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淺談IT系統(tǒng)在醫(yī)療配電場所的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):799更新日期:2020-07-07

徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801


摘要:針對醫(yī)院對電力系統(tǒng)有很高的要求及使用特點,論述了醫(yī)院醫(yī)療場所的劃分以及不同場所的不同類型的電力系統(tǒng);詳細(xì)介紹了醫(yī)療IT系統(tǒng)和特點、(隔離電源)設(shè)備、剩余電流(漏電流)監(jiān)視設(shè)備的應(yīng)用,以及醫(yī)用IT設(shè)備選擇時應(yīng)注意的事頂。
關(guān)鍵詞:醫(yī)用IT糸統(tǒng)     醫(yī)療場所    應(yīng)用
1 概述
       醫(yī)院建筑物是一個救助病人的特殊場所無論其內(nèi)部結(jié)構(gòu),還是醫(yī)療設(shè)備都必須滿足醫(yī)患雙方治療、康復(fù)和安全的要求。在其建筑電氣方面,國標(biāo)GB16895.24-2005標(biāo)準(zhǔn)對醫(yī)院的各個醫(yī)療場所按用電的安全等級進(jìn)行了劃分同時針對不同的醫(yī)療場所推薦了不同的電力系統(tǒng)。
       按照國標(biāo)GB16895.24-2005標(biāo)準(zhǔn),醫(yī)療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。其中在醫(yī)療0類和1類場所中,由于醫(yī)療設(shè)備斷電不會對患者或診斷造成危害,因此可使用 TN-s系統(tǒng),須配備剩余電流保護(hù)設(shè)備(BCD),在發(fā)生對地漏電故障時,故障回路可及時斷開 同時可安裝剩余電流監(jiān)視設(shè)備(RCM)監(jiān)視系統(tǒng)各回路的漏電流數(shù)值,在RCD動作之前即能輸出報警信號避免負(fù)載回路斷電事故。在醫(yī)療2類場所中,醫(yī)療設(shè)備的斷電將對患者構(gòu)成危害,甚至是生命的威脅,因此必須使用醫(yī)用| T系統(tǒng),即使發(fā)生接地故障,系統(tǒng)也不會發(fā)生漏電、失電 從而保證2類場所內(nèi)病人的安全和維持病人生命的診療設(shè)備的持續(xù)運行。

 

 

2 醫(yī)療IT系統(tǒng)功能及特點
       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)。在IT系統(tǒng)中,系統(tǒng)中性點對地*隔離,系統(tǒng)負(fù)載中的導(dǎo)體和無負(fù)載電流經(jīng)過的導(dǎo)電部分經(jīng)接地保護(hù)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)泄露電容對系統(tǒng)相線構(gòu)成回路,而系統(tǒng)泄露電容引起的容抗總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TN系統(tǒng)中的接地電阻,因此IT系統(tǒng)中的斷路器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。
       醫(yī)療IT系統(tǒng)設(shè)置在醫(yī)療2類場所的作用 
       (1)隔離電源系統(tǒng)即中心點不接地系統(tǒng),其因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地的漏電流,故有效控制對人體內(nèi)部的直接漏電,從根本上杜絕產(chǎn)生微電擊醫(yī)療事故的危險;
       (2)防止接地系統(tǒng)內(nèi)的漏電流竄入某些與病人連接的醫(yī)療電氣設(shè)備的對地回路; 
       (3)當(dāng)供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)個對地漏電故障時,不會導(dǎo)致斷路器或熔斷器動作,保證供電的可靠性。同時,絕緣監(jiān)視儀報警,提示故障類型,以便維修人員及時修復(fù);
       (4)降低了對地漏電流,從而提高了防火安全性 
       (5)目前國家標(biāo)準(zhǔn)GBI 6895.24-2005規(guī)定中心手術(shù)部所有手術(shù)室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、心臟導(dǎo)管及造影室等須配置隔離電源系統(tǒng)。

 

 

       3 選擇設(shè)備時應(yīng)注意的事項
醫(yī)院在選擇醫(yī)用IT設(shè)備時,應(yīng)參照相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求,其中: 
       (1)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》在14.7.6.3 中規(guī)定:在電源突然中斷后,有招致重大醫(yī)療危險的場所,應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地(IT系統(tǒng))的供電方式",14.2.8中規(guī)定“IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報警系統(tǒng)或顯示裝置";
       (2)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》在8.3.1.3中規(guī)定'潔凈手術(shù)部用電應(yīng)從本建筑物配電中心專配供給。根據(jù)使用場所的要求主要選用TN-s系統(tǒng)和IT系統(tǒng)兩種形式";8.3.2.3中規(guī)定“潔凈手術(shù)室內(nèi)的電源宜設(shè)備漏電檢測報警裝置";

 

 

       (3)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物電氣裝置第7一710 部分:特殊裝置或場所的要求一醫(yī)療場所 GB16895.24一2005》在710.413.1.5中規(guī)定在2類醫(yī)療場所(即手術(shù)室、ICU)內(nèi),醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)該用于維持生命的、外科手術(shù)的和其它位于患者區(qū)域"內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路。醫(yī)用IT系統(tǒng)應(yīng)配置一個符合規(guī)范要求的絕緣監(jiān)視儀。 
       該規(guī)范規(guī)定了IT系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品(包括醫(yī)用隔離變壓器、醫(yī)用絕緣監(jiān)視儀以及外接報警顯示)的技術(shù)指標(biāo)和要求。其中醫(yī)用隔離變壓器的技術(shù)指標(biāo)為變壓器應(yīng)符合IEC61558-2-15及以下附加要求: 
       (1)當(dāng)變壓器以額定電壓和額定頻率供電,空載時出線繞組測得的對地泄漏電流和外護(hù)物的泄漏電流均不應(yīng)超過0.5mA。
       (2)用于移動式和固定式設(shè)備的醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)采用單相變壓器,其額定輸出容量不應(yīng)小于 0.5KVA.但不應(yīng)超過10KVA。
       (3)變壓器應(yīng)緊靠醫(yī)療場所安裝,可在其內(nèi)或其外,而且要安裝在柜內(nèi)或外護(hù)物內(nèi)以免被無意地接觸其帶電部分。
        (4)變壓器的二次側(cè)額定電壓Un不應(yīng)超過交流250V。
       醫(yī)用絕緣監(jiān)視儀的技術(shù)指標(biāo)為:
       (1)絕緣監(jiān)視儀需符合IEC61557-8并滿足下列規(guī)定要求 :
       (2)交流內(nèi)阻抗應(yīng)至少為100K Q;測試電壓不應(yīng)大于直流25V; 
       (3)即使在絕緣電阻降至50 K Q時,應(yīng)發(fā)出信號。應(yīng)配置試驗此功能的器具;
       (4)絕緣監(jiān)視儀要求監(jiān)測醫(yī)療IT變壓器的過負(fù)荷和過熱。
外接報警顯示的技術(shù)指標(biāo)為:對于每個醫(yī)療IT系統(tǒng),配備有下列組件的聲光報警系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)在適當(dāng)?shù)牡胤揭员汜t(yī)務(wù)人員可以經(jīng)常監(jiān)視(聲光信號):一只綠燈亮表示工作正常;當(dāng)絕緣電阻下降到小整定值時,一只黃燈亮。應(yīng)不能消除或斷開這個亮燈指示;當(dāng)絕緣電阻下降到小整定值時,音響報警動作。該音響報警可以解除,當(dāng)故障被清除恢復(fù)正常后,黃色信號燈應(yīng)熄滅。

 

 

       目前在各大醫(yī)院使用較多的是德國本德爾醫(yī)用IT系統(tǒng)其包括ES710系列醫(yī)用單相隔離變壓器、107TD47醫(yī)用絕緣監(jiān)視儀、STW2電流互感器、AN450儀器電源和MK2007CBMCN外接報警顯示。其產(chǎn)品特點為:
       (1)德國本德爾ES710系列醫(yī)用隔離變壓器符合國標(biāo)的技術(shù)要求。具備10KVA以下各種規(guī)格的變壓器具有噪聲低、對地漏電流小、啟動浪涌電流小等優(yōu)點。同時變壓器內(nèi)置了兩個溫度芯子當(dāng)變壓器超溫時,可在絕緣監(jiān)視儀上輸出報警信號。同時作為手術(shù)室IT系統(tǒng)的電源,連續(xù)不間斷運轉(zhuǎn)時間長,符合并高于醫(yī)用隔離變壓器技術(shù)指標(biāo),其質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)受了長時間實際應(yīng)用的考驗。
       (2)107TD47醫(yī)用絕緣監(jiān)視儀具備絕緣故障報警過負(fù)荷報警、超溫報警斷線報警和自身故障報警等五項報警。其中絕緣監(jiān)視采用本德爾公司的技術(shù),自適應(yīng)脈沖信號(AMP)測量法,在系統(tǒng)和地之間疊加一個自適應(yīng)的脈沖信號,該信號能根據(jù)系統(tǒng)的對地電容和系統(tǒng)內(nèi)負(fù)載的頻率變化而自動改變測量脈沖的幅度和寬度,從而消除由系統(tǒng)內(nèi)連接的各種醫(yī)療電氣設(shè)備帶來的對地電容和各種頻率成分的干擾。
       (3)MK2007CBM-CN外接報警顯示安裝在手術(shù)室內(nèi)部顯示絕緣監(jiān)視儀的各種測量數(shù)據(jù),報警時能發(fā)出聲光報警信號。MK2007CBM-CN 與107TD47絕緣監(jiān)視儀通過RS485接口進(jìn)行數(shù)字通信,可進(jìn)行多點顯示和集中顯示。同時還可以通過網(wǎng)關(guān)對進(jìn)行整個醫(yī)院建筑物內(nèi)的所有IT系統(tǒng)進(jìn)行整體監(jiān)控和管理。
       除了絕緣監(jiān)視技術(shù)外,德國本德爾公司還能通過EDS474系統(tǒng)在線查找絕緣故障發(fā)生的回路。EDS474系統(tǒng)與醫(yī)療|T電源系統(tǒng)內(nèi)的絕緣監(jiān)視儀107TD47一起工作,當(dāng)絕緣監(jiān)視儀探測到絕緣故障后,EDS474系統(tǒng)即自動開始故障定位。 PGH474周期性地送出一個特殊的測試電流,測試信號從故障測試儀經(jīng)火線流入絕緣故障部位 這個測試信號由故障分路中的電流互感器探測到,并由電子評估器評估,后通過EDS474-12 絕緣故障評估儀上的發(fā)光管和PRC1470/MK2430 上的液晶顯示屏顯示出故障分路。EDS474系統(tǒng)的響應(yīng)靈敏度為0.5毫安。
       具備了完整的絕緣監(jiān)視和絕緣故障定位技術(shù),不僅能保障醫(yī)療2類場所電力供應(yīng)的持續(xù)性,保護(hù)病人免遭醫(yī)療漏電事故的傷害,并指示出帶絕緣故障的醫(yī)療電器設(shè)備,提醒醫(yī)護(hù)人員對漏電設(shè)備進(jìn)行及時地維護(hù)保養(yǎng),避免繼續(xù)在病人身上使用,這在目前我國醫(yī)療設(shè)備周期性檢測還沒有十分完善的情況下,無疑又是對病人的一大福音。
       4 醫(yī)療 IT 系統(tǒng)在實際工程中的應(yīng)用
       根據(jù)國標(biāo)CBI 6895 24-2005刀EC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn)和未出版的綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范醫(yī)療}T系統(tǒng)須應(yīng)用于醫(yī)療2類場所,即中心手術(shù)部的所有手術(shù)室、急診搶救室、各類重癥監(jiān)護(hù)室 (ICU)及心臟導(dǎo)管和造影室等。
針對手術(shù)室、搶救室及心臟導(dǎo)管和造影室 國標(biāo)規(guī)定每個房間應(yīng)配有獨立的隔離電源系統(tǒng)。主要儀器用電插座、無影燈、多功能吊塔等各用電回路必須經(jīng)過隔離變壓器照明燈帶、觀片燈、電動門等用電回路可以不通過隔離變壓器。隔離變壓器容量設(shè)計可按用電負(fù)荷計算來確定。
手術(shù)室通過隔離變壓器供電的回路一般可按四或五路輸出來設(shè)計:無影燈一路;多功能吊塔一路;墻面儀器插座至少按兩路考慮;通常還會設(shè)計一路備用回路。(手術(shù)室內(nèi)的380V插座一般不用接入隔離電源系統(tǒng)。)
針對各類重癥監(jiān)護(hù)室(ICU),應(yīng)按照各床位配備的電氣設(shè)備的容量和其物理的空間位置決定其配置情況。一般容量計算為: 
       (1)ICU床自身所需啟動容量(4床):2400W(600W/床);
       (2)ICU用電設(shè)備容量(4床):2000W (500W/床);
       (3)ICU20%備用電量(4床): 880W (220W/床)。
       ICU室總?cè)萘浚?床)為5280W,即平均每 4床配一套隔離電源系統(tǒng)。
       應(yīng)使用隔離電源供電的設(shè)備列舉如下:恒溫培養(yǎng)、透析設(shè)備、病人監(jiān)護(hù)設(shè)備、回頻外科設(shè)備、輸液泵、注射泵、心肺機(jī)、心力記錄器脈壓機(jī)、心律電子脈沖調(diào)節(jié)器等進(jìn)入人體的、實時監(jiān)控的或維持生命的醫(yī)療電氣設(shè)備。
隔離電源系統(tǒng)的系統(tǒng)配置為:
       (1)ES710/  單相隔離變壓器1臺;
       (2)107TD47絕緣監(jiān)視儀1臺; 
       (3)STW2電流互感器1個;
       (4)AN450儀器穩(wěn)壓電源1臺; 
       (5)MK2007/MK2418外接報警顯示單元1個。
       其中,隔離變壓器可安裝于配電柜內(nèi)、夾層內(nèi)或吊頂上。絕緣監(jiān)視儀、穩(wěn)壓電源、電流互感器可安裝在配電箱內(nèi),外接報警顯示可安裝于情報面板上。

 

       5 剩余電流(漏電流)監(jiān)視設(shè)備的應(yīng)用
       由于我們通常在醫(yī)療0類和1類場所使用的剩余電流保護(hù)裝置(RCD)沒有剩余電流測量功能,不能顯示剩余電流的實際數(shù)值,當(dāng)剩余電流達(dá)到動作值時會突然分?jǐn)啵斐赏k?。在實際應(yīng)用中,90%以上的漏電故障是日積月累形成的,對漏電流進(jìn)行長期監(jiān)視是防止RCD動作而突然停電的有效手段。因此,無論是發(fā)達(dá)國家還是我國,在醫(yī)院越來越多地采用剩余電流監(jiān)視設(shè)備來監(jiān)視TN-s系統(tǒng)下游回路的剩余電流數(shù)值,在RCD動作之前就能判斷某一回路有絕緣下降的趨勢,避免RCD動作而造成停電。
       剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)由剩余電流評估儀、電流互感器、外接報警顯示(集中或分別)組成。以德國本德爾的剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)為例其 RCM470系統(tǒng)是典型的剩余電流評估儀、w系列測量電流互感器安裝在被監(jiān)視的回路上,測量系統(tǒng)各回路中的剩余電流數(shù)值,次級接入 RCM471-12剩余電流評估儀,當(dāng)被監(jiān)視回路內(nèi)的剩余電流數(shù)值超過響應(yīng)值時,剩余電流評估儀立即發(fā)出剩余信號并在MK2430外接報警和顯示裝置上發(fā)出聲光報警并在液晶顯示屏上顯示檢測到剩余電流的數(shù)值。RCM470系統(tǒng)的剩余電流測量數(shù)據(jù)可以在MK2430外接報警裝置中實時瀏覽也可通過網(wǎng)關(guān)接入電腦系統(tǒng)瀏覽或存儲,以便日后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為系統(tǒng)維護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)。
       但需要注意的是剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)所應(yīng)用的系統(tǒng)仍為TN-s接地供電系統(tǒng)不具有IT供系統(tǒng)的優(yōu)勢。只能檢測漏電狀況但不能抑制漏電狀況。剩余電流監(jiān)視系統(tǒng),可實現(xiàn)對每一監(jiān)測回路剩余電流的實時監(jiān)控,當(dāng)測量值大于/等于報警響應(yīng)值時,發(fā)出聲光報警。
       綜上所述,參照新制定的國標(biāo)GB16895.24-2005/IEC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn),不但充分保障患者的醫(yī)療安全,還能保證醫(yī)療設(shè)備的-使用,具有很強(qiáng)的實用性。
       6 安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)介紹及選型
       6.1概述
       隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大,尤其是那些生命攸關(guān)的場所,病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下,各種電、傳感器直接插入人體內(nèi),微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命,一旦設(shè)備停電,也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此,對于醫(yī)院這一特殊場所的電氣設(shè)計,應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求,采用IT系統(tǒng)供電。
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(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)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。
       6.2 醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
       醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)用于集中監(jiān)控醫(yī)療大樓內(nèi)所有醫(yī)療2類場所醫(yī)療IT系統(tǒng)的運行狀況。這種集中監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置在醫(yī)院電氣運行和維護(hù)人員的值班室內(nèi),也可以集成在其它電力監(jiān)控系統(tǒng)中,由專業(yè)的電氣人員進(jìn)行監(jiān)控,一旦某套IT系統(tǒng)出現(xiàn)故障,電氣維護(hù)人員也能在時間內(nèi)做出判斷,并根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行處理。
       6.2.1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

 

 

       6.2.2軟件功能
       安科瑞醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計,軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能,為醫(yī)院2類場所隔離電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)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(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查;
■ 實時數(shù)據(jù)采集與顯示
       利用安裝于各隔離電源系統(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(fù)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(yī)用隔離電源系統(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(jìn)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(guān)人員,進(jìn)行故障處理。其中,聲音報警信號可被手動消除。
■ 遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢
       通過系統(tǒng),可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各醫(yī)用隔離電源系統(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(fù)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,顯示各套隔離電源系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)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(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
       6.3 產(chǎn)品選型


醫(yī)用 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位產(chǎn)品

 


【參考文獻(xiàn)】
[1]邵建勛,醫(yī)用IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用
[2]安科瑞醫(yī)療隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集.2018.9版