IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應用及絕緣檢測功能擴展

吳恩遠（山東省建筑設計研究院，濟南市 250001）

馬名東（中國建筑設計研究院，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，IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所應用時的注意事項。介紹了IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測功能的擴展：IT系統(tǒng)過負荷檢測，IT系統(tǒng)隔離變壓器溫度檢測，IT系統(tǒng)接地故障定位檢測，以及絕緣監(jiān)測、各類檢測的中央監(jiān)控系統(tǒng)。 

    1　 引言

    隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的逐年提高，人們對電的需求量陡然增長。與此同時，由于停電、漏電，以及線路絕緣故障引發(fā)的觸電、電氣火災事故也隨之劇增對人們的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴重威脅。為了加強系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ 16-2008) 12.8.6條規(guī)定：在2類醫(yī)療場所內(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)用電氣設備和系統(tǒng)的供電回路，均應采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)具有泄漏電流小，可帶故障運行等優(yōu)點，因此在醫(yī)療場所、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域，IT系統(tǒng)得到了廣泛的應用。

    2　 IT系統(tǒng)及其特點

    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�次另一相發(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)應設置絕緣監(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，應有相應的超溫報警信號，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。

    2. 2 IT系統(tǒng)的特點

    a. 由于系統(tǒng)電源端帶電導體不接地，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 [1] 。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。

    3　 IT系統(tǒng)在醫(yī)療場所的應用

    醫(yī)療IT系統(tǒng)是IT系統(tǒng)應用的一個典型實例。醫(yī)院因其職能的特殊性，對其配電方式有特殊的要求。如外科手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等，都需要采用IT系統(tǒng)，以提供一個安全、可靠、連續(xù)的配電系統(tǒng)。

    3.1 醫(yī)療IT系統(tǒng)的應用

    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)測設備，實時監(jiān)測系統(tǒng)各回路的泄漏電流值，在保護設備動作前發(fā)出報警信號，避免造成回路斷電，引起嚴重后果[2]。對于2類醫(yī)療場所，醫(yī)療設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。