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带绝缘监视及故障定位的IT系统在医疗场所中的应用

作者:安科瑞电气股份有限公司时间:2014-05-22 我要发布

摘 要 本文对带绝缘监视及故障定位的IT系统在医院心脏手术室、心血管X线造影室等场所应用的必要性和使用中注意的问题等作了简要的概述。

关键词 绝缘监视 故障定位 IT系统 医疗场所 应用

目前,我国大型综合医院配电系统的接地形式多采用TN系统。该系统接地故障多为金属性短路。因故障电流较大,使断路器等过电流保护装置动作,造成停电。显然TN系统不能满足医院中一些重要场所对不间断供电的使用要求。《民用建筑电气设计规范》(以下简称民规)14.7.6.3条明确规定:在电源突然中断后,有招致重大医疗危险的场所,应采用电力系统不接地(IT系统)的供电方式。

IT系统及其特点

1.《民范》14.2.1.3对IT系统是这样阐述的:电力系统的带电部分与大地间无直接连接(或有一点经足够大的阻抗接地),受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极。

国际电工委员会IEC标准中,强烈建议IT系统部分不应配出中性线。这是IT系统与我们熟知的TN/IT接地系统的主要区别。

图1所示,正常情况下,当IT系统电源线路足够短时,系统中仅存在线路对地微小的电容电源。随着时间的推移,配电线路及电器设备的绝缘水平不断下降。当IT系统发生第一次单相接地故障时,故障电流为非故障相对地电容电流,其值甚小,不致造成人身被电击或其他事故,所以不必切断故障回路电源,从而保证了供电的连续性。但若不及时排除故障,在异相上又发生第二次接地故障,形成相间短路,使过电流保护装置动作,引起供电中断。

1.IT系统接地故障示意图

2.为了防止第二次异相接地故障发生,引起相间短路,《民规》14.2.8条规定:IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。

带绝缘监视及故障定位的IT系统各部分的功能

1. AITR系列隔离变压器

1)IT系统须由专用的隔离变压器供电。

2)单相隔离变压器二次线圈的额定电压应不超过230V。

3) 隔离变压器的金属外壳需与局部等电位连接端子板联结。

4)隔离变压器额定视在功率为3.15~8kVA。

2. AIM-M系列绝缘监测仪

1)监视交流IT系统的绝缘阻抗(必须大于100kΩ)。当系统绝缘电阻降低至50kΩ时,绝缘监视器发出声光报警。

2)测量电压(相对地之间)<25V。

3)测试电流<1mA。

4)监视IT系统中隔离变压器的绕组温度及负载电流。

3. AID系列外接报警显示和测试单元

安装在病人或医务工作者的工作场所。用来显示医疗场所内监视仪器的测量数据和报警情况,通知IT系统的使用者关于系统的运行情况。它能显示绝缘监视仪的所有信息,还可并联多个外接报警显示器和测试单元,通过RS485或CAN接口实现通信。

4. ASG100测试信号发生器

当绝缘监测仪监测出IT系统发生单点接地故障时,会启动测试信号发生器轮流在系统某根线与大地之间注入定位信号,以便绝缘故障定位仪能在故障支路上监测到定位信号。

5. AIL100绝缘故障定位仪

配合测试信号发生器,在系统出现绝缘故障时,迅速的定位出故障回路,方便运维人员维护。

6. 绝缘监视及故障定位产品信息简介

外形

名称

型号

功能

价格(元)

绝缘监测仪

AIM-M100

IT系统对地绝缘电阻、负荷电流、变压器温度监测

15600

AIM-M200

19600

直流稳压电源

ACLP10-24

仪表专用稳压电源

300

报警与显示仪

AID100

具有绝缘电阻、变压器负荷率;可远程设置绝缘监测仪报警阈值

900

AID120

AID200

采用CAN通讯,可远程显示和设置多达16套绝缘监测系统的参数,实时监控通讯是否完好

电流互感器

AKH0.66-P26

实时测量变压器负荷电流

150

测试信号发生器

ASG100

采用CAN总线技术,可与其它设备进行数据交互,当系统中出现绝缘故障时,可产生故障定位信号注入系统中,可实现L1,L2断线检测

3780

绝缘故障定位仪

AIL100-4

采用CAN总线技术,当系统中出现绝缘故障时,可配合ASG100实现故障定位功能

6050

AIL100-8

8050

带绝缘监视及故障定位的IT系统的应用

1.由于IT系统具有当发生单相接地故障时,其接触电压<50V安全电压,不构成对人体的危害,不需中断供电等优点。所以国内外对于一些既要求不间断供电,又需在发生接地故障时,保证人身安全的重要用电负荷,采用了这种电源不接地的供电方式。如建筑工程中的应急电源、矿山、井下、大型图片处理,程序化控制工厂中的一些化工、制药企业。这些企业高的医疗场所,一旦突然停电,生命攸关。为此国际电工委员会IEC364-7-710标准中将医院区域的用电情况分为三个“应用组”针对不同的“应用组”,规定了不同的供电系统要求。

IEC标准中规定下列场所必须选用IT系统

2.胸部手术室、心脏手术室、胸部手术以外的手术室、心血管X线造影室。

带绝缘监视及故障定位的IT系统在手术室应用示意图

3.IEC标准中规定以下场所建议选用IT系统

导管室、透析室、ICU(集中治疗室)、CCU(冠状动脉集中治疗室)、重症病房、分娩室。

带绝缘监视及故障定位的IT系统在ICU/CCU室应用示意图

  1. 4.国外许多国家参照IEC标准,结合本国国情,制定出了IT在医院中应用场所的详细规定,并相继向我国推出了专门用于医院的带绝缘监测装置的IT系统设备。如澳大利亚奇胜公司的:“医院漏电保护装置”(符合澳大利亚标准协会AS2500《病人治疗地区安全用电指南》)日本光商工株式会社的:“绝缘安全监视系统”(符合日本工业标准规格JISF1022《医院电气设备安全基准》)。德国本德尔公司的:“医用隔离电源”(符合德国DIN VDE0107标准)。

IT系统应用中要注意的问题

1.IT系统与电源隔离的区别

IT系统与电源隔离均采用隔离变压器,但区别在于IT系统中的电气设备外漏导电部分通过保护线接地,而电源隔离回路中的设备外壳不做人为接地。它是采用特低电压回路辅以不接地的等电位联结(将电源隔离区域内的各电气设备金属外壳用绝缘导线互相连通)来获得好的安全效果。电源隔离适用于浴室、游泳池等电击危险大,对不间断供电无特殊要求的潮湿场所。

2.IEC 标准中规定和建议医院选用IT 系统的场所内,病人接触到的医疗用电设备多为单相,所以使用的IT系统设备也多为单相。医院内的三相大型医疗仪器,使用时一般不与病人直接接触,可采用装设快速、高灵敏度漏电断路器的直接接地方式。

3.因IT系统不宜配出中性(N)线,系统中单相负荷所需的220V 电源由三相IT 系统中的380/220V 降压变压器取得,或由TN 系统中单相220V电源经1:1隔离变压器的二次侧提供。所以IT系统中的配电线路均为带电导线,应装设过电流保护装置。

4.因不同手术室可能同时实施不同的手术,使用不同的医疗仪器。为避免医疗电器设备的相互干扰,每间需要设置IT系统的手术室,应单独设置隔离变压器。

5.医院内的胸部手术室,心血管X 线造影室,心脏手术室及检查室等,应具有严格的防电

击保护措施。这仅靠带绝缘监视的IT系统是不够的,还应辅以局部等电位联结,使保护区内所有可导电部分都处于同一电位,才能保证供电的安全可靠性,防止心脏手术及检查中发生宏电击和微电击。

6.当同一场所尚有TN-S 或TT 系统供电的插座时,医用IT系统的插座应为其它系统用的

插头无法插入, 并具有明显的可供区别的标志。

7.在IT 系统中,提高回路的绝缘阻抗,降低回路的对地静电电容,是提高系统安全可靠性

的关键。为此在设计中可采取以下措施。

⑴ IT 不接地系统的配电箱要尽量安装在手术室等医用电气设备用房的附近,以缩短该系统

配电线路的长度。

⑵ 尽量减少系统容量及系统的分支回路数。

⑶ IT系统的配电线路应远离接地金属体(如金属管道等)。

⑷ 使用绝缘层较厚的导线(如双层绝缘护套线或电缆)。

⑸ 心电仪等测量设备为防止交流干扰,采用了电容滤波电路,这将使静电容量增大,应避

免使用于IT系统。

⑹ 严禁把配电导线和接地导线用穿在一根管中,应分别穿管敷设。

随着我国国力的不断增强,医疗卫生事业的不断发展,将要新建一批现代化的医院。原有一

些医院,因不能满足使用要求,也面临着改扩建。作为电气设计人员,一方面期待着国家有关规范、行业标准与国际接轨,进一步完善。另一方面在设计过程中,应推广采用先进技术,体现“以人为本、安全第一”的设计理念,为病人和医护人员提供一个技术先进、功能齐全、安全可靠的医疗环境。

参考文献

〔1〕《工业与民用配电设计手册》,1994年12月第二版,中国航空工业规划设计研究院等编

〔2〕《IT 系统和电源隔离在民用建筑中的应用》 王厚余著

〔3〕《带绝缘监视的IT系统在医院中的应用》 刘佩智著

作者简介:

任华,男,本科,安科瑞电气股份有限公司工程师, 

技术交流: 021-59104851 邮箱:2880157851@qq.com

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