IT系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用及絕緣檢測(cè)功能擴(kuò)展

吳恩遠(yuǎn)（山東省建筑設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南市 250001）

馬名東（中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院，北京市 100044）

徐 軍（上海安科瑞電氣股份有限公司，上海市 201801）

    摘 要：闡述了IT系統(tǒng)的定義、組成及特點(diǎn)，IT系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)。介紹了IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)功能的擴(kuò)展：IT系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷檢測(cè)，IT系統(tǒng)隔離變壓器溫度檢測(cè)，IT系統(tǒng)接地故障定位檢測(cè)，以及絕緣監(jiān)測(cè)、各類(lèi)檢測(cè)的中央監(jiān)控系統(tǒng)。 

    1　 引言

    隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的逐年提高，人們對(duì)電的需求量陡然增長(zhǎng)。與此同時(shí)，由于停電、漏電，以及線(xiàn)路絕緣故障引發(fā)的觸電、電氣火災(zāi)事故也隨之劇增對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。為了加強(qiáng)系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16-2008) 12.8.6條規(guī)定：在2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域” 內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)具有泄漏電流小，可帶故障運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，因此在醫(yī)療場(chǎng)所、地下礦井、化工企業(yè)、船舶、電信、冶金、石油化工及交通工程等領(lǐng)域，IT系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

    2　 IT系統(tǒng)及其特點(diǎn)

    2. 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(dú)地或集中地通過(guò)保護(hù)線(xiàn)（PE）接至接地極。在實(shí)際應(yīng)用中，IT系統(tǒng)一般與TN或TT系統(tǒng)通過(guò)隔離變壓器進(jìn)行隔離。

    在正常情況下，系統(tǒng)中僅存在線(xiàn)路對(duì)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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生第一次單相接地故障時(shí)，故障電流為兩非故障相對(duì)地電容電流的相量和Id ，由于這個(gè)電流值甚小，不會(huì)造成人身電擊或者其它事故，也不會(huì)切斷電源，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性。但是如果不及時(shí)排除故障，當(dāng)?shù)诙�次另一相發(fā)生接地故障時(shí)，相當(dāng)于形成相間短路，使過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，引起供電的中斷，這對(duì)于重要的供電場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，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(cè)器。這樣當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)器就能及時(shí)檢測(cè)出該接地故障，并通過(guò)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)（通常是聲光報(bào)警信號(hào)），提醒工作人員趕在第二次發(fā)生異相接地故障前及時(shí)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(zhuān)門(mén)的故障檢測(cè)儀，當(dāng)絕緣監(jiān)測(cè)檢測(cè)到絕緣故障時(shí)，給故障檢測(cè)儀一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，故障檢測(cè)儀開(kāi)始逐路檢測(cè)，也可以利用手執(zhí)式故障定位設(shè)備對(duì)可能出現(xiàn)故障的回路進(jìn)行逐點(diǎn)排查，最終找到故障點(diǎn)并顯示故障點(diǎn)的位置，這樣就極大地方便了工作人員進(jìn)行故障排除。

    為了保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性，國(guó)家《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求—醫(yī)療場(chǎng)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(jìn)出線(xiàn)回路不允許設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù)……”，以防止系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷時(shí)保護(hù)開(kāi)關(guān)切斷電源。這就要求系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測(cè)器必須同時(shí)還具有負(fù)荷檢測(cè)和過(guò)負(fù)荷報(bào)警功能。在一些重要的場(chǎng)所，由于隔離變壓器持續(xù)不斷地工作，可能溫度過(guò)高而導(dǎo)致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監(jiān)測(cè)器還需要實(shí)時(shí)檢測(cè)變壓器的溫度，當(dāng)其溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的超溫報(bào)警信號(hào)，以提醒相關(guān)人員及時(shí)處理。

    由上面的分析可知，一個(gè)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(cè)器、電流互感器，以及外接報(bào)警與顯示儀，見(jiàn)圖2。

圖2　單相IT系統(tǒng)組成框圖

    系統(tǒng)中，絕緣監(jiān)測(cè)儀具有系統(tǒng)絕緣檢測(cè)、系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷檢測(cè)和變壓器溫度檢測(cè)功能，以及相應(yīng)故障的報(bào)警與顯示功能，一般安裝在現(xiàn)場(chǎng)的終端配電柜中。外接報(bào)警與顯示儀則用于集中顯示相應(yīng)的檢測(cè)值，并具有超限報(bào)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(bào)警與顯示儀通常安裝在醫(yī)院手術(shù)室的情報(bào)面板上。

    2. 2 IT系統(tǒng)的特點(diǎn)

    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(guò)系統(tǒng)對(duì)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(xiǎn)很小，所以不必及時(shí)切斷電源來(lái)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(shí)才要求切斷電源 [1] 。同時(shí)，安裝在系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測(cè)器能及時(shí)地檢測(cè)并給出系統(tǒng)絕緣故障報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)排除故障。因此IT系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)、可靠的供電系統(tǒng)。

    b. IT系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測(cè)器，一方面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，另一方面還檢測(cè)系統(tǒng)的過(guò)負(fù)荷和變壓器的溫升狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常立即報(bào)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(duì)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(jì)時(shí)要盡量縮短系統(tǒng)配電線(xiàn)路的長(zhǎng)度，減小系統(tǒng)容量，減少系統(tǒng)分支回路數(shù)，并做好線(xiàn)路的絕緣防護(hù)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(chǎng)所，如化工、制藥企業(yè)的一些程序控制生產(chǎn)線(xiàn)，醫(yī)療場(chǎng)所的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等場(chǎng)所。

    3　 IT系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

    醫(yī)療IT系統(tǒng)是IT系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)典型實(shí)例。醫(yī)院因其職能的特殊性，對(duì)其配電方式有特殊的要求。如外科手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等，都需要采用IT系統(tǒng)，以提供一個(gè)安全、可靠、連續(xù)的配電系統(tǒng)。

    3.1 醫(yī)療IT系統(tǒng)的應(yīng)用

    根據(jù)國(guó)標(biāo)《建筑物電氣裝置 第7 - 710部分：特殊裝置或場(chǎng)所的要求 醫(yī)療場(chǎng)所》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），將醫(yī)療場(chǎng)所劃分為0類(lèi)場(chǎng)所、1類(lèi)場(chǎng)所和2類(lèi)場(chǎng)所。由于0類(lèi)和1類(lèi)場(chǎng)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(huì)對(duì)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(dòng)作保護(hù)器，在發(fā)生接地故障時(shí)，能及時(shí)斷開(kāi)故障回路。并可同時(shí)配置剩余電流監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各回路的泄漏電流值，在保護(hù)設(shè)備動(dòng)作前發(fā)出報(bào)警信號(hào)，避免造成回路斷電，引起嚴(yán)重后果[2]。對(duì)于2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所，醫(yī)療設(shè)備的斷電或接地故障將會(huì)危及病人生命安全。根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這類(lèi)場(chǎng)所必須使用醫(yī)療IT系統(tǒng)，來(lái)保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和安全性。