醫(yī)用超聲診斷儀系統(tǒng)接地的改進(jìn)研究

崔琳玲 韓豐談 孫思琴

1 超聲診斷儀系統(tǒng)接地的現(xiàn)狀和改進(jìn)的必要性

當(dāng)前，上至省部級醫(yī)院，下至社區(qū)醫(yī)院，超聲診斷儀都得到了廣泛的使用。其合理、可靠的系統(tǒng)接地是保證病人和操作人員人身安全和超聲診斷儀安全工作的一個(gè)重要問題。超聲診斷儀因功率較小，故一般采用單相220 V供電。國際電工委員會要求：單相220 V供電應(yīng)采用單相三線制（1根相線、1根零線、1根PE線）。目前，我國部分醫(yī)院的超聲診斷儀仍采用單相二線制供電系統(tǒng)，即沒加PE線，致使超聲診斷儀的系統(tǒng)接地大多為TT型或TN-C型。超聲診斷儀的系統(tǒng)接地因采用TT型或TN-C型而造成的人員觸電事故或設(shè)備損壞事故時(shí)有發(fā)生[1]，規(guī)范超聲診斷儀的供電系統(tǒng)，將系統(tǒng)接地改進(jìn)為國際電工委員會許可的TN-S型已成為當(dāng)務(wù)之急。

2 TT型、TN-C型和TN-S型系統(tǒng)接地的優(yōu)缺點(diǎn)及其差別

2.1 TT型系統(tǒng)接地的優(yōu)缺點(diǎn)

TT型系統(tǒng)接地如圖1所示，它采用單相二線制，工作接地與保護(hù)接地并用，其優(yōu)點(diǎn)是：不會發(fā)生供電時(shí)零線帶電引起的工頻干擾。因?yàn)槌曉\斷儀的直流地一般都與機(jī)殼接通，超聲診斷儀機(jī)殼保護(hù)接地，可將工頻干擾直接引入大地。其缺點(diǎn)是：保護(hù)裝置不易切斷電源，接地電流長期存在，機(jī)殼也將長期帶電，當(dāng)R0=R0′時(shí)，其對地電壓為相電壓的一半。如相電壓為220 V，則機(jī)殼電壓為110 V，此電壓值對人體是不安全的。目前我國超聲診斷儀大多采用這種系統(tǒng)接地類型，有待改進(jìn)[2]。

圖1 TT型系統(tǒng)接地

2.2 TN-C型系統(tǒng)接地的優(yōu)缺點(diǎn)

TN-C型系統(tǒng)接地如圖2所示，它是將超聲診斷儀的機(jī)殼通過一根PE線接到工作零線（N線）上。它彌補(bǔ)了TT系統(tǒng)在超聲診斷儀的絕緣損壞發(fā)生接地短路時(shí)機(jī)殼電壓過高的缺點(diǎn)。但機(jī)殼與N線直接相連，N線上有較大的工頻及其諧波電流流過，對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的干擾危害十分嚴(yán)重；且當(dāng)N線斷路時(shí)，機(jī)殼帶有高的危險(xiǎn)電壓。

2.3 TN-S型系統(tǒng)接地的優(yōu)缺點(diǎn)

圖2 TN-C型系統(tǒng)接地

圖3 TN-S型系統(tǒng)接地

TN-S型系統(tǒng)接地如圖3所示，它采用單相三線制，除具有工作接地線和保護(hù)接地線外，還具有PE線。它是國際電工委員會許可的幾種系統(tǒng)接地類型之一。在供電系統(tǒng)中，從供電變壓器中性點(diǎn)處增加一根PE線，直接接到設(shè)備機(jī)殼上，N線和PE線除在中性點(diǎn)處連接外，其它地方是絕緣分開的。

在TN-S系統(tǒng)接地類型中，工頻交流電流直接由零線回到中性點(diǎn)，與超聲診斷儀的系統(tǒng)接地不發(fā)生關(guān)系，避免了工頻干擾。當(dāng)超聲診斷儀絕緣損壞時(shí)，PE線上才有較大電流，致使保護(hù)電路工作，在極短的時(shí)間內(nèi)切斷電源，以保證人員和超聲診斷儀安全[3]。

超聲診斷儀采用TN-S系統(tǒng)接地的優(yōu)點(diǎn)是：①減小接地電阻（R0與R0′并聯(lián)）；②雙重安全接地。當(dāng)工作接地出現(xiàn)斷路或PE線出現(xiàn)斷路時(shí)，保護(hù)接地仍能起到保護(hù)人員安全和超聲診斷儀安全、可靠工作。缺點(diǎn)是：超聲診斷儀將機(jī)殼進(jìn)行重復(fù)保護(hù)接地后，因構(gòu)成了地環(huán)路，干擾信號引入超聲診斷儀內(nèi)部電路，個(gè)別超聲診斷儀將出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、不可靠現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)拆掉重復(fù)保護(hù)接地線[4]。

2.4 TT型、TN-C型系統(tǒng)接地與TN-S型系統(tǒng)接地的差別

對比觀察圖1和圖3不難發(fā)現(xiàn)，TT型系統(tǒng)接地與TN-S型系統(tǒng)接地的差別從電路上講，只差1根PE線?？梢姡琓T型系統(tǒng)接地只要加1根PE線，即可改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地；

對比觀察圖1與圖3不難發(fā)現(xiàn)，TN-C型系統(tǒng)接地與TN-S型系統(tǒng)接地的差別從電路上講，TN-C型系統(tǒng)接地?zé)o保護(hù)接地，且PE線是N線接機(jī)殼?？梢?，只要將TN-C型接地系統(tǒng)加接1根保護(hù)接地線，并使PE線連接工作接地和機(jī)殼即可改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地。

3 TN-S型、TT型和TN-C型系統(tǒng)接地的判斷

3.1 TN-S型系統(tǒng)接地的判斷

觀察電源分配箱內(nèi)來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相三線制。并觀察PE線是否在電源分配箱處與保護(hù)接地線和機(jī)殼接地線連接在一起；或PE線是否在機(jī)房接地線盒處與保護(hù)接地線和機(jī)殼接地線連接在一起。如是，則為TN-S型系統(tǒng)接地。

3.2 TT型系統(tǒng)接地的判斷

TT型系統(tǒng)接地的實(shí)質(zhì)是既有工作接地，又有保護(hù)接地，但無PE線。觀察電源分配箱內(nèi)來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相二線制，即缺少PE線，且保護(hù)接地線在電源分配箱內(nèi)或機(jī)房接地線盒處和機(jī)殼接地線連接在一起。如是則為TT型系統(tǒng)接地。

3.3 TN-C型系統(tǒng)接地的判斷

TN-C型系統(tǒng)接地的實(shí)質(zhì)是無保護(hù)接地和PE線，且機(jī)殼接地線接到N線上。觀察電源分配箱內(nèi)來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相二線制；機(jī)殼接地線是否接到N線上，如是，則為TN-C型系統(tǒng)接地。

4 材料

TT型系統(tǒng)接地改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地需1根線徑與相線等粗，長度適當(dāng)?shù)狞S綠接地線。TN-C型系統(tǒng)接地改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地需2根線徑與相線等粗，長度適當(dāng)?shù)狞S綠接地線。

5 方法

5.1 TT型系統(tǒng)接地改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地的方法

用PE線將工作接地線與保護(hù)接地線連接起來。即：將1根線徑與相線等粗、長度適當(dāng)?shù)狞S綠接地線的一端接到供電變壓器的中性點(diǎn)處，即接到工作接地線上，而另一端則連接到電源分配箱內(nèi)，與機(jī)殼接地線和保護(hù)接地線固定在一起。亦可在機(jī)房接地線盒處，將PE線與機(jī)殼接地線和保護(hù)接地線可靠、牢固地固定在一起。

5.2 TN-C型系統(tǒng)接地改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地的方法

另加1根保護(hù)接地線，并將原接到N線上的PE線拆除，換上1根連接供電變壓器中性點(diǎn)的PE線。即：將1根線徑與相線等粗、長度適當(dāng)?shù)狞S綠接地線的一端接到供電變壓器的中性點(diǎn)處，即接到工作接地線上，而另一端則連接到電源分配箱內(nèi)，與機(jī)殼接地線和另加的保護(hù)接地線固定在一起。亦可在機(jī)房接地線盒處，將PE線與機(jī)殼接地線和保護(hù)接地線固定在一起。

6 結(jié)論

將目前超聲診斷儀的供電系統(tǒng)規(guī)范化并將TN-C型或TT型系統(tǒng)接地改進(jìn)為TN-S型系統(tǒng)接地后，可達(dá)到國際電工委員會對超聲診斷儀系統(tǒng)接地的要求?？朔薚T型或TN-C型系統(tǒng)接地的不足，能有效避免異常情況下對患者和操作人員人身安全以及設(shè)備安全所構(gòu)成的潛在威脅。

[1]秦曾煌.電工學(xué)(上冊)[M].第五版.北京:高等教育出版社,2002:398-403.

[2]韓豐談.超聲診斷儀的接地研究[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2003,(7):43-45.

[3]韓豐談.超聲診斷儀的安全與抗干擾接地研究[J].中國醫(yī)療器械雜志,2006(1):55-56.

[4]張樹弼.醫(yī)療電子設(shè)備、儀器的接地[J].醫(yī)療裝備,1996(6):40-44.

[5]唐偉,尚長浩,王粵.超聲系統(tǒng)的維修和預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2010,7(11):59.

[6]宋立為,潘磊.醫(yī)用超聲探頭維修新手段的探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2009,6(5):57.

[7]路小軍,刁兆興,唐忠.大型醫(yī)院供配電特性探討[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2009,6(7):60.