摘  要： 本文主要介紹在醫(yī)療IT系統(tǒng)領(lǐng)域中，對比IEC標準和以美國為代表的NSPF標準的不同之處，進一步理解應(yīng)用于醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)。
關(guān)鍵詞 ： 漏電  絕緣監(jiān)視  IEC標準  NSPF標準  醫(yī)療IT系統(tǒng) 

0   引言
醫(yī)療2類場所是醫(yī)院內(nèi)重要場所，通常指手術(shù)室、重癥監(jiān)護室或心臟監(jiān)護室等，對病人而言是生命攸關(guān)的場所，也是充滿醫(yī)療器械和醫(yī)療電器設(shè)備的場所，此類場所的漏電保護和普通建筑物相比有特殊的要求，即通過局部IT系統(tǒng)供電。為了更好地理解應(yīng)用于醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)，首先對相關(guān)現(xiàn)行的不同國際標準作一介紹。

1　IT系統(tǒng)及其特點
1.1 IT系統(tǒng)的定義及組成
IT系統(tǒng)的電源端不接地或經(jīng)高阻抗接地，其電氣裝置的外露導(dǎo)電部分，被單獨地或集中地通過保護線（PE）接至接地極。在實際應(yīng)用中，IT系統(tǒng)一般與TN或TT系統(tǒng)通過隔離變壓器進行隔離。
在正常情況下，系統(tǒng)中僅存在線路對地電容的微小泄漏電流。圖1所示為IT系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障示意圖，當系統(tǒng)發(fā)生第一次單相接地故障時，故障電流為兩非故障相對地電容電流的相量和Id ，由于這個電流值甚小，不會造成人身電擊或者其它事故，也不會切斷電源，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性。但是如果不及時排除故障，當?shù)诙瘟硪幌喟l(fā)生接地故障時，相當于形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電的中斷，這對于重要的供電場所來說，是不允許的。

圖1　IT系統(tǒng)接地故障示意圖

　　為了防止上述短路故障的發(fā)生，T系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置絕緣監(jiān)測器。這樣當系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障時，絕緣監(jiān)測器就能及時檢測出該接地故障，并通過報警裝置發(fā)出報警信號（通常是聲光報警信號），提醒工作人員趕在第二次發(fā)生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患，從而有效地保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性。
可以在系統(tǒng)中安裝專門的故障檢測儀，當絕緣監(jiān)測檢測到絕緣故障時，給故障檢測儀一個啟動信號，故障檢測儀開始逐路檢測，也可以利用手執(zhí)式故障定位設(shè)備對可能出現(xiàn)故障的回路進行逐點排查，最終找到故障點并顯示故障點的位置，這樣就極大地方便了工作人員進行故障排除。
為了保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性，國家《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》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1條規(guī)定：“……醫(yī)用IT系統(tǒng)的變壓器進出線回路不允許設(shè)置過負荷保護……”，以防止系統(tǒng)過負荷時保護開關(guān)切斷電源。這就要求系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器必須同時還具有負荷檢測和過負荷報警功能。在一些重要的場所，由于隔離變壓器持續(xù)不斷地工作，可能溫度過高而導(dǎo)致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監(jiān)測器還需要實時檢測變壓器的溫度，當其溫度過高時，應(yīng)有相應(yīng)的超溫報警信號，以提醒相關(guān)人員及時處理。
由上面的分析可知，一個典型的單相IT系統(tǒng)，其組成設(shè)備主要包括：隔離變壓器、絕緣監(jiān)測器、電流互感器，以及外接報警與顯示儀，見圖2。

圖2　單相IT系統(tǒng)組成框圖

　　系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)測儀具有系統(tǒng)絕緣檢測、系統(tǒng)過負荷檢測和變壓器溫度檢測功能，以及相應(yīng)故障的報警與顯示功能，一般安裝在現(xiàn)場的終端配電柜中。外接報警與顯示儀則用于集中顯示相應(yīng)的檢測值，并具有超限報警功能，一般安裝在位置明顯的地方，方便人員查看，如手術(shù)室IT系統(tǒng)的外接報警與顯示儀通常安裝在醫(yī)院手術(shù)室的情報面板上。
1.2 IT系統(tǒng)的特點
a. 由于系統(tǒng)電源端帶電導(dǎo)體不接地，即使系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障也只能通過系統(tǒng)對地電容構(gòu)成回路，故障回路阻抗極大，故障電流極小，發(fā)生電擊的危險很小，所以不必及時切斷電源來防電擊，從而維持供電的不間斷，只有在發(fā)生第二此接地故障時才要求切斷電源。同時，安裝在系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器能及時地檢測并給出系統(tǒng)絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時排除故障。因此IT系統(tǒng)是一個連續(xù)、可靠的供電系統(tǒng)。
b. IT系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器，一方面實時監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，另一方面還檢測系統(tǒng)的過負荷和變壓器的溫升狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常立即報警。因此IT系統(tǒng)能夠減少因系統(tǒng)發(fā)熱、漏電等原因引起的電氣火災(zāi)事故，大大提高了系統(tǒng)的防火安全性。
c. 在IT系統(tǒng)中，提高回路的絕緣阻抗、降低回路對地電容，是提高系統(tǒng)安全性與可靠性的關(guān)鍵。因此在系統(tǒng)設(shè)計時要盡量縮短系統(tǒng)配電線路的長度，減小系統(tǒng)容量，減少系統(tǒng)分支回路數(shù)，并做好線路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統(tǒng)僅能用在重要的局部的供電場所，如化工、制藥企業(yè)的一些程序控制生產(chǎn)線，醫(yī)療場所的手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等場所。

2　醫(yī)療IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)視儀
國外相關(guān)標準有德國的DIN VDE0107﹑法國的NFC15-211﹑美國的NFPA99-1993﹑IEC（國際電工協(xié)會）60364-7-710.在國際電工協(xié)會IEC60364標準中規(guī)定，在醫(yī)療領(lǐng)域，由電網(wǎng)電源供電，用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備﹑以及用于手術(shù)室照明和類似照明設(shè)備﹑額定電壓超過AC25V或DC60V的設(shè)備，必須使用帶絕緣電阻監(jiān)視儀的IT電源系統(tǒng)。
同時我國《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中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。以及我國2002年11月26日發(fā)布，12月1日開始實施的《醫(yī)療潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》 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線供給。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)置漏電檢測報警裝置；8.3.4.2中規(guī)定心臟外科手術(shù)室必須設(shè)置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)等相關(guān)規(guī)定。
IEC60364標準規(guī)定，醫(yī)療2類場所內(nèi)用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設(shè)備，必須使用帶絕緣監(jiān)視儀的IT電源系統(tǒng)。
絕緣監(jiān)視儀安裝在IT系統(tǒng)和大地之間，IT系統(tǒng)發(fā)生接地時，絕緣監(jiān)視儀立刻發(fā)出報警信號，通知操作人員系統(tǒng)已經(jīng)帶故障運行，必須盡快找出故障，以便在發(fā)生第二點接地之前排除故障。對于醫(yī)療2類場所的IT系統(tǒng)內(nèi)安裝的絕緣監(jiān)視儀，除了必須符合絕緣監(jiān)視儀的通用規(guī)范IEC61557-8標準以外，還必須符合IEC60364-7-710標準的特殊要求：
(1) 內(nèi)部交內(nèi)阻抗應(yīng)至少為100kΩ；
(2) 測試電壓不應(yīng)大于直流25V；
(3) 即使在故障條件下，其注入的電流的峰值不應(yīng)大于1mA；
(4) 最遲在絕緣電阻降至50kΩ時，應(yīng)發(fā)出信號。應(yīng)配置試驗此功能的器具；
(5) 絕緣監(jiān)測器在接地中斷或電氣線路中斷時發(fā)出信號。
目前國外的隔離電源系統(tǒng)的價格一直以來高居不下，國內(nèi)的產(chǎn)品很少，而且技術(shù)水平有限。安科瑞推出的絕緣監(jiān)測裝置和隔離電源系統(tǒng)以極高的性價比，為重要的場所提供了安全可靠的供電解決方案。產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電信、冶金、煤礦、船舶、建筑機械、石油化工及交通工程等領(lǐng)域。

安科瑞AIM-M100絕緣監(jiān)測儀

　　安科瑞AIM-M100絕緣監(jiān)測儀符合標準：1、GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊IMDS或場所的要求一醫(yī)療場所》；2、JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》；3、IEC 61557-8-2007《交流100V和直流1500V以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全防護檢測的實驗、測量或監(jiān)控設(shè)備 第8部分：IT系統(tǒng)用絕緣監(jiān)測裝置》       
安科瑞AIM-M100功能：
1）具有對被監(jiān)測IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、隔離變壓器負荷電流和繞組溫度實時監(jiān)測及故障報警功能；
2）能實時監(jiān)測與被測系統(tǒng)連線斷線故障、電流互感器斷線和短路故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障，并在故障發(fā)生時給出報警指示；
3）繼電器報警輸出、LED報警指示等多種故障指示功能；
4）采用先進的現(xiàn)場總線通訊技術(shù)，與外接報警和顯示儀、上位機管理軟件通訊，可以實時監(jiān)控IT系統(tǒng)的運行狀況；
5）具有事件存儲功能，能夠記錄報警發(fā)生的時間和故障類型，方便操作人員分析系統(tǒng)運行狀況，及時消除故障。

3  醫(yī)療IT系統(tǒng)的應(yīng)用方案
3.1醫(yī)療IT系統(tǒng)的應(yīng)用
根據(jù)國標《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/IEC 60364–7–710：2002），將醫(yī)療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。由于0類和1類場所不使用與病人直接接觸的醫(yī)療器械，或者所使用的設(shè)備斷電后不會對病人造成危害，因此可以使用TN-S系統(tǒng)，但須配有剩余電流動作保護器，在發(fā)生接地故障時，能及時斷開故障回路。并可同時配置剩余電流監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測系統(tǒng)各回路的泄漏電流值，在保護設(shè)備動作前發(fā)出報警信號，避免造成回路斷電，引起嚴重后果。對于2類醫(yī)療場所，醫(yī)療設(shè)備的斷電或接地故障將會危及病人生命安全。根據(jù)相關(guān)的標準和規(guī)范，這類場所必須使用醫(yī)療IT系統(tǒng)，來保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和安全性。
最新報批的《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》參照我國等同采用的IEC標準，根據(jù)我國具體國情，制定出了IT系統(tǒng)在醫(yī)院中應(yīng)用場所的詳細規(guī)定，其嚴格規(guī)定了應(yīng)用組2類（也稱為2類場所）為以下場所：急診搶救室；中心手術(shù)部的所有手術(shù)室；所有CU室（包括ICU，CCU，NICU，PICU，SICU等等）；心臟導(dǎo)管介入室和心血管造影室。每個房間應(yīng)配有獨立的隔離電源系統(tǒng)。對于多個這類場所，可以采用如圖3所示的配電方案。

圖3　2類醫(yī)療場所配電方案

　　圖中各個手術(shù)室和重癥監(jiān)護室分別采用獨立的IT供電系統(tǒng)，所有的IT系統(tǒng)由手術(shù)部與ICU總配電柜通過TN-S系統(tǒng)配電。各IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測器及總配電柜內(nèi)的剩余電流監(jiān)測設(shè)備又通過基于Modbus協(xié)議的RS485總線將各個監(jiān)測信號反饋到手術(shù)部的中央監(jiān)控室內(nèi)，并由中央控制室的上位機通過中央控制系統(tǒng)軟件進行集中監(jiān)控。各個IT系統(tǒng)與TN-S系統(tǒng)的運行狀態(tài)，都可以顯示在中央監(jiān)控室的上位機上，方便工作人員對系統(tǒng)進行集中監(jiān)控與管理。
各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室根據(jù)各系統(tǒng)容量分別配置單獨的IT系統(tǒng)，主要的醫(yī)療儀器、無影燈、多功能吊塔等用電設(shè)備須從IT系統(tǒng)中取電。照明燈、觀片燈和電動門等可以不從IT系統(tǒng)取電。 圖4為采用醫(yī)療隔離電源系統(tǒng)的手術(shù)室或ICU配電系統(tǒng)圖。絕緣監(jiān)測儀時刻監(jiān)測IT系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時給出報警信號，外接的報警與顯示儀通過RS485接口與絕緣監(jiān)測儀進行實時的數(shù)字通信，顯示絕緣監(jiān)測儀的檢測結(jié)果，并在報警時發(fā)出聲光報警信號。除了絕緣監(jiān)測設(shè)備外，系統(tǒng)還配置了絕緣故障測試儀和絕緣故障評估儀。絕緣故障測試儀能夠在線查找故障發(fā)生的回路，它和絕緣監(jiān)測儀一起工作，當絕緣監(jiān)測儀探測到系統(tǒng)絕緣故障后，絕緣故障測試儀立即開始故障定位，由絕緣故障評估儀周期性地送出一個特殊的測試電流，測試電流流經(jīng)故障部位，由電流互感器探測，并由電子評估儀對故障回路進行評估，評估的結(jié)果送報警與顯示儀中顯示。

圖4　手術(shù)室或ICU配電系統(tǒng)圖

　　醫(yī)療IT系統(tǒng)同時還配置了絕緣故障定位設(shè)備，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)絕緣故障的同時，能及時定位出現(xiàn)故障的回路，這極大地方便了工作人員了解系統(tǒng)狀態(tài)并及時排查故障，從而有效地保證了醫(yī)療IT系統(tǒng)的安全性與可靠性。
許多國內(nèi)廠家參照IEC標準，結(jié)合國情，也制定出了IT系統(tǒng)在醫(yī)院中應(yīng)用場所的詳細規(guī)定，并相繼推出了專門用于醫(yī)院的帶絕緣監(jiān)測裝置的IT系統(tǒng)設(shè)備。如安科瑞(ACREL)公司的：“醫(yī)用隔離電源”,其產(chǎn)品符合IEC的標準并具有更優(yōu)的性能。
安科瑞（Acrel）公司的隔離電源系統(tǒng)主要包括以下部件：
1）AIM-M100絕緣監(jiān)視儀
2）AITR系列隔離變壓器
3）AID100外接報警和顯示儀
4）ACLP10-24型的儀用直流穩(wěn)壓電源

3.2主要產(chǎn)品型號規(guī)格及配置
安科瑞（Acrel）公司的醫(yī)用隔離電源柜是針對醫(yī)療2類場所的供電需求而設(shè)計的具有局部IT系統(tǒng)的配電柜，IT系統(tǒng)裝設(shè)絕緣監(jiān)測裝置來監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；其它系統(tǒng)輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產(chǎn)品根據(jù)使用場所的不同分為GGF-O系列手術(shù)室用隔離電源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜兩大類，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》等標準。

3.2.1 ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統(tǒng)圖為例）

表1  方案配置表

3.2.2 手術(shù)室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電柜系統(tǒng)圖為例）

表2  方案配置表

4 結(jié)束語
綜上所述，在醫(yī)療IT系統(tǒng)領(lǐng)域，IEC規(guī)范具有較強的實用性，因而在世界范圍內(nèi)被廣泛接受并采用。以美國為代表的NSPF標準比IEC標準更嚴格，實現(xiàn)該標準的難度和成本比IEC標準高。

參考文獻：
[1]上海安科瑞電器股份有限公司產(chǎn)品資料，2011.03版.
[2]王厚余.低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和檢驗.中國電力出版社.2007.
[3]邵建勛. 醫(yī)用IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應(yīng)用. 信息管理, 2008(6): 32 - 39.

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