醫(yī)用電氣設(shè)備的保護(hù)接地阻抗測(cè)試

韓曉鵬，梁振士，任新穎，魏紅霞

（北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，北京101111）

醫(yī)用電氣設(shè)備的保護(hù)接地阻抗測(cè)試

韓曉鵬，梁振士，任新穎，魏紅霞

（北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，北京101111）

本文闡述了醫(yī)用電氣設(shè)備保護(hù)接地阻抗測(cè)試中需要注意的幾個(gè)問題，旨在幫助測(cè)試人員更好地理解標(biāo)準(zhǔn)要求并進(jìn)行正確的測(cè)試。

醫(yī)用電氣設(shè)備；保護(hù)接地阻抗

保護(hù)接地是I類醫(yī)用電氣設(shè)備一項(xiàng)重要的電擊防護(hù)措施，當(dāng)網(wǎng)電源部分與外殼金屬部件之間的絕緣程度能達(dá)到基本絕緣，但未能達(dá)到加強(qiáng)絕緣或雙重絕緣時(shí)，在基本絕緣失效的單一故障狀態(tài)下，外殼金屬部件就會(huì)處于危險(xiǎn)帶電狀態(tài)，而此時(shí)如果外殼金屬部件已經(jīng)保護(hù)接地，則故障電流從故障點(diǎn)開始，經(jīng)由設(shè)備的保護(hù)接地通路，流到供電系統(tǒng)的保護(hù)接地導(dǎo)體中，在這一過程中，故障電流會(huì)觸發(fā)過流保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷設(shè)備電源，從而使外殼金屬部件不再帶電?？紤]到從故障發(fā)生到過流保護(hù)裝置動(dòng)作需要一些時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)也要確保設(shè)備外殼金屬部件的電壓處于安全范圍內(nèi)，這就要求設(shè)備保護(hù)接地通路的阻抗要足夠低，同時(shí)，在保護(hù)裝置動(dòng)作前，設(shè)備保護(hù)接地通路應(yīng)能承載故障電流，不能被燒斷。因此，保護(hù)接地阻抗的測(cè)量一方面要求測(cè)得的阻抗小于規(guī)定值，另一方面通過大的試驗(yàn)電流來檢驗(yàn)保護(hù)接地通路的電流承載能力。

IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENT-Part 1：General requirements for basic safety and essential performance》，是國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布的最新版醫(yī)用電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)，它的版本號(hào)是3.1，目前，該標(biāo)準(zhǔn)還未轉(zhuǎn)化為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)內(nèi)現(xiàn)行有效的醫(yī)用電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)，它是由IEC60601-1第2版（IEC60601-1：1988及其修改件1：1991和修改件2：1995）轉(zhuǎn)化而來的。本文接下來就是圍繞這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，闡述保護(hù)接地阻抗測(cè)試中需要注意的幾個(gè)問題，希望能對(duì)從事這方面工作的人員有所幫助。

1 試驗(yàn)電流的確定

關(guān)于試驗(yàn)電流的要求，GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)的18f）中規(guī)定：“……產(chǎn)生25A或1.5倍于設(shè)備額定電流，兩者取較大的一個(gè)……”，IEC60601-1：2012標(biāo)準(zhǔn)的8.6.4a）中規(guī)定：“A current of25A or 1.5 times the highest RATED current of the relevant circuit（s），whichever is greater……”，上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求基本相同，尤其都提到了額定電流這一概念，通過額定電流來確定試驗(yàn)電流，也就是模擬故障電流，但是，設(shè)備或相關(guān)電路的額定電流與故障電流并沒有直接的聯(lián)系，而與故障電流有直接關(guān)系的恰恰是設(shè)備或相關(guān)電路配備的過流保護(hù)裝置的額定值。關(guān)于這一問題，IEC TR 60601-4-3：2015技術(shù)報(bào)告中3.2.189條給出了說明：對(duì)于網(wǎng)電源過流保護(hù)裝置之后 （設(shè)備一側(cè)）的電路，額定電流宜理解為是網(wǎng)電源過流保護(hù)裝置的額定值；對(duì)于網(wǎng)電源過流保護(hù)裝置之前 （電源一側(cè)）的電路，額定電流宜理解為是建筑物供電系統(tǒng)過流保護(hù)裝置的額定值。在與其他電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)（例如：GB4943.1-2011）中對(duì)應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，這一解釋與上述標(biāo)準(zhǔn)中的思路也是一致的。

2 測(cè)試位置的選擇

保護(hù)接地阻抗需要在設(shè)備的保護(hù)接地端子 （或電源輸入插口中的保護(hù)接地腳或電源插頭中的保護(hù)接地腳）與已保護(hù)接地的部件之間進(jìn)行測(cè)量，前者可根據(jù)設(shè)備類型來確定，后者需要測(cè)試人員自行確定，這就會(huì)出現(xiàn)不同測(cè)試人員可能會(huì)選擇不同的位置進(jìn)行測(cè)試的情況。實(shí)際工作中，我們發(fā)現(xiàn)，有的測(cè)試位置未能模擬最嚴(yán)酷的情況，從而埋藏下安全隱患；還有在本來不必測(cè)試的位置進(jìn)行測(cè)試，這可能會(huì)造成設(shè)備損壞或增加設(shè)備不必要的整改。

基于上述原因，有必要明確如何選擇測(cè)試位置。試驗(yàn)前，有些測(cè)試人員首先使用萬用表測(cè)量設(shè)備外殼部件與保護(hù)接地端子的連接情況，以確定哪些部件與保護(hù)接地端子是連接的，然后選擇一個(gè)與保護(hù)接地端子距離最遠(yuǎn)的部件進(jìn)行測(cè)試。上述做法存在兩個(gè)問題：首先，與保護(hù)接地端子連接的部件可能是起保護(hù)接地作用，也可能是起功能接地作用，若對(duì)功能接地進(jìn)行保護(hù)接地阻抗測(cè)試，顯然是錯(cuò)誤的。其次，僅僅依靠距離保護(hù)接地端子遠(yuǎn)近來選擇測(cè)試點(diǎn)，而忽略網(wǎng)電源部分 （危險(xiǎn)源）與測(cè)試點(diǎn)之間的距離，這是不科學(xué)的。根據(jù)正文第一段所述的通過保護(hù)接地來實(shí)現(xiàn)電擊防護(hù)的原理，保護(hù)接地阻抗的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該是那些基本絕緣失效時(shí)會(huì)與網(wǎng)電源部分接觸的位置，換言之，對(duì)于那些與網(wǎng)電源部分的隔離已經(jīng)達(dá)到加強(qiáng)絕緣或者雙重絕緣位置處的部件，不需要進(jìn)行保護(hù)接地阻抗測(cè)試。依據(jù)GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)舉例來說，如果網(wǎng)電源部分與保護(hù)接地之間的基準(zhǔn)電壓為a.c.220V，則與網(wǎng)電源部分爬電距離小于8mm或電氣間隙小于5mm或耐壓小于a.c.4000V的所有位置構(gòu)成了空間上的一個(gè)區(qū)域，對(duì)于在該區(qū)域外部的外殼部件，不需要進(jìn)行保護(hù)接地阻抗試驗(yàn)，而對(duì)于該區(qū)域內(nèi)部的外殼部件，通過分析基本絕緣失效后故障電流的流經(jīng)路徑，選擇載流能力較弱和 （或）距離較長(zhǎng)的路徑進(jìn)行測(cè)試。需要注意的是，當(dāng)網(wǎng)電源部分有運(yùn)動(dòng)部件或存在單一故障狀態(tài)下會(huì)脫落的導(dǎo)線等情況時(shí)，網(wǎng)電源部分要相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。

3 保護(hù)接地部件位于設(shè)備內(nèi)部的情況

在上文中多次提到外殼金屬部件或外殼部件，這只是出于行文簡(jiǎn)捷的目的，而不是意味著保護(hù)接地部件都位于外殼上。GB9706.1-2007標(biāo)準(zhǔn)的17a）3）和17g）3）中提到了保護(hù)接地的中間電路，這種結(jié)構(gòu)意味著應(yīng)用部分或可觸及部分并未直接保護(hù)接地，但它們的安全是通過將中間電路保護(hù)接地來保證的。因此，對(duì)于一臺(tái)I類醫(yī)用電氣設(shè)備，外部沒有接地部件并不意味著不需要進(jìn)行保護(hù)接地阻抗測(cè)試，這時(shí)需要對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)檢查，分析應(yīng)用部分或可觸及部分的安全是否取決于設(shè)備內(nèi)部保護(hù)接地的中間電路，如果是這種情況，則需要在設(shè)備內(nèi)部選擇測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)接地阻抗測(cè)試。在I類開關(guān)電源適配器中這種情況比較常見，例如：地線在適配器內(nèi)部串聯(lián)一個(gè)電容后與次級(jí)輸出直流的負(fù)極相連，這種情況下從設(shè)備外部無法找到接地點(diǎn)，但次級(jí)輸出的安全取決于適配器內(nèi)部保護(hù)接地的有效性，這時(shí)就要打開適配器外殼，參考上面2中所述方法確定測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行保護(hù)接地阻抗測(cè)試。

4 結(jié)束語

總之，保護(hù)接地阻抗測(cè)試是在對(duì)被測(cè)設(shè)備電氣結(jié)構(gòu)有清楚認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，盲目測(cè)試無法保證測(cè)試結(jié)果的有效性，有時(shí)還會(huì)損壞被測(cè)設(shè)備。本文列舉了幾個(gè)測(cè)試中需要注意的問題，希望能給相關(guān)測(cè)試人員帶來一些幫助。

［1］IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENTPart1：General requirements for basic safety and essential performance》

［2］GB9706.1-2007《醫(yī)用電氣設(shè)備第1部分：安全通用要求》

［3］IEC TR 60601-4-3：2015《Medical electrical equipment-Part 4-3：Guidance and interpretation-Considerations of unaddressed safety aspects in the third edition of IEC 60601-1 and proposals for new requirements》

Several issues in protective earth im pedancemeasurement ofmedical electrical equipment

Han xiaopeng，Liang zhenshi，Ren xinying，Wei hongxia
（Beijing Institute of Medical Device Testing，Beijing 101111）

Several issues in protective earth impedancemeasurementofmedical electricalequipmentare addressed in this article. It is intended to help the test engineers to understand the requirements of the standard much better and perform the test correctly.

medical electrical equipment；protective earth impedance

R197.39

B

1002-2376（2015）08-0057-02

2015-05-15