[摘要]本文介紹了低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的原理和安/全性，分析了低壓配電系統(tǒng)對(duì)醫(yī)務(wù)人員、患者和醫(yī)療設(shè)備的影響，并提出了保護(hù)醫(yī)務(wù)人員和患者人身安/全、確保醫(yī)療設(shè)備安/全運(yùn)行的措施。

【關(guān)鍵詞】TN－S；IT；國(guó)際電工委員會(huì)；剩余電流保護(hù)器；總等電位連接；局部等電位連接；IT隔離電源；隔離變壓器

 【技術(shù)支持唯新：CDD-9888】【公從號(hào)：安科瑞能效管理解決方案】

0前言

是為患者提供手術(shù)和搶救的場(chǎng)所，承擔(dān)全院患者的手術(shù)和治療任務(wù)。的電氣配電系統(tǒng)和接地質(zhì)量直接影響患者和醫(yī)務(wù)人員的人身安/全，以及手術(shù)過(guò)程中醫(yī)療設(shè)備的正常使用。根據(jù)國(guó)家有關(guān)負(fù)荷分級(jí)和供電要求的標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)院需要是一ji負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，作為不允許中斷供電的場(chǎng)所。因此，對(duì)低壓配電系統(tǒng)的要求很，不僅要保證電氣設(shè)備突然故障時(shí)不能停電，還要保證患者及相關(guān)醫(yī)務(wù)人員的人身安/全。本研究總結(jié)了低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)，重/點(diǎn)分析了兩種系統(tǒng)在的應(yīng)用。

1低壓配電系統(tǒng)概述

根據(jù)國(guó)家有關(guān)電氣安/全規(guī)范的要求，間接接觸保護(hù)低壓配電系統(tǒng)主要是指TN－S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)［1］。

1.1 TN－S系統(tǒng)

從變電站電源端引出的低壓配電系統(tǒng)為3L＋1N＋1PE線。N線和PE線是分開(kāi)的。PE線基本不通過(guò)電流或電位；只有在接地故障發(fā)生時(shí)才通過(guò)故障電流。因此，電氣設(shè)備的暴露導(dǎo)電部分通常對(duì)地面幾乎沒(méi)有電位，更安/全。

1.2 IT系統(tǒng)

變電站電源端不做系統(tǒng)接地或電阻接地，只做保護(hù)接地，用戶端電氣設(shè)備接地系統(tǒng)做等電位連接系統(tǒng)。IT系統(tǒng)通常需要使用絕緣監(jiān)測(cè)器（IMD）監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的絕緣水平。當(dāng)接地故障發(fā)生時(shí)，故障電流很小，因?yàn)楣收想娏鳑](méi)有返回電源。保護(hù)接地的接地電阻R產(chǎn)生的地面故障電壓很低，不會(huì)造成電擊事故，也不會(huì)切斷電源。但I(xiàn)MD會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示系統(tǒng)接地故障，術(shù)后停電維修。如果不及時(shí)維護(hù)和排除故障，繼續(xù)運(yùn)行故障，當(dāng)D二次接地故障變成短路時(shí)，這是因?yàn)楦鞣N醫(yī)療設(shè)備PE線相互連接，在某些情況下，當(dāng)d一個(gè)醫(yī)療設(shè)備暴露導(dǎo)電部分接地故障時(shí)，接地故障電流通過(guò)PE線傳輸?shù)较噜忈t(yī)療設(shè)備的暴露導(dǎo)電部分，當(dāng)D二個(gè)醫(yī)療設(shè)備暴露導(dǎo)電部分也發(fā)生接地故障時(shí)，也就是說(shuō)，當(dāng)D二次接地故障發(fā)生時(shí)，兩臺(tái)醫(yī)療設(shè)備的相線和PE線之間形成短路電流電路，導(dǎo)致設(shè)備操作人員發(fā)生電擊傷害事故。IT系統(tǒng)演變成TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)演變成TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)。電器或剩余電流保護(hù)器只能通過(guò)電流保護(hù)。（RCD）強(qiáng)制切斷電源，導(dǎo)致手術(shù)間停電跳閘。IT系統(tǒng)一般不會(huì)引出N線，因?yàn)楫?dāng)引出N線時(shí)，IT系統(tǒng)會(huì)發(fā)生單相接地故障，相間對(duì)地電壓會(huì)升到380 V，N線對(duì)地電壓為220 V，導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備絕緣損壞；醫(yī)務(wù)人員直接或間接接觸的預(yù)期接觸電壓可達(dá)380 V，電擊死亡的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大［2］。不能提供220，因?yàn)镹線沒(méi)有引出。 限制了V電源電壓的應(yīng)用。主要適用于對(duì)供電要求的地方。如醫(yī)院、重癥監(jiān)護(hù)病房等（ICU）等待系統(tǒng)短路導(dǎo)致停電危及患者生命安/全的場(chǎng)所。

2接地系統(tǒng)概述

接地系統(tǒng)包括總等電位連接和局部等電位連接。總等電位連接是通過(guò)進(jìn)線配電箱旁邊的接地母排連接下級(jí)配電箱的PE線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和接地裝置，形成大型接地系統(tǒng)。局部等電位連接是在局部場(chǎng)所連接各可導(dǎo)電部件，也可連接很近的PE線、金屬管道和建筑金屬構(gòu)件，形成局部接地系統(tǒng)。當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，局部等電位連接可以進(jìn)一步降低接地電阻，進(jìn)一步降低接觸電壓，這是局部等電位連接的優(yōu)點(diǎn)。

3低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的應(yīng)用

根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療場(chǎng)所根據(jù)醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的情況、停電的危險(xiǎn)程度和允許間歇供電時(shí)間分為0、1、2類［3］?？捎糜谛呐K手術(shù)的醫(yī)療設(shè)備或中斷電源會(huì)導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的醫(yī)療設(shè)備。是兩種需要IT系統(tǒng)或TN的地方－TNS系統(tǒng)不允許使用－C系統(tǒng)。

上述IT系統(tǒng)在d一次接地故障時(shí)不切斷電源或電擊事故，只通過(guò)絕緣監(jiān)測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。d一次接地故障時(shí)，保護(hù)電器的動(dòng)作特性應(yīng)符合以下公式：

RA Id≤50V

RA—暴露可導(dǎo)電部分的接地電阻（Ω）；Id—當(dāng)d一次接地故障發(fā)生時(shí)，W故障電流可以忽略相線和暴露導(dǎo)電部分的阻抗（A）。

為滿足上述公式的要求，應(yīng)降低接地極的接地電阻RA，或減少設(shè)備對(duì)地面的正常泄漏電流，限制線路總長(zhǎng)度［4］。因此，當(dāng)d一次接地故障發(fā)生時(shí)，接觸電壓將控制在50 V以下，對(duì)醫(yī)護(hù)人員和手術(shù)患者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作是安/全的。根據(jù)國(guó)家電氣安/全相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在干燥環(huán)境下發(fā)生接地故障時(shí)，不允許預(yù)期接觸電壓＞50 V，潮濕環(huán)境下≤25 V，水下環(huán)境≤12 V。在IT系統(tǒng)故障狀態(tài)下，*允許不停電的接觸電壓只能是50 V，聯(lián)系醫(yī)護(hù)人員＞50 V可能有觸電危險(xiǎn)。

IT系統(tǒng)用于的進(jìn)線配電箱，但220用于監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、麻醉機(jī)等醫(yī)療設(shè)備 V的電壓應(yīng)為380／220 V變壓器，該變壓器不僅可以改變電壓，而且具有安/全隔離的效果。其容量≥0.5 kVA，但≤10 kVA。IT系統(tǒng)在隔離變壓器后進(jìn)行局部等電位連接。在與局部等電位連接后，醫(yī)療設(shè)備的PE線仍與醫(yī)院TN相連－C－S系統(tǒng)或TN－S系統(tǒng)的PE線連接，但不能單獨(dú)接地，以免重復(fù)接地錯(cuò)誤。因?yàn)槿绻谄渌胤桨l(fā)生單相接地短路，當(dāng)接地故障電流通過(guò)PE線傳輸?shù)秸Ｊ褂玫尼t(yī)療設(shè)備上的暴露導(dǎo)電部分時(shí)，當(dāng)?shù)氐入娢贿B接面上的醫(yī)療設(shè)備和地面電位立即增加。與設(shè)備與地面之間無(wú)電位差相比，手術(shù)臺(tái)上的患者和相鄰操作醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)務(wù)人員免受電擊傷害。如果重復(fù)接地，由于局部等電位連接與地面“0"電位之間的電位差，對(duì)人員的人身安/全非常不利。由于兩個(gè)接地系統(tǒng)之間可能存在電位差，通過(guò)其他PE線傳輸?shù)碾s散電流會(huì)沖進(jìn)監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、麻醉機(jī)等精/密醫(yī)療設(shè)備，干擾設(shè)備的各種參數(shù)，甚至突破精/密電路板。

TN用于的總進(jìn)線配電箱－S系統(tǒng)，即3L＋1N＋1PE的接線方式。但I(xiàn)EC規(guī)定了與手術(shù)臺(tái)周圍的水平距離1.5 m，度為2.5 m內(nèi)被稱為患者環(huán)境。圍繞患者環(huán)境的手術(shù)臺(tái)相鄰懸臂吊塔應(yīng)采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)供電。懸臂吊塔上的插座主要用于維持生命或手術(shù)的醫(yī)療設(shè)備。使用1：1變比單相隔離變壓器通過(guò)懸臂吊塔插座為生命支持醫(yī)療設(shè)備供電，連接當(dāng)?shù)蒯t(yī)療IT系統(tǒng)中的所有醫(yī)療設(shè)備、隔離變壓器PE線端子和進(jìn)線配電箱PE線端子，確保當(dāng)?shù)鼗颊攮h(huán)境在當(dāng)?shù)氐入娢贿B接的保護(hù)范圍內(nèi)。在等電位連接系統(tǒng)中，局部等電位連接端子板、插座PE線端子、醫(yī)療設(shè)備PE線端子、設(shè)備外可導(dǎo)電部件的電阻總和≤0.2Ω，使整個(gè)接地系統(tǒng)的電位差接近相等。

應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭bIT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)的聲光信號(hào)，以便醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。不同顏色的燈應(yīng)顯示系統(tǒng)的不同絕緣狀態(tài)。當(dāng)絕緣電阻下降時(shí)，*下降到50 kΩ應(yīng)發(fā)出信號(hào)。故障排除前不允許切斷，聲信號(hào)允許中止，但燈信號(hào)不得切斷。

在實(shí)際工程中，TN也可以在同一設(shè)計(jì)－S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)插座，懸臂吊塔由IT系統(tǒng)供電，墻壁由TN供電－S系統(tǒng)供電。但要嚴(yán)格區(qū)分和標(biāo)記，防止相關(guān)醫(yī)療設(shè)備混插。呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、手術(shù)無(wú)影燈等醫(yī)療設(shè)備需要使用IT系統(tǒng)插座，以確保電氣設(shè)備在接地故障時(shí)不會(huì)跳閘。TN可用于其他手術(shù)輔助醫(yī)療設(shè)備－S系統(tǒng)插座。每個(gè)系統(tǒng)都有自己的過(guò)電流保護(hù)裝置和剩余電流保護(hù)器，以避免TN－過(guò)電流保護(hù)裝置或剩余電流保護(hù)器在S系統(tǒng)接地故障時(shí)跳閘，影響IT系統(tǒng)。單獨(dú)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是降低隔離變壓器的容量和加熱，提隔離變壓器的使用壽命，使隔離變壓器能夠更好地服務(wù)于IT系統(tǒng)。

4.隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用

4.1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(duì)患者的威脅越來(lái)越大，尤其是那些生命危險(xiǎn)的地方。各種電極和傳感器直接插入手術(shù)或麻醉狀態(tài)下的人體，微小的漏電流可能導(dǎo)致患者觸電。此外，一些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥患者的生命。一旦設(shè)備停電，也會(huì)對(duì)患者的生命構(gòu)成威脅。因此，醫(yī)療特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院，ICU(CCU)對(duì)病房等重要場(chǎng)所進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可為此類場(chǎng)所提供安/全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)化適用于醫(yī)院、各類、搶救室、內(nèi)窺鏡室、造影室等醫(yī)療二級(jí)場(chǎng)所的醫(yī)療隔離電源系統(tǒng)。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

4.4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(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場(chǎng)所的IT配電系統(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(chǎng)分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)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(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過(guò)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(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過(guò)系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)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(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(shì)，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

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