化要求，帶有絕緣監測裝置的IT配電系統將更加普遍的應用于醫療場所，相應的也需要根據不同的醫療場所來設計不同的配電系統解決方案，來滿足市場需求。特別是醫療2類場所，對配電系統的安全性和可靠性將有更高要求。所以開發這些場所的配電系統具有很好的現實意義!

參考文獻

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2.王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗(2版)[M].北京：中國電力出版社，2007

3.陳日鋮,江中偉,胡海霞.醫用隔離電源柜的設計與應用

4.安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

審核編輯 黃宇