手術(shù)室配電及絕緣監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

    摘 要：參考IEC標(biāo)準(zhǔn)中對手術(shù)室內(nèi)電源系統(tǒng)級絕緣監(jiān)視系統(tǒng)的規(guī)定和要求，結(jié)合國家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對手術(shù)室配電及絕緣監(jiān)視系統(tǒng)作了設(shè)計(jì)和應(yīng)用舉例；論述了絕緣監(jiān)測儀的測量原理和應(yīng)用范圍；分析IT系統(tǒng)電網(wǎng)接地故障及應(yīng)用的局限性。

    目前在醫(yī)院的手術(shù)室中，大量采集電氣醫(yī)療設(shè)備，其中對接觸人體內(nèi)臟（心臟）、大腦等器官的醫(yī)療電氣設(shè)備需進(jìn)行絕緣監(jiān)測和特殊保護(hù)。我國的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，設(shè)計(jì)醫(yī)療電氣設(shè)備安全保護(hù)、絕緣監(jiān)測方面的條款，不甚詳細(xì)、也不全面，暫未能與IEC 364-7-710（建筑物內(nèi)的電氣安裝第7部分：對特殊區(qū)域安裝的要求）標(biāo)準(zhǔn)接軌。筆者就手術(shù)室內(nèi)配電、絕緣監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，作一些探討。

    1 IEC 標(biāo)準(zhǔn)中對手術(shù)室電源及絕緣監(jiān)測的規(guī)定

    IEC 364-7-710（1997）（《建筑物內(nèi)的電氣安裝》）第七部分：對特殊區(qū)域的特殊安裝的要求710節(jié)：醫(yī)療場所中，把醫(yī)療場所按電擊危險分組和按不間斷供電要求分級，同時屬于第2應(yīng)用組的0.5級別的場所，僅有手術(shù)準(zhǔn)備室、手術(shù)室、特別監(jiān)護(hù)室；對上述場所IEC 364-7-710•413•1•5規(guī)定：除了IEC 364-7-710•413•1•3條規(guī)定外的設(shè)備，用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電氣設(shè)備、照明和類似照明設(shè)備，額定電壓超過AC250V或DC60V的設(shè)備，必須使用帶絕緣電阻監(jiān)測儀器的IT電源系統(tǒng)，該儀器還應(yīng)滿足：①內(nèi)部交流絕緣電阻必須大于100KΩ。②測試電壓不大于DC25V。③即使在故障條件下，測試電流不得超過1mA。④最遲在絕緣電阻降至50KΩ時，應(yīng)有顯示，應(yīng)提供一測試儀器測試該設(shè)備。⑤如果接地線或電路連線松開，應(yīng)有顯示。

    2 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/T16-2008）的規(guī)定及問題提出

    在《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/T16-2008）（以下簡稱《民規(guī)》）中，僅在第14.7.6.3條提出“在電源突然中斷后，有招致重醫(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”。第14.2.8條：“IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)測儀及接地故障報(bào)警或顯示裝置”。在有的實(shí)際設(shè)計(jì)中，僅對重要的醫(yī)療場所，采用專用醫(yī)療隔離變壓器，引出IT系統(tǒng)電源，在房間配電箱內(nèi)設(shè)一套絕緣監(jiān)測裝置，系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測

   上述設(shè)計(jì)過于簡單，籠統(tǒng)，且有的絕緣監(jiān)測儀器的測量技術(shù)方法落后，不能準(zhǔn)確、可靠地顯示與報(bào)警，給手術(shù)室等重要醫(yī)療場所的配電留下了極大隱患。

    3 手術(shù)室配電、絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    根據(jù)《醫(yī)用電氣設(shè)備》（GB9706.1-93 ）中“第一部分：安全通用要求”，結(jié)合IEC 364-7-710、《民規(guī)》，筆者總結(jié)以往手術(shù)室配電、絕緣監(jiān)測設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對手術(shù)室配電及絕緣監(jiān)測作如下設(shè)計(jì)探討。

    3.1 設(shè)計(jì)舉例

    a. 監(jiān)測儀選用安科瑞電氣股份有限公司的產(chǎn)品。

    b. 由于手術(shù)室安裝大量的單相醫(yī)療電氣設(shè)備，采用IT系統(tǒng)電源，需配出N線。據(jù)《民規(guī)》第8.6.6.6條要求，在N線上須裝設(shè)過流保護(hù)器。因此，采用兩極（單相）低壓斷路器，在IT系統(tǒng)電源發(fā)生第二次異相接地（短路）故障時，切斷相線或N線。

    c. 采用AITR6300隔離變壓器，滿足單相負(fù)荷要求。

    d. 采用AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀，它具有如下功能：①監(jiān)測絕緣阻抗，范圍為10～999KΩ。②監(jiān)測負(fù)載電流，范圍為2.1～50A。③監(jiān)測隔離變壓器溫度。④在線監(jiān)測儀表和電網(wǎng)、N線、PE線的連接。⑤在線監(jiān)測儀表與電流互感器的連接。⑥在線監(jiān)測儀表與溫度傳感器的連接。⑦兩路繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)警指示。

    當(dāng)AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀連接電流互感器AKH-0.66P26，可用于監(jiān)測隔離變壓器的負(fù)荷狀況；采用隔離變壓器內(nèi)部的溫度傳感器PT100（見圖2、圖3中的接線端子ST），可監(jiān)測變壓器溫度狀況。

    e. 選用AID系列外接報(bào)警與顯示儀，安裝于手術(shù)室內(nèi)信息控制面板上，顯示AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀的所有信息，并具有遠(yuǎn)程設(shè)置AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀的報(bào)警參數(shù)等功能。

    f. 圖2中各儀表之間的通信通過RS485接口實(shí)現(xiàn)，圖3中各儀表之間的通信通過CAN接口實(shí)現(xiàn)。

    g. 選用儀表專用電源ACLP10-24，保證儀表所用電源的可靠性與穩(wěn)定性。ACLP10-24能將AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V。

    3.2 手術(shù)室配電及絕緣監(jiān)視系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)圖例

    按照上述儀表選用及設(shè)計(jì)原則，手術(shù)室單相IT系統(tǒng)電源配電及絕緣監(jiān)視系統(tǒng)圖(不帶故障定位)如圖2所示,儀表功能及報(bào)價如表1所示。

圖2 單相IT系統(tǒng)電源監(jiān)視系統(tǒng)接線（不帶故障定位功能）

    表1 不帶故障定位功能儀表的功能及報(bào)價表

    手術(shù)室單相IT系統(tǒng)電源配電及絕緣監(jiān)視系統(tǒng)圖（帶故障定位功能）如圖3所示，儀表功能及報(bào)價如表2所示。

圖3 單相IT系統(tǒng)電源監(jiān)視系統(tǒng)接線（帶故障定位功能）

    表2 帶故障定位功能儀表的功能及報(bào)價表

    3.3 儀表的選型及安裝：

    A.儀表的技術(shù)數(shù)據(jù)、參數(shù)：AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀、AITR系列隔離變壓器、AID系列報(bào)警與顯示儀、ASG100測試信號發(fā)生器、AKH-0.66P26電流互感器、AIL100絕緣故障定位儀、ACLP10-24電源模塊的技術(shù)參數(shù)分別見表3～表9。

    表3 AIM-M系列絕緣監(jiān)測儀技術(shù)參數(shù)