浅谈医疗IT系统及绝缘监测产品的应用
王长幸 江苏安科瑞电器制造有限公司
1、项目简介
某综合医院新病房大楼, 总建筑面积106314.18m2，地面以上主体总高度为99.4m,地上26层，地下1层。手术室除了一楼、二楼和五楼各有一间手术室外，三楼有门诊手术室9间，神经ICU室共17个床位，四楼中心手术室共21间、中心ICU室24个床位。现结合本工程谈谈笔者在医用IT系统应用中的设计。
2、医疗场所的分类及供电要求
根据《建筑物电气装置第7- 710部分: 特殊装置或场所的要求医疗场所》( GB16895.24-
2005、IEC60364- 7- 710: 2002) 的标准, 将不同目的的医疗房间划分为0类场所、1类场所、2类场所。其分类规定如表1所示。
表1 医疗场所安全实施的类别和级别划分
其中，0类医疗场所是指无需与患者身体接触的电气装置工作的场所。1类医疗场所是指医疗电气设备的接触部件需要与患者体表、体内(除了2类医疗场所所述环境以外)接触的电气装置工作的场所。2类医疗场所是指医疗电气设备约接触部件需要与患者体内(主要指心脏或接近心脏部位)接触以及电源中断危及患者生命的电气装置工作的场所。
2类场所必须充分考虑微电击产生的危险以及持续供电的重要性, 严格限制其第一次故障电流，因此《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T 16-2008)中规定，在2类场所内用于维持生命的、外科手术的和其他位于“患者区域”内的医疗电气设备和系统的供电回路则必须使用隔离电源( IT电源) 供电。在0类场所、1类场所中，由于用电设备不与人体内脏直接接触，可使用中性点接地的系统( TT / TN系统) 供电。
3、IT配电系统在2类医疗场所的应用
2类医疗场所对供电连续性和漏电流要求较高,IT系统降低了系统对地的泄漏电流，人身触电的危险被降低到*小程度。在IT系统中安装了绝缘监测仪装置, 大大提高了事故预防能力, 系统一旦出现第一个绝缘故障, 不会引起系统的停电,保证了供电的连续。
在医院的手术室和ICU病房中，为了保证供电的可靠性，采用了双电源切换的供电方式，一旦该路电源停电，另外一路电源会很快切换。对于重要负荷，采用IT系统供电。 当发生绝缘故障时, 故障电流对地无法构成回路, 只会产生一个很小的容性漏电流, 同时电流不会导致上一级断路器或熔断器动作, 保证了供电的连续性。为了实时监测IT系统对地的绝缘状况，系统内设置了绝缘监测装置，当系统绝缘下降到监测装置的报警值时，该监测装置会发出报警信息，提示系统出现绝缘故障，需尽快进行排除。IT系统配电示意图如图1所示。
图1 IT配电系统示意图
在本工程除了采用IT系统供电外，还采取了以下几种措施, 确保IT系统供电的安全性和可靠性。
1）IT系统中采用的断路器均选择带短路保护，而不带过载保护断路器，防止因系统过载跳闸，影响供电的连续性。
2）为了有效防止不同用电设备外壳电位差而产生的电击事故，该系统采取进行了可靠的等电位联接。
3）IT系统插座和插座箱均有明显的标志，TN-S系统插头不能插入。
4）为尽可能减小IT系统对地的泄露电容引起的漏电流，隔离变压器的容量限制在8kVA以下。
5）IT系统的绝缘监测采用医用的绝缘监视仪, 并满足国家标准对该类产品的要求。绝缘监测仪只用于故障报警，不能动作于断路器。
4 手术室IT供电及绝缘监测方案
本次设计中手术室采用了安科瑞公司的医疗IT配电产品，其系统由隔离变压器、绝缘监测仪、仪用电源、外接报警显示仪和绝缘故障定位装置组成。每个手术室一套IT系统，IT系统采用一台8kVA单相隔离变压器。并通过AIM-M200绝缘监测仪, 实现变压器次级回路对地绝缘阻抗、次级负载电流、变压器温度状态的实时监测。设计了ASG100信号发生器和AIL100绝缘故障定位装置，实现绝缘故障回路的定位功能。报警显示装置采用了AID200, 通过双绞线与AIM-M200绝缘监测仪联接分别在手术室内部及监控室显示绝缘监视仪测量的数据, 当出现故障时通过发光管及嗡鸣器通知现场人员, 同时通过输出触点通知中心控制室值班人员做好故障处理准备。每组AIM-M200绝缘监测仪配置仪器专用电源DR-60-24, 电源输出为DC24V。单个手术室系统组成如图2所示。
图2 手术室IT配电系统图
在该方案中，手术室的配电包括IT系统和TN-S系统，对于手术室内重要的设备，则通过IT系统配电，并通过绝缘监测仪和故障定位仪实现绝缘监测和故障定位。对于手术室内不重要的设备，或不与人体直接接触设备，则采用TN-S系统来供电，并采用不大于30mA的漏电保护断路器来防止漏电安全事故。
5 ICU重症监护室IT供电及绝缘监测方案
在重症监护室内，IT系统配电主要为各监护病床的护理吊塔供电，根据负荷的需求，为每个吊塔配电了2kVA的容量。在本设计中每套IT系统采用了一台8kVA单相隔离变压器，因此可满足4个吊塔的供电。每套IT系统配置了1只AIM-M200绝缘监测仪，1套绝缘故障定位装置和1只直流电源。由于安科瑞AID200集中报警与显示仪能够集中监控多达16套IT系统的绝缘监测数据，因此可多套IT系统共用1套AID200集中报警与显示仪，其安装在护士站，以便实时了解各IT配电系统的运行状况。重症监护室配电系统图如图3所示。
图3 ICU室IT配电系统图
6主要产品型号与配置
随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。因此，对于医院这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范进行。
安科瑞公司的医用隔离电源柜及其配套绝缘监测装置是针对医疗Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。
应用场合
型号
主要功能
ICU/CCU病房隔离电源柜
GGF-I系列
为医院ICU/CCU病房提供安全可靠的IT系统隔离供电电源，并具有对IT系统绝缘监测功能。
手术室隔离电源柜
GGF-O系列
为医院各类手术室提供安全*的供电解决方案，为重要的手术设备提供安全可靠的IT系统隔离供电电源，并具有对IT系统绝缘监测功能。
医疗IT配电系统绝缘监测装置
AIM-M100
具有对被监测IT系统对地绝缘电阻、隔离变压器负荷电流、变压器绕组温度实时监测及 故障报警功能；
ACLP10-24
仪表专用的直流稳压模块，导轨式安装，
AID100
具有绝缘电阻、变压负荷率实时显示功能；可远程设置绝缘监测仪的报警阀值
AKH-0.66P26
与AIM-M100绝缘监测仪配套使用的保护型电流互感器。*大可测电流为50A，变比为2000:1
隔离变压器
AITR系列
医院专用的隔离变压器，为各类手术室和重症监护室提供安全的电源隔离
系统集成
GGF-800医疗洁净电源监控系统
对各绝缘监测设备进行集中监视和管理，以便被监控的场所出现故障时，相关人员能够快速响应，及时有效地解决问题
具有报警显示与记录功能，按负荷电流分预警及报警，可记录报警发生的时刻、报警类型及报警值等信息，并可支持报警声音（报警声音也可屏蔽），方便运维人员分析系统运行的历史情况，及时排除故障
可单独调用某个IT供电系统的监测画面，并可通过手动选择该IT供电系统查询其变压器运行的详细状态
系统具有一次图及现场分布图显示功能，便于及时、直观地发现IT供电系统的报警地点或区域
7设备清单
8KVA嵌入式手术室隔离电源柜(GGF-O8QL)设备明细
序号
名称
型号
数量
计量单位
1
绝缘监测仪
安科瑞 AIM-M200
1
只
2
隔离变压器
安科瑞 AITR8000
1
只
3
报警与显示仪
安科瑞 AID200
1
只
4
仪用电源
安科瑞 DR-60-24
1
只
5
信号发生器
安科瑞 ASG100
1
只
6
故障定位仪
安科瑞 AIL100-8
1
只
7
故障定位仪
安科瑞 AIL100-4
1
只
8
电流互感器
安科瑞 AKH-0.66P26
1
只
安科瑞 AKH-0.66 40I 100/5
3
只
9
柜体
手术室嵌入式GGF-OXQ
1
只
10
隔离开关
施耐德 INS80 4P
1
只
11
断路器
施耐德 iC65N-C20/4P
1
只
施耐德 iC65N-C20A/4P+Vigi ELE A 30mA
1
只
施耐德 iDPNN-C16A/1P+N+Vigi ELE A 30mA
3
只
施耐德 iC65N-C10/1P
5
只
施耐德 iC60LMA-C40/2P
2
只
施耐德 iC60LMA-C25/2P
8
只
12
电能表
安科瑞 DTSF1352
1
只
13
PE端子排
B-3X17/10
2
只
14
接线端子
GGF用
2
套
15
信号灯
AD11-22/21-5GZ AC220V 绿色
2
只
AD11-16/41-6GZ AC220V 红色
17
只
16
浪涌保护器
施耐德 iPR 20 3P+N
1
只
17
散热器
KA1238HA2BMT
2
只
18
辅料
GGF-O8/10G
1
项
8KVA嵌入式ICU室隔离电源柜(GGF-I8QL)设备明细
序号
名称
型号
数量
计量单位
1
绝缘监测仪
安科瑞 AIM-M200
1
只
2
隔离变压器
安科瑞 AITR8000
1
只
3
报警与显示仪
安科瑞 AID200
1
只
4
仪用电源
安科瑞 DR-60-24
1
只
5
信号发生器
安科瑞 ASG100
1
只
6
故障定位仪
安科瑞 AIL100-4
1
只
7
电流互感器
安科瑞 AKH-0.66P26
1
只
8
断路器
iC60LMA 2P 40A
1
只
9
iC60LMA 2P 16A
4
只
10
柜体
ICU室嵌入式GGF-IXQ
1
只
11
PE端子排
B-3X17/10
2
只
12
散热器
KA1238HA2BMT
2
只
参考论文：
[1] 医用IT系统在医院2类场所中的应用.建筑电气 2006.4
[2] 安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.1版.
江苏安科瑞电器制造有限公司
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