安科瑞電氣股份有限公司 張雙
摘要:
醫(yī)療電氣設備對安全可靠性要求較高,一些重要的醫(yī)用設備用于維持病人生命或持續(xù)介入治療、監(jiān)護,一旦斷電將造成較為嚴重的后果或損失。目前,醫(yī)用IT系統(tǒng)主要應用于諸如手術室、ICU/CCU重癥監(jiān)護室等重要的醫(yī)療2類場所,為這些場所的重要設備提供安全、可靠、連續(xù)的配電。
關鍵詞:IT系統(tǒng);醫(yī)療2類場所;
0:概述
隨著醫(yī)療電子電器技術的突飛猛進,醫(yī)院病房內(nèi)的病人和醫(yī)生已經(jīng)身陷電子儀器和設備的包圍之中。在醫(yī)院的特殊環(huán)境里,電流對病人構成潛在的危險。病人常常和各種電氣電子設備連在一起,皮膚的電阻可能被擊穿,而病人卻常因痛覺喪失失去或降低了防衛(wèi)功能。尤其是在手術中或麻醉狀態(tài)下,各種電極、傳感器或管道直接插入病人體內(nèi),這時如果有 10μA 的漏電流直接流過病人心臟,就會導致病人觸電身亡,這在醫(yī)學上被稱為微電擊。
同時,醫(yī)院手術室或 ICU、CCU 病房是對電力可靠性要求很高的場所,不管出現(xiàn)何種情況,都應最大程度保證其電力供應的連續(xù)性,否則,將會因維持生命的設備斷電導致病人有生命危險。
根據(jù)GB16895.24-2005所規(guī)定,醫(yī)療二類場所內(nèi),所用電力系統(tǒng)必須使用醫(yī)療隔離電源系統(tǒng),應用于維持生命的、外科手術的和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)醫(yī)療電氣設備和供電回路。
1:醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)
醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)(即醫(yī)用IT系統(tǒng)),又叫中性點不接地的配電系統(tǒng),系統(tǒng)負載中的導體和無負載電流經(jīng)過的導電部分經(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)泄漏電容對系統(tǒng)相線構成回路,而系統(tǒng)泄漏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)中的短路其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。
相對于TT、TN系統(tǒng),IT系統(tǒng)降低了接觸電壓和系統(tǒng)對地的泄漏電流,人身觸電的危險被降低到最小程度,降低了接觸電壓后,大大提高了事故預防能力,同時系統(tǒng)一旦出現(xiàn)第一個絕緣故障,不會出現(xiàn)電源跳閘,保證了供電的連續(xù)。民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGI/T 16-92)14.7.6.3規(guī)定,在電流突然中斷后,有招致重大醫(yī)療危險的場所,應采用電力系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng))的供電方式。
2:安科瑞醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的組成與功能
安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)適主要由圖1幾個模塊組成:
1) 醫(yī)用隔離變壓器
隔離變壓器是指輸入繞組與輸出繞組帶電氣隔離的變壓器,隔離變壓器用以避免偶然同時觸及帶電體,變壓器的隔離是隔離一次側(cè)二次側(cè)繞組線圈各自的電流保證在接地故障的情況下運行的連續(xù)性。隔離變壓器的變比通常是1:1。
2) 絕緣監(jiān)測儀
絕緣監(jiān)測裝置的任務是監(jiān)測相線與大地之間的絕緣電阻,當阻值低于設定值時發(fā)出報警提示。絕緣監(jiān)測裝置裝于隔離變壓器二次側(cè)出線與大地之間,在系統(tǒng)中施加測量電流,當系統(tǒng)絕緣電阻下降時,發(fā)出報警信號。
3) 電流互感器
互感器主要的功能是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或1A,均指額定值),以便實現(xiàn)測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng),以保證人身和設備的安全。
4) 外接報警顯示儀
外接報警顯示儀用來發(fā)出由配電柜內(nèi)由故障所引發(fā)的警報,提醒工作人員查看及排除問題
5)2.5 ACLP10-24,HDR-60-24電源模塊
ACLP10-24型直流電源為線性電源,其輸入端可直接接在隔離變壓器二次側(cè),輸出功率為3W,適合為單臺的AID150、AID120提供24V直流電源。HDR-60-24型為開關電源,輸出功率為60W,通常和AIM-M200等絕緣監(jiān)測儀和故障定位產(chǎn)品配套使用,為這些產(chǎn)品提供24V直流電源。模塊采用標準導軌式安裝,可以和絕緣監(jiān)測儀安裝在同一導軌上,安裝方便
3:系統(tǒng)應用方案
4: 醫(yī)用隔離電源使用的必要性
4.1 有效保障醫(yī)療設備的正常運行。
4.2 防止其他供電回路中的漏電流通過接地線竄入手術室、ICU、CCU等特殊場所的醫(yī)療設備上對病人的安全構成危險。
4.3 醫(yī)用隔離電源減少了各種醫(yī)療設備可能出現(xiàn)的對地故障。一旦隔離電源上所接的各種醫(yī)療設備出現(xiàn)對地故障,因其對地不能構成回路,所以只能產(chǎn)生一個很小的容性漏電流,極大地保護了病人免遭漏電流的傷害。
4.4 醫(yī)療設備發(fā)生絕緣故障時,因電源中性點不接地,當負載端出現(xiàn)第一點對地絕緣故障時,因其對地不能構成回路,只會產(chǎn)生一個很小的漏電流,不會導致保護裝置(如空開)動作切斷供電,手術室不會發(fā)生突然停電事故,從而相對的保證了手術室供電的連續(xù)性
4.5 醫(yī)用隔離電源降低了對地漏電流,故提高了防火安全性。
4.6 醫(yī)院在對醫(yī)療設備故障檢修維修時,經(jīng)常需要在通電狀態(tài)下接觸電路中的元器件或電路中的地線,而醫(yī)用 IT 系統(tǒng)不與大地形成回路,所以避免了觸電,極大地確保了維修人員的人身安全。
如上所述,醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院場所中的應用具有必要性。醫(yī)用 IT 系統(tǒng)在醫(yī)療環(huán)境中應用優(yōu)勢眾多,有效地確保了醫(yī)療場所的正常供電和電氣設備的正常運行。即使醫(yī)療電氣設備出現(xiàn)絕緣故障,其電源中性點與地面無連接,也只會產(chǎn)生微小漏電流,空氣開關等電路保護裝置也不會因此進行動作切斷供電,可避免手術室發(fā)生突然斷電事故,對醫(yī)院連續(xù)性供電、手術患者生命安全意義重大。醫(yī)療特殊場所使用呼吸機、除顫儀、麻醉機、透析設備、心肺機以及體外循環(huán)設備等對供電要求極為嚴格,因此必須使用連續(xù)配電系統(tǒng)。
5:注意事項
很多醫(yī)院在設計過程中為保證供電的可靠性對重點區(qū)域采用雙路電源末端切換的供電方式,外部采用兩路獨立的10kV電源由室外電纜埋地引至中壓配電室,兩路電源同時工作,互為備用。另設應急柴油發(fā)電機一臺,為特別重要負荷(手術區(qū)設備、ICU設備、病房設備帶、四層血液凈化空調(diào)、七層的透析設備、消防設備)供電,當兩路電源停電時發(fā)電機15s內(nèi)自啟動。整個供電系統(tǒng)采用了5臺1250kV A的干變及一臺1 250kW柴油發(fā)電機。正常停電狀況下供電連續(xù)不會遭到破壞,2類場所的用電設備還設置轉(zhuǎn)換時間小于0.5s的EPS (應急電源)作為備用電源。
即便如此,在負荷端出現(xiàn)相對地絕緣故障時,故障電流也會經(jīng)過電源中性點對地構成回路,從而形成一個較大的故障電流,使上一級斷路器或熔斷器動作,最終將導致斷電。而在采用了IT系統(tǒng)后,發(fā)生絕緣故障時,故障電流對地無法構成回路,只會產(chǎn)生一個很小的容性漏電流,同時電流不會導致上一級斷路器或熔斷器動作,保證了供電的連續(xù)性。
這種供電方式設一臺隔離變壓器,在隔離變壓器的次級引出IT系統(tǒng)的電源,以防止產(chǎn)生接地故障電流,同時可防止其他供電回路中的漏電電流通過接地線竄入2類場所的醫(yī)療設備。
6 結(jié)束語
安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)適用于醫(yī)用的手術室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要2類場所,能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電方案,保證了醫(yī)療機構用電安全。使用醫(yī)用隔離電源供電系統(tǒng)是保證醫(yī)療場所用電安全的關鍵,對于醫(yī)療場所的電氣安全有著重要的作用 。
參考文獻
[1].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 GB 16895.24-2005
[2].民用建筑電氣設計規(guī)范 JGJ 16-2016
[3].醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范 GB 50333-2013
[4].綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范 GB 51039-2014