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淺談醫(yī)療隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院配電系統(tǒng)應用分析
更新時間：2022-12-30點擊次數(shù)：3766次
淺談醫(yī)療隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院配電系統(tǒng)應用分析
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】根據(jù)醫(yī)療場所分類說明醫(yī)院尤其是 2 類 醫(yī)療場所的接地方案，分析醫(yī)療場所自動切斷電源措 施，提出校驗醫(yī)療 IT 系統(tǒng)配出回路長度；說明 RCD、RCM、IMD、IFLS 等的用途和范圍；就應急醫(yī) 院 2 類場所的配電方案進行探討。
【關鍵詞】醫(yī)院；接地；自動切斷電源；輔助等 電位聯(lián)結；醫(yī)用 IT 系統(tǒng)；
0 引言
國家建筑標準設計圖集 08SD706 - 2 《醫(yī)療場所電氣設計與設備安裝》（以下簡稱 《原圖集》）于 2009 年發(fā)布，彼時可依據(jù)的醫(yī)療場所專用設計規(guī)范 主要為 GB 16895. 24 - 2005 / IEC 60364 - 7 - 710：2002《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》。近10年來，隨著社會的發(fā)展，一大批醫(yī)院在新建、改擴建，以滿足人們?nèi)找驷t(yī)療服務需要。在此期間針對醫(yī)療場所的專用設計規(guī)范也陸續(xù)發(fā)布，如：JGJ 312 - 2013《醫(yī)療建 筑電氣設計規(guī)范》、GB 50333- 2013《醫(yī)院潔凈手術 部建筑技術規(guī)范》、GB 51039- 2014《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》等。同時可以看到 IEC 標準和英國 BS 標準針對醫(yī)療場所電氣設計、通用場所電氣安全的相關規(guī)范也在不斷 更新中，如：IEC 60364 - 7- 710： 2018 CDV《Low ? voltage electrical installations — Part 7 - 710：Requirements for special installations or locations — Medical locations》、 BS 7671： 2008 Amendment 3 ： 2015 《Requirements for Electrical Installations — Part 7：Special installations or locations — Section 710：Medical locations》 以及 IEC 60364 - 4 - 41：2017 《 Low ? voltage electrical installations — Part 4 - 41：Protection for safety—Protection against electric shock》等均已更新或正在更新中。在此基礎上新出版的國家建筑標準設計圖集19D706 - 2 《醫(yī)療建筑電氣設計與安裝》（以下簡稱《圖集》） 在 《原圖集》 的基礎上也作了更新。其中關于醫(yī)療場所的接地及安全防護內(nèi)容也參照國內(nèi)外新的相關標準、規(guī)范進行了更新、編制。本文就以下內(nèi)容進行討論：醫(yī)院的接地、醫(yī)療場所的自動切斷電源措施、醫(yī)療場所配電系統(tǒng)的監(jiān)控與保護、應急醫(yī)院 2 類場所的配電方案思考。
1 醫(yī)院的接地
1. 1 醫(yī)院醫(yī)療場所分類
國內(nèi)及歐洲的標準均將醫(yī)療場所分為 3 類，其定義為：a．0 類：不使用醫(yī)療電氣設備接觸部件的醫(yī)療場所；b．1 類：醫(yī)療電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi) （除 2 類醫(yī)療場所所述部位外） 接觸的醫(yī)療場所；c．2 類：醫(yī)療電氣設備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場所。
國內(nèi)各醫(yī)療標準及歐洲醫(yī)療標準對于以上 3 類醫(yī)療場所的定義與劃分基本一致，其簡要劃分見表 1。
注：根據(jù)我國的規(guī)范，手術輔助用房如術前準備室、術后復 蘇室、麻醉室等為 1 類醫(yī)療場所，而 IEC 的相關標準 （IEC 60364- 7 - 710：2018 CDV） 中將上述用房等歸為 2 類醫(yī)療場所。
1. 2 醫(yī)院的接地
a．醫(yī)院建筑的接地裝置宜優(yōu)先采用自然接地體，當采用人工接地體時，應采取有效的防腐措施。接地裝置承擔著保護性接地和功能性接地兩種功能， 應優(yōu)先考慮保護性要求。根據(jù) GB 16895. 3 - 2017/IEC 60364 - 5 - 54：2011《低壓電氣裝置 第 5 - 54部分：電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體》規(guī)定，接地極的材料和尺寸的選擇，應使其既耐腐蝕又具有適當?shù)臋C械強度。當利用自然接地導體時，應確保接地導體的可靠性，禁止利用可燃液體或氣體管道、供暖管道及供水管道做保護接地極。
b．醫(yī)院建筑低壓配電系統(tǒng)的接地型式宜采用TN - S 或 TT 系統(tǒng)，并采用共用接地和保護等電位聯(lián)結。此處所說的低壓配電系統(tǒng)的接地型式是由低壓配電系統(tǒng)主配電盤的出線端處開始考慮。以 TN 系統(tǒng)為例，由變壓器低壓側中性線套管引至主配電箱（柜）盤低壓母線的出線是PEN線，由主配電箱（柜）盤低壓母線的引出線再分為 N 線和PE 線。
c．醫(yī)院建筑內(nèi)由 IT 系統(tǒng)供電的設備金屬外殼接地應與TN - S 系統(tǒng)共用接地裝置。2 類醫(yī)療場所內(nèi)通常采用局部IT 系統(tǒng)，其余部位仍采用TN - S 系統(tǒng)，如為 IT 系統(tǒng)設單獨接地極，在同一場所內(nèi)將存在兩個相對獨立的接地裝置，兩個相對獨立的接地裝置之間可能存在電位差，這對人身安全不利，在 2 類醫(yī)療場所內(nèi)更不允許這種電位差的出現(xiàn)。
d．在 1 類及 2 類醫(yī)療場所內(nèi)，應做輔助等電位聯(lián)結，并將下列設備進行等電位聯(lián)結：① 保護接地導體 （PE 線）；② 外露可導電部分；③ 抗電磁干擾場的屏蔽物；④ 導電地板金屬網(wǎng)格；⑤ 隔離變壓器的金屬屏蔽層；⑥ 固定安裝的可導電但不用電的患者支撐物，諸如手術臺、理療椅和牙科治療椅，除非該設備要求與地絕緣。
e．等電位聯(lián)結母線應位于醫(yī)療場所內(nèi)或靠近醫(yī)療場所。在每個配電箱內(nèi)或附近應裝設附加的等電位聯(lián)結母線，應將輔助等電位導體和保護接地導體與該母線相連接。連接的位置應使接頭清晰易見，并便于單獨拆卸。上述要求是為了加強 2 類場所的輔助等電位聯(lián)結的可靠性，盡量減少其間距，從而降低這些部分與等電位聯(lián)結母線之間的電阻值。輔助等電位聯(lián)結的定義范圍包括在區(qū)域內(nèi)所有外露可導電部分 （包括插座的 PE 插孔） 之間、外露可導電部分與裝置外可導電部分之間均應相互連接。為此，該等電位聯(lián)結母線安裝在配電柜 （箱） 內(nèi)，有困難時 （例如已有的箱柜條件受限），則盡可能靠近箱柜。這種要求高于其他普通場所的常規(guī)做法是有道理的。
f．醫(yī)療場所內(nèi)的電子設備應設置等電位聯(lián)結，等電位聯(lián)結網(wǎng)絡可采用 S 型結構、M 型結構或 SM 組合型結構。
1.3 2類醫(yī)療場所的接地
2 類醫(yī)療場所低壓配電通常采用局部 IT 系統(tǒng) （醫(yī)用 IT 系統(tǒng)） 供電。以手術室為例，手術室的配電通常采用 TN - S （或 TT 系統(tǒng)） 加醫(yī)用 IT 系統(tǒng)共同供電的方式?！秷D集》提供了兩種醫(yī)用 IT 系統(tǒng)在手術室中的接地與等電位聯(lián)結方案。圖 1 是 《圖集》 提供的 IT系統(tǒng)接地方案（一）的簡化，僅畫出單相并縮減了部分TN 系統(tǒng)配電內(nèi)容，引自 BS 7671：2008 Amendment 3：2015。圖 2 是 《圖集》 提供的 IT 系統(tǒng)接地方案（二）的簡化，僅畫出單相并縮減了部分 TN 系統(tǒng)配電內(nèi)容，引自BS 7671：2018《Requirements for Electrical Installations IET Wiring Regulations Eighteenth Edition》。分析圖 1、圖 2，可以看出，兩方案主體相同，細節(jié)略有差異，其異同點見表 2。對于方案一、方案二的不同點，筆者認為其主要是基于等電位聯(lián)結范圍內(nèi)導體電阻的考慮。即：在2 類醫(yī)療場所內(nèi)，電源插座的保護接地導體端子、安裝設備的保護接地導體端子或任何外界可導電部
表 2 醫(yī)院手術室 IT 系統(tǒng)接地方案比較
Tab. 2 Comparison of IT system grounding plans for the operating room of hospitals
分與等電位聯(lián)結母線排之間的導體的電阻 （包括連接部分的電阻） 不應超過 0. 2 Ω ［1］。這一規(guī)定的目的是保證輔助等電位聯(lián)結的可靠性，故障防護時降低人的雙手承受的接觸電壓值［4］。以 IT 系統(tǒng)電源專用插座和非電手術臺金屬構架間為例，按上述等電位聯(lián)結電阻 ≤ 0. 2 Ω 的要求，其包含的聯(lián)結如下：
a．為 SEBT 至非電手術臺金屬構架聯(lián)結導體。
b．為方案一中：IT 電源配電箱 PE 端子至IT系統(tǒng)電源專用插座的聯(lián)結線 （PE 線）；方案二中：SEBT 至 IT 系統(tǒng)電源專用插座的聯(lián)結線。
c．為 SEBT 至 IT 電源配電箱 PE 端子的聯(lián)結線。則方案一的聯(lián)結導體包括 a + b + c；而方案二的聯(lián)結導體包括 a + b。由此可以得到如下結論：
a．由于插座面板聯(lián)結的導線截面通常為 2. 5 mm2 、4 mm2 等固定規(guī)格，因此方案一、方案二中的導線 b 截面通常一致?；诖?，方案二的導體長度無疑更短，更容易滿足電阻 ≤ 0. 2 Ω 的要求。
b．導線 c 通常為截面不小于 10 mm2 的銅導體， 其電阻較 2. 5 mm2 銅導體電阻小得多。以 2. 5 mm2 、10 mm2 的銅導線電阻為例，2. 5 mm2 銅導線電阻值為0. 006 9 Ω / m，10 mm2銅導線電阻值為 0. 001 8 Ω / m。 因此實際使用中方案二的聯(lián)結范圍內(nèi)導體電阻更低，但由于導線 c 的電阻不高，因此方案一、方案二的等電位聯(lián)結導體間的電阻值差異不會太大。
c． 采用方案二時，如假定SEBT 至電源插座的保護接地導體端子、安裝設備的保護接地導體端子或任何外界可導電部分與等電位聯(lián)結母線排之間的導體均為2. 5 mm2 的銅導線，則按 0. 2 Ω反推聯(lián)結線長度約為29ｍ，對于常規(guī)手術室當采用S型等電位聯(lián)結方案時，需嚴格控制聯(lián)結導線長度、截面大小。
d．方案二中輔助等電位聯(lián)結還包括外界可導電部分 （普通照明和燈具外殼），這樣 2 類場所內(nèi)的輔助等電位聯(lián)結范圍更大，原則上是應聯(lián)結的設備盡數(shù)聯(lián)結。
2 醫(yī)療場所的自動切斷電源措施
根據(jù) GB 16895 系列標準的相關規(guī)定，電擊防護的主要保護措施包括：自動切斷電源、雙重絕緣或加強絕緣、向單臺用電設備供電的電氣分隔、特低電壓（SELV 和 PELV）。其中自動切斷電源是常用的一種保護措施，下面主要討論醫(yī)療場所 TN、IT 系統(tǒng)自動切斷電源時間及醫(yī)用 IT 系統(tǒng)自動切斷電源的相關問題。
2. 1 自動切斷電源時間
表 3 總結了國內(nèi)規(guī)范、IEC 標準及英國 BS 標準中對普通場所及醫(yī)療場所自動切斷電源時間的相關規(guī)定。主要針對 TN 系統(tǒng)、IT 系統(tǒng)的自動切斷電源時間，表 3 中給出的時間均為自動切斷電源時間。由表 3 得出的結論詳見參考文獻［9］，本文僅列 出兩個結論：
a．1 類、2 類醫(yī)療場所和常規(guī)場所的自動切斷電 源時間標準有差異，通常醫(yī)療場所內(nèi)的自動切斷電源 時間更短。在新版的 IEC 60364 - 7 - 710：2018 CDV 中規(guī)定，對于 1 類、2 類醫(yī)療場所中采用 TN 系 統(tǒng)供電的設備，當設有輔助等電位聯(lián)結時，其自動切斷電源時間與普通場所的的自動切斷電源時間一致。這一規(guī)定與表 3 中其余各規(guī)范的規(guī)定有明顯變化。
b．對于 IT 系統(tǒng)，尤其是醫(yī)院 2 類醫(yī)療場所的IT 系統(tǒng)，由于其二次側配出開關為單磁式微型斷路
器，其磁脫扣電流倍數(shù)較高，應仔細復核供電回路長度及其短路電流靈敏度等參數(shù)。本文 3. 2 節(jié)對此進行簡要分析。
2. 2 醫(yī)用 IT 系統(tǒng)自動切斷電源
規(guī)范規(guī)定：醫(yī)用 IT 系統(tǒng)隔離變壓器的二次側設置短路保護，不設置動作于切斷電源的過負荷保護。由以上規(guī)定可知，醫(yī)用 IT 系統(tǒng)自動切斷電源電擊防護措施主要依賴其二次側的短路保護。以醫(yī)用IT 系統(tǒng)為例，當隔離變壓器二次側發(fā)生第二次異相接地故障時，應依靠斷路器的短路保護迅速切斷故障回路，以起到電擊防護的作用。 圖 3 為單相 IT 系統(tǒng)發(fā)生第二次接地故障回路示意圖。由圖 3 可以看到，單相 IT 系統(tǒng)發(fā)生第二次接地故障時，
根據(jù)其故障電流回路示意，其與引出中性導體的三相 IT 系統(tǒng)的二次接地故障分析類似。為保證其短路保護能順利脫扣，其引出的電纜長度可以參照下式進行計算［5］：L = ( 0. 8 ~ 1. 0) Un S 1. 5 ρ (1 + m) × 2Ik k1 k2 （1） 式中：L —— 電纜長度，m；Un —— 標稱線電壓，取 220 V；S —— 相導體截面積，mm2 ；k1 —— 電纜電抗校正系數(shù)，對于醫(yī)用 IT系統(tǒng)，由于隔離變壓器二次側線纜截面通常 ≤ 16 mm2 ，各相導體和保護接地導體截面相同，因此取 1. 0； k2 —— 多根相導體并聯(lián)使用的校正系數(shù) ，取1. 0；ρ —— 20 ℃時的導體電阻率，取 0. 016 2 Ω · mm2 / m； m —— 材料相同的每相導體總截面積與 PE導體截面積之比，取 1. 0；Ik —— 接地故障電流，A。本公式引自 《工業(yè)與民用供配電設計手冊》（第 4 版） 的公式 11. 2 - 8，其中：0. 8 ~ 1. 0 是考慮輔助等電位聯(lián)結外的供電回路部分阻抗的約定系數(shù)，取 1. 0；由于短路引起發(fā)熱，電纜電阻的系數(shù)此處取 1. 5。為保證斷路器可靠動作，接地故障電流Ik 應考慮斷路器的瞬時過流脫扣整定值Iset3，并且要考慮靈敏度系數(shù)，具體見下式：Ik ≥ Iset3 Kre1 Kop（2）式中：Iset3 —— 斷路器瞬時過流脫扣整定值，A；Kre1 —— 斷路器瞬時過流脫扣動作誤差系數(shù)，取 1. 2；Kop —— 斷路器動作系數(shù) ， 按二極斷路器取1. 1。經(jīng)查，某品牌單磁式微型斷路器的產(chǎn)品參數(shù)，其Iset3 = 12In，其中 In 為斷路器額定電流。則按式（1）、 式 （2），可以得到電纜長度限值詳見表 4。
由于醫(yī)療 IT 系統(tǒng)隔離變壓器二次側各輸出回路不設置其它電路保護，因此表 4 給出的回路導線的長度限值很重要。例如，回路開關為 16 A 單磁式微斷時，當回路采用 2. 5 mm2 的導線，則該回路總長度不應超過 22. 3 m。一方面，對于手術室、ICU 等場所的配電回路需要進行詳細校驗，當回路長度超過限值時應考慮放大導線截面等措施；另一方面，應考慮插座、吊塔等用電設備的接線能力，導線截面不可能無限制放大。并且隔離變壓器應在 2 類醫(yī)療場所就近設置，以有效降低配出回路長度，線路路由也應盡可能地短和直。公式（1）是按三相 IT 系統(tǒng)配出中性導體設定，其與 TN 系統(tǒng)接地故障時的計算公式相比，分母多了一個 2 倍的系數(shù)。這是考慮二次接地故障時，故障電流在兩個回路流通，因此近似取 2 倍系數(shù)。本文用于醫(yī)療 IT 系統(tǒng)，有如下考慮：① 單相隔離變壓器，二次接地故障電流流經(jīng) La、La′、PE，相當于配出中性線的情況；② 二次側輸出回路電流較小，各相導體及保護接地導體 （PE 線） 截面相同；③ 如需進行準確計算，應按故障電流流經(jīng)的實際通路阻抗進行準確計算，同時應考慮輔助等電位聯(lián)結對故障電流的分流等影響。以上為針對斷路器保護特性進行的線路長度分析，當采用熔斷器作短路保護時，應根據(jù)其相應的保護特性進行校驗。
3 醫(yī)療場所配電系統(tǒng)的監(jiān)控與保護
IEC 60364 - 4 - 41：2017 中明確：在IT系統(tǒng)中，可使用以下監(jiān)控設備和保護設備：① 絕緣監(jiān)測裝置（IMD）；② 剩余電流監(jiān)視器 （RCM）；③ 絕緣故障定位系統(tǒng) （IFLS）；④ 過電流保護裝置；⑤ 剩余電流保護裝置 （RCD）。除過電流保護裝置外，在醫(yī)院內(nèi)，包括使用IT系統(tǒng)的 2 類場所，其余 4 種保護與監(jiān)測裝置均有不同的應用。
3. 1 剩余電流保護裝置 （RCD）
3. 1. 1 剩余電流保護裝置（RCD） 的應用場所
根據(jù)國內(nèi)外標準規(guī)范，剩余電流保護裝置（RCD） 的應用要求可見表 5。
由表 5 可見，對于 1 類場所中采用 TN 系統(tǒng)時，國 家 標 準 GB 16895. 24 / IEC 60364 - 7 - 710 及GB 51039 - 2014 要求終端小電流回路設 RCD作為附加保護，而 JGJ 312 - 2013 對此無明確要求。但各標準、規(guī)范都要求約定電壓限值 ≤ 25 V，并且切斷時間滿足要求。
3.1. 2 剩余電流保護裝置 （RCD） 的分類應用各標準、規(guī)范中均明確醫(yī)療場所內(nèi)不應采用電子式剩余電流保護裝置（RCD）。
電子式 RCD 依靠電壓動作，其動作電壓為故障回路的電源殘壓，當 RCD越靠近故障點，其殘壓越低，越有可能發(fā)生拒動。而當其故障點殘壓過高時，又不符合降低預期接觸電壓的要求。國家標準 GB / T 6829 - 2017 《剩余電流動作保護電器 （RCD） 的一般要求》，對剩余電流內(nèi)含有直流分量時，RCD 的動作特性進行了劃分。本文結合其各自的特點和應用范圍作了歸納，詳見表 6。
3. 2 剩余電流監(jiān)視器 （RCM）
剩余電流監(jiān)視器（RCM）的產(chǎn)品標準為 GB 19214- 2008 / IEC 62020：2003 《電器附件 家用和類似用途剩余電流監(jiān)視器》，其用途為監(jiān)視設備中的剩余電流，并在帶電部件與外露導電部件之間或地之間的剩余電流超過設定值時發(fā)出報警信號。我國的規(guī)范中對于剩余電流監(jiān)視器 （RCM） 在醫(yī)療場所的應用并無明確要求，但在 IEC 標準中可以看到相關要求。IEC 60364 - 7 - 710：2018 CDV中規(guī)定：在 1 類或 2 類醫(yī)療場所中，應使用符合IEC 62020 標準的剩余電流監(jiān)視器 （RCM）。任何明顯的絕緣降低都應報告給用戶和技術人員。當使用RCM 時，應根據(jù)可能產(chǎn)生的故障電流選擇 RCM類型。
關于 RCM 的原理與用途，已有文章闡述。本文僅列出兩個結論：
a．RCM 可用于 TN、TT、IT 系統(tǒng)，用于 TN、TT系統(tǒng)時主要作用為及時發(fā)現(xiàn)線路絕緣損壞，提高供電可靠性，防止電氣火災，比如其在剩余電流電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。RCM 用于 IT 系統(tǒng)時針對第一次接地故障的防護，此時 RCM 既可獨立使用［11］，也可與絕緣監(jiān)測裝置 （IMD） 配合使用。RCM 與IMD 配合使用時，IMD作用為絕緣監(jiān)測，RCM作用為故障定位［8］。
b．RCM 不是保護裝置，但可用于監(jiān)測電氣裝置中的剩余電流。反之，RCD 也不是監(jiān)測裝置，但可以動作以保護人身安全。RCD 只能用于TN和T系統(tǒng)，不能用于IT系統(tǒng)。盡管電路原理相同，但 RCM與RCD兩者用途不同，不可互相替代。
3. 3 絕緣監(jiān)測裝置 （IMD）
絕 緣 監(jiān) 測 裝 置 （IMD） 的 產(chǎn) 品 標 準 為 GB / T 18216. 8 - 2015 / IEC 61557 - 8：2007《交流 1 000 V 和直流 1 500 V 以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全 防護設施的試驗、測量或監(jiān)控設備 第 8 部分：IT 系統(tǒng)中絕緣監(jiān)控裝置》，其用途為不間斷地監(jiān)控交直流 IT系統(tǒng)的對地絕緣電阻。根據(jù)上述標準，IMD 應能監(jiān)控IT 系統(tǒng)對稱和非對稱的絕緣電阻變化，并在絕緣電阻降至設定值時發(fā)出警示。
在實際使用中，各 IMD 供應商提供的產(chǎn)品不僅用于監(jiān)測絕緣情況，同時通過各種附件實現(xiàn)監(jiān)測回路過負荷、隔離變壓器過熱等功能。IMD 有多種類型，工作原理不統(tǒng)一，各產(chǎn)品有自己的特點。但是比較顯著的是 IMD 的電氣原理與剩余電流監(jiān)測 RCM 的電氣原理有較大差異，電路也更復雜。 IMD 在 IT 系統(tǒng)第一次接地故障時可以起到報警作用，但為防止第二次故障，應進行絕緣故障定位，僅靠 IMD 無法實現(xiàn)，當采用儀器自動定位時需要采用 IMD + IFLS （絕緣故障定位系統(tǒng)） 方案或 IMD + RCM 方案以實現(xiàn)絕緣故障定位。
3. 4 絕緣故障定位系統(tǒng) （IFLS）
絕緣故障定位系統(tǒng) （IFLS） 的產(chǎn)品標準為 GB / T18216. 9 - 2015 / IEC 61557 - 9：2009《交流 1 000 V和直流 1 500 V 以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全 防護措施的試驗、測量或監(jiān)控設備 第 9 部分：IT 系統(tǒng)中的絕緣故障定位設備》，IFLS 主要用于 IT 系統(tǒng)第一次接地故障時的絕緣故障定位。對于一套 IT 隔離變壓器給多個場所供電的情況，比如醫(yī)院的重癥監(jiān)護室 ICU，特別需要 IFLS 進行及時的故障定位。醫(yī)院 2 類場所的 IT 系統(tǒng)中，IFLS 通過和 IMD 配合實現(xiàn)故障定位。IFLS 于 RCM 的比較詳見表 7。
4 應急醫(yī)院 2 類場所的配電方案思考
根據(jù)中國工程建設標準化協(xié)會標準 T / CECS661 - 2020《新型病毒感染的肺炎傳染病應急醫(yī)療 設施設計標準》中的定義，應急醫(yī)療設施（Emergency Medical Facility） 為應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件、災害或事故快速建設的能夠有效收治其所產(chǎn)生患者的醫(yī)療設施，本文簡稱為應急醫(yī)院。2003 年北京建設的小湯山醫(yī)院和 2020 年武漢建設的火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院都屬于應急醫(yī)院范疇。
4. 1 普通醫(yī)院 2 類場所配電方案
按現(xiàn)有的規(guī)范，2 類醫(yī)療場所涉及到生命支持系統(tǒng)的供電通常都采用醫(yī)療 IT 系統(tǒng)供電。這是由 IT 系統(tǒng)的兩個固有特點決定的，即：① IT 系統(tǒng)正常泄漏電流和第一次接地故障電流小，產(chǎn)生的預期接觸電壓低，有效保障人身安全；② IT 系統(tǒng)第一次接地故障時可不切除電路維持運行，供電連續(xù)性高，有效保障人身安全。同時 2 類場所如手術室、ICU 等處為保障供電可靠通常都設置不間斷電源裝置 UPS 作為備用電源，以進一步提高供電連續(xù)性。以手術室為例，圖 4為其配電系統(tǒng)圖。
4. 2 應急醫(yī)院 2 類場所的配電方案思考
對于應急醫(yī)院，2 類場所的配電系統(tǒng)設計應考慮如下問題：
a．配電系統(tǒng)應有效保障人身安全。
b．由于醫(yī)用 IT 隔離電源的配置和組裝相對比較 專業(yè)，配電成套與測試完善的標準產(chǎn)品在市場上僅有 為數(shù)不多的供應商能提供。常規(guī)項目從元器件采購到交付現(xiàn)場，制造周期較長，約 3 ~ 4 周時間，不符合應急項目工期。
c．醫(yī)用 IT 隔離電源的較大尺寸在應急工程中造成施工復雜和尋找安置空間 （集裝箱方案尺寸受限制） 難度較大，很難像醫(yī)療設備即插即用?；诖?，筆者提出兩個解決思路，供大家參考：
a．方案一：采用常規(guī)配電方案，即醫(yī)療IT系統(tǒng)。但是將主要設備 （如雙電源柜、UPS （包括電池）、醫(yī)用隔離變壓器、絕緣監(jiān)測系統(tǒng) IMD、絕緣故 障定位系統(tǒng) IFLS、剩余電流監(jiān)視器 RCM 等） 集成在一起。國內(nèi)市場上的主流產(chǎn)品有成套的醫(yī)用 IT 電源柜，其集成了醫(yī)用
隔離變壓器、IMD、IFLS 及 RCM。同時也可以看到，市場上已有將雙電源柜 + UPS 及電池 + 醫(yī)用 IT 電源一體集成的產(chǎn)品。由于集成度較高，其總體尺寸較原有 UPS （包括電池） + IT 隔離電源柜的尺寸進一步縮減。同時，其集成了如 IT 隔離電源模塊 （帶絕緣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、負載電流監(jiān)測）、IT / TN 配電系統(tǒng)模塊、UPS 電源（ 10 kVA）、鋰電池模塊、多回路故障分析及通信等功能。采用此方案可以解決常規(guī)方案調(diào)試時間過長、UPS 等設備分散、占地大的缺點。有效應對了應急醫(yī)院建設工期特別短、模塊化集裝箱拼裝場地受限制等特點。
b．方案二：采用 TN 系統(tǒng) + 應急 RCM 組合作為臨時過渡方案。此方案不適用于內(nèi)科、外科手術室。 采用這一方案應注意如下事項：
a．采用 RCM + RCD 的組合，RCM 監(jiān)視各回路中的剩余電流，RCD 用于切斷危害人身安全的故障電流。
b．采 用 高 精 度 的 RCM， 其報警設定值參照IEC 60601 - 1：2012 《Medical electrical equipment — Part 1：General requirements for basic safety and essential performance》標準，接地泄漏電流一次故障報警閾值 5 mA，二次報警閾值 10 mA。
c．為應對復雜醫(yī)療設備負載泄漏電流，采用15 ~ 2 000 Hz 寬頻采樣泄漏電流的 A 型剩余電流監(jiān)測裝置 RCM 提高檢測準確性，直流分量較大情況下采用 0 ~ 2 000 Hz 寬頻采樣泄漏電流的 B 型剩余電流監(jiān)測裝置。
d．RCM 應具備測量值輸出功能或遠程報警輸出接口。盡管在 ICU 等 2 類場所全部采用 TN 系統(tǒng)不符合現(xiàn)有規(guī)范要求，但是作為應急醫(yī)院項目，可以將方案 二作為一種臨時過渡方案，以滿足工期要求。如能解決一些 TN 系統(tǒng)的固有問題，也可作為一個探索方向，表 8 對其進行了比較。
5醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用
5.1概述
隨著電子醫(yī)療設備在醫(yī)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(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致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)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(yī)療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞醫(yī)用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。
5.2應用場所
適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。
5.3系統(tǒng)架構
5.4系統(tǒng)功能
安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(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IT配電系統(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IT配電系統(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)設置和查詢
通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠程調(diào)整和設置各IT配電系統(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IT配電系統(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)。
5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術參數(shù)
6 結語
醫(yī)院是一類特殊公共建筑，其對保障人身安全和保障供電可靠性提出了更高要求，因此醫(yī)院的接地系統(tǒng)設計非常重要?，F(xiàn)有國內(nèi)外規(guī)范、標準對醫(yī)療場所的自動切斷電源措施有一些新的規(guī)定，強調(diào)輔助等電位聯(lián)結的有效性。醫(yī)療 IT 系統(tǒng)的配出回路應校驗配線長度以滿足第二次接地故障時的防護要求。醫(yī)療場所的 RCD、RCM、IMD、IFLS 等各自有其用途和范圍，不可互相代替。應急醫(yī)院 2 類場所的配電方案除考慮人身安全外，還應考慮工期、現(xiàn)場安裝空間、調(diào)試等因素。
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作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護器的研發(fā)與應用。
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