周颖 

安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定 201801

摘 要: 本文结合某综合医住楼设计实例，探讨医疗场所IT系统设置要求、供电设计方案与设备选型及医疗场所IT系统的接地与运用。

关键词: IT系统 2 类医疗场所 隔离变压器 绝缘监视器 外接报警系统 测试单元 IT系统接地

1 序言

  我国低压配电系统的接地型式可分为TN、TT、IT 三种系统，目前国内大型综合医配电系统的接地形式多采用TN 系统。该系统接地故障多为金属性短路。因故障电流较大，使断路器等过电流保护装置动作，造成停电。显然TN系统不能满足医中一些重要场所对不间断供电的使用要求。同时随着电子医疗设备在医领域的广泛应用，电流对病人构成的潜在威胁也远远大于以前，尤其是病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入病人体内，如有极其微弱的漏电流直接流过病人的心脏，就会导致病人触电身亡，在医学上称为微电击。因此，医这一特殊场所的漏电保护及相关要求在设计规范中已非常严格、明确。

2 医疗场所 IT 系统设置要求

  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》（GB ）

2.1 医疗 IT 系统的组成

  医疗IT 系统主要由三部分组成 ：医用隔离变压器、绝缘监视器及外接报警显示和测试单元。

  世界各国普遍采用带绝缘监视装置的医疗IT 系统（隔离电源），即采用不接地电源系统为2 类医疗场所供电。

  医用隔离电源，简言之就是隔离变压器和绝缘监视仪以及报警终端放在一起。供电原理是利用隔离变压器把TN供电变成不接地的IT 供电，为了保证系统的长期稳定性，应加上绝缘监测仪对整体的绝缘水平进行在线的实时检测。

  既然规范对医疗场所设置IT系统有了较明确的规定，但只有设计者能够正确理解并充分认识到医疗场所选用IT 系统的必要性和特殊性，才能合理运用。

2.2 医疗场所选用IT系统的优点

    医疗场所选用IT系统的优点主要体现在以下三个方面 ：

1. IT隔离电源系统因降低了接触电压和电网对地漏电流（有效控制对心脏的直接漏电流），故人身触电危险被降低到小程度。

  众所周知，当用电设备对人体心脏直接漏电大于10μA 时，会造成对病人的微电击事故。而一般在通用建筑中采用的剩余电流漏电保护器RCD、漏电断路器 ELCB 等对地漏电保护开关，其动作响应值是mA 级的（如 ：30mA），远远不能满足医疗领域的需要。 因此，现在国际上对医疗领域中的手术室、重症监护室(ICU)、心脏监护室(CCU) 等重要场所通常采用局部“中性线不接地供电系统”（即“IT 系统”或称“隔离电源系统”）供电。通过单相0.5kVA-10kVA的隔离变压器给这些场所供电，首先可以防止其他供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室及重症监护室(ICU)、心脏监护室(CCU) 的医疗电器设备上对病人的安全构成威胁。

  另外，一旦隔离电源上所接的负载（如各种医疗电器设备）出现对地故障，因对地不构成回路，只能产生一个很小的容性漏电流，极大保护了病人免遭漏电流的伤害。

3 医疗场所IT系统的供电设计方案及设备选型

  在了解上述要求后，如何进行设计是大家需共同面对的问题，下面从笔者所设计的工程实例进行分析，供大家参考 ：

国内某综合医住楼手术室配电设计如图1所示。

  主要设备选型 ：医内的三相大型医疗仪器，使用时一般不与病人直接接触，可采用装设快速、高灵敏度漏电断路器的直接接地方式。但三相隔离变压器要慎用，主要原因在于三相隔离系统(IT系统)中如出现单相接地故障,非故障相的对地电压将升高到对地额定电压的倍，因而具有对地故障扩大的危险,所以应尽量采用单相隔离电源系统。下面我们只谈谈单

图1 手术室配电箱接线系统图

3.1 单相隔离变压器

  单相隔离变压器为单相IT 系统提供电源。其结构是在变压器的一次绕组和二次绕组之间安装一个静态屏蔽，此静态屏蔽接到独立的绝缘端子上。变压器的固定架与铁芯隔离。

  目前按设备供货厂家样本，单相隔离变压器常用的额定功率 有3.15kVA、4kVA、5kVA、6.3kVA、8kVA、10kVA 六种。技术数据：初级电压230V、次级电压230V、频率50~60Hz、连续工作方式，B 级绝缘，高环境温度40oC，每个绕组一个温度传感器。

  设计时根据其所带负载决定单相隔离变压器容量的选取。手术室应遵守《洁净手术部规范》（GB 50333-2002）8.3.3 洁净手术室的配电负荷应按设计要求计算，并不应小于8kV·A 的规定，选用8kVA容量的单相隔离变压器。

  因该医住大楼共16 层，除手术层外，各层均设有ICU 重症监护室，室内设两张床位，对于ICU 重症监护室，单相隔离变压器仅带患者区域内的重要照明及插座，故设计时选用单相隔离变压器容量为4kV·A。

  单相隔离变压器进线 为（L.N.PE）单相三线TN-S 系统，出线为（L1.L2）单相两线或（L1.L2.L3）单相三线IT 系统，如图2 所示。

图2 单相隔离变压器接线图

  国内医疗设备负载电压多为230V，故出线接0V 和230V 端 子，而 将115V 端 子 空

置。也有出线两个端子的，-115V 和+115V 或0V 和+230V 端 子，这时可直接接该两端子即可。

  单相隔离变压器进线及出线均要选用单相双极开关，因IT系统不宜配出中性（N）线，系统中单相负荷所需的220V 电源由IT 系统中单相220V 电源经1:1 隔离变压器的二次

侧提供。所以IT 系统中的配电线路均为带电导线，应装设双级开关，作为供电线路保护。

3.2 绝缘监视器

  绝缘监视器全称应为绝缘、负荷、温度检测仪。《民规》（JGJ 要求绝缘监测器需满足下列条件 ：

    （1）交流内阻抗不少于100kΩ ；

    （2）测试电压不应大于直流25V ；

    （3）注入电流的峰值不应大于1mA ；

    （4）迟在绝缘电阻降至50kΩ 时，应发出信号，并应配置试验此功能的器具。

  绝缘监测 ：通常将TN-S 系统中的PE 线接入作为绝缘监测仪的基准比较值，较*的做法是，绝缘监测仪在IT 系统和大地之间叠加一个自适应脉冲信号，通过比较送出的信号和返回的信号波形来测量相对地的绝缘阻抗。

负荷检测 ：在单相交流系统中，用一个电流互感器检测变压器负荷。电流互感器设在隔离变压器的出线端

温度检测：变压器绕组的温度通过PTC 热敏电阻或常闭接触器来检测。

4 医疗场所 IT 系统的接地

4.1 接地系统的选用

  医的医疗场所和与其关联的场所内不允许采用TN －C 接地系统，通常采用TN －S 可避免以上这些问题，而在手术室局部范围内应采用IT 系统。一般电击情况下，带电导体与人体皮肤接触，仅有很少部分通过心脏，所以通过人体电流不过30μA，就不会因发生心室纤颤而导致死亡。如果电流直接全部通过心脏，电流过50μA 就有心室纤颤的危险而导致死亡。IEC 标准规定 ：医疗设备允许通过患者心脏的漏电电流正常状态为10μA 以下，单一故障状态为50μA 以下，相应地手术室内电位正常时为10mV，单一故障状态为50mV。所以对特殊的医疗设备不宜采用漏电电流动作保护，而应采取防止微电击的保护措

施，即采用医疗IT 系统。

4.2 局部辅助等电位联结

  医内的胸部手术室，心血管X 线造影室，心脏手术室及检查室等，应具有严格的防电击保护措施。这仅靠带绝缘监视的IT 系统是不够的，还应辅以局部辅助等电位联结，使保护区内所有可导电部分都处于同一电位。同时，绝缘监视仪监视并测量隔离电源相对地的绝缘阻值，在绝缘监视仪的测量回路中，大地为PE 线，即等电位接地线。如果系统中缺少等电位接地线，那么负载端出现的对地故障电流就不能对绝缘监视仪的测量回路构成回路，将影响绝缘监视仪的响应灵敏度。只有这样才能保证供电的安全可靠性，防止心脏手术及检查中发生的电击和微电击。

  为防止电击和微电击应采取辅助等电位联接，联接部件应包括室内给水管，金属窗框，病床的金属框架及患者可能在2．5m 内直接或间接触及到的各部分金属部件。用于上述部件进行等电位联结的保护线阻值，应使上述金属导体相互间的电位差小于10mV。可在房间墙上设置等电位联结箱，箱内的等电位联结板与等电位联结干线相连接。

5 安科瑞IT系统介绍

5.1 概述

  随着电子医疗设备在医领域的广泛应用，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。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医疗这一特殊场所的电气设计，应严格按照*标准和规范进行。

  安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。

5.2 医用隔离电源系统

系统拓扑图

5.3 软件功能

  安科瑞医用隔离电源监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为医2类场所隔离电源系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下：

■ 一次图和现场分布显示

  系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便*人员及时到达现场进行故障排查；

■ 实时数据采集与显示

  利用安装于各隔离电源系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等；

■ 故障报警

  将各医用隔离电源系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动消除。

■ 远程参数设置和查询

  通过系统，可根据要求远程调整和设置各医用隔离电源系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等。

■ 图形显示功能：

  系统可以以曲线的形式，显示各套隔离电源系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。

5.4安科瑞医用IT系统四件套选型

医用IT系统绝缘监测产品（四件套）包括AITR S系列医用隔离变压器、AIM-M10医疗智能绝缘监测仪、AKH-0.66P26电流互感器和AID系列（AID10、AID150）外接报警与显示仪等，产品如图5所示。

图5 医用IT系统绝缘监测产品（四件套）

6 结束语

    综上所述，在电流突然中断后，在有可能导致重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。设计方式为 ：设一台医用隔离变压器，在隔离变压器的次级引出IT系统的电源，以防止产生接地故障电流。将IT 系统引入2 类医疗场所手术室、急救室、重症监护室（ICU 病房）等，应设在医务人员可以经常监视的位置，医疗IT 系统配电箱内设一套漏电检测装置（绝缘监视装置），当单相接地故障时（一般当系统绝缘水平低于50kΩ 时）发出故障报警。同时，为防止微电击应采取辅助等电位接地措施，在确保病人安全的前提下不切断电源，继续进行手术。

参考文献

[1] 人民*质量检验检疫局、*标准化管理委员会. GB 建筑物电气装置- 特殊装置或场所的要求- 医疗场所[S]. 北京: 标准出版社, 2005.

[2] 张宽、杜会陵，浅谈医疗IT系统的供电与接地设计

[3] 安科瑞IT系统绝缘监测故障定位装置及监控系统2020.01版