IT隔離系統(tǒng)在醫(yī)療電氣設計中的應用

王永軍 姜帥

摘要：IT系統(tǒng)選用中性點不直接接地方式，由于其有效降低觸電電壓，以及電網(wǎng)對地漏電流，促使人身體觸電危險性降至最低。特別是針對醫(yī)療領(lǐng)域中特殊區(qū)域內(nèi)，直接關(guān)乎患者生命，如手術(shù)室、心臟監(jiān)護室等配電系統(tǒng)具有明確規(guī)定。本文闡述IT配電特征及其在醫(yī)療領(lǐng)域應用價值基礎上，分析其應用于醫(yī)療電氣設計中要求，提出具體應用要點。

關(guān)鍵詞：IT隔離系統(tǒng);醫(yī)療電氣設計;應用

隨著科技高速發(fā)展，醫(yī)療機構(gòu)水平日漸提升，大量智能化、先進的醫(yī)療電氣設備，應用于醫(yī)療領(lǐng)域中，為診療工作提供良好便捷性同時，承擔上述目標醫(yī)療電氣安全性，成為人們關(guān)注的焦點。醫(yī)療領(lǐng)域供配電系統(tǒng)型式選取，以及電氣設備運行可可靠性，直接關(guān)乎患者人身安全，IT隔離系統(tǒng)憑借自身特征，為患者生命安全做以保障。因此，需根據(jù)醫(yī)療實際狀況，選取合適的供配電系統(tǒng)型式，滿足日常運作需求。

一、IT配電特征及其在醫(yī)療領(lǐng)域應用價值

IT系統(tǒng)電源端無接地中性線，單相接地故障狀況下，依托非故障相的對地電容形成接地故障電流回路，由于接地故障電流較小，供電連續(xù)性及安全性予以保證。IT系統(tǒng)具有預防性、修復性特征，處于絕緣下降但接地未出現(xiàn)故障條件下，將供電線路對其絕緣狀況進行監(jiān)測，可在第一次接地實際發(fā)展之前將隱患處理。IT系統(tǒng)應用于醫(yī)療領(lǐng)域中，實際價值主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）通常用電設備對人體心臟直接漏電高達10uA時，導致機體觸電死亡，傳統(tǒng)民用建筑中多選用RCD作為地漏電保護裝置，其自身響應值通常處于30mA，難以滿足醫(yī)療領(lǐng)域?qū)嶋H要求。因此，為保證患者自身安全性，針對手術(shù)室、ICU等區(qū)域內(nèi)，選用IT系統(tǒng)，依托單相容隔離變壓器為其進行供電，可避免漏電電流直接傳輸至醫(yī)療設備上，對患者生命構(gòu)成威脅。隔離電源中銜接的負載出現(xiàn)對地絕緣故障，因電源末端未進行處理，所以漏電流對其不能形成回路，規(guī)避患者生命面臨威脅。（2）IT系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時，不會對系統(tǒng)斷路器刺激產(chǎn)生動作，最終確保電源供電具有持續(xù)性。醫(yī)療領(lǐng)域中，部分區(qū)域?qū)╇娺B續(xù)性具有較高的要求，通常將其布設為雙路，確保其供電連續(xù)性。此類特殊區(qū)域內(nèi)布設相應的IT系統(tǒng)，由于中性點未接地，負載端出現(xiàn)相對地絕緣故障時，無法形成完整的閉合回路，僅產(chǎn)生相應的容性漏電，對人體并不會造成危害，實現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域供電持續(xù)性[1]。

二、IT隔離系統(tǒng)在醫(yī)療電氣設計中的應用要求

多數(shù)國家以及國際標準，均對醫(yī)療領(lǐng)域做以明確規(guī)定，特別針對手術(shù)室、心臟監(jiān)護室配電設計，核心目標是為上述區(qū)域內(nèi)設備運行提供安全電源，保證患者生命健康。我國GB16895-2019和JISC60364-2010標準中明確規(guī)定，處于醫(yī)療領(lǐng)域區(qū)域內(nèi)，用于維持生命、外科手術(shù)等醫(yī)療設備系統(tǒng)，建議選用IT隔離系統(tǒng)為宜。GB51348-2019中對醫(yī)療場所IT系統(tǒng)應有具有如下要求：（1）使用途徑相同，且相鄰的房間內(nèi)部，最少應布設一個單一獨立的IT系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部配置相應的交流內(nèi)阻抗，并滿足下列要求：①測試電壓應不超過直流25V;②注入電流峰值應不超過1mA;（2）醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)部布設相應的IT系統(tǒng)，均需保持在醫(yī)務人員可監(jiān)視范圍內(nèi)，配備相應的警報設備，通常亮綠燈表明處于正常工作范圍內(nèi)，降至最低固定數(shù)值時，且應不能消除或斷開亮燈指示。（3）醫(yī)療IT系統(tǒng)變壓器應裝設過負荷及過熱監(jiān)測裝置，輔助等電位連接應滿足以下要求：變壓器處于額定電壓及頻率進行供電時，空載狀況下測定其保護電流應小于0.5mA。（4）用于移動式和固定式設備醫(yī)療IT系統(tǒng)，建議選用單向隔離變壓器，輸出實際容量應超過0.5KVA，且小于10KVA[2]。

三、醫(yī)療建筑電氣設計如何選用IT系統(tǒng)

1、根據(jù)不同場所選取

依照現(xiàn)行個文件規(guī)范標準，將應用于不同途徑房間劃分為三種場所，即0類、1類、2類。其中0類場所通常是指不使用接觸部件場所，如門診室、候診室等;1類場所主要指，醫(yī)療設備接觸軀體外部，亦或醫(yī)療設備出現(xiàn)斷電狀況，并不會對患者造成嚴重干擾，如病房、X光室;2類場所主要是指醫(yī)療設備出現(xiàn)微弱漏電，對患者生命構(gòu)成威脅，如急診搶救室、手術(shù)室、ICU等，針對2類場所范圍中，需配備相應具有絕緣監(jiān)視隔離電源系統(tǒng)，O類和1類區(qū)域內(nèi)，可采取中性點接地系統(tǒng)實現(xiàn)供電。

2、IT配電系統(tǒng)基本配置

2.1醫(yī)療專用隔離變壓器

依照我國及國際電工委員會相關(guān)規(guī)定及標準，醫(yī)療IT系統(tǒng)建議選用單相隔離變壓器，輸出額定容量以大于0.5kVA，且不應超過10kVA。因此，為保證醫(yī)療領(lǐng)域供電安全性，需逐一在每個手術(shù)室內(nèi)配備相應的隔離變壓器。隔離變壓器規(guī)格較多，不同規(guī)格呈現(xiàn)的功效不盡相同，建議選用等級為H級的醫(yī)療隔離變壓器。該隔離變壓器初級繞組和次級繞組均進行單一獨立纏繞，并在其兩者間布設相應的屏蔽層，將其連接至獨立端子上，變壓器固定架應與鐵芯進行隔離，形成雙重絕緣。此外，變壓器內(nèi)部增設相應的溫度傳感器，利用絕緣監(jiān)測儀器對其溫度傳感器實時監(jiān)測。

2.2醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測儀

為進一步實時掌握電源系統(tǒng)實際狀況，逐一在醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)中配備相應的絕緣監(jiān)測儀，主要承擔監(jiān)測隔離電源回路絕緣狀況，若監(jiān)測發(fā)生異常狀況，需及時以警報形式發(fā)出。創(chuàng)新型醫(yī)療絕緣監(jiān)測儀器，利用低頻信號監(jiān)測方式，不僅獲取監(jiān)測成效較佳，而且監(jiān)測速率較快。同時，微處理實時測量其電壓狀況，自身抗干擾性優(yōu)良，可滿足現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)中，特別是各類頻率、波形醫(yī)療電器設備監(jiān)視，具有良好的應用成效。醫(yī)療專用絕緣監(jiān)測儀，應根據(jù)實際狀況，將其初始監(jiān)測數(shù)值調(diào)整至合理范圍內(nèi)，通常布設于50kΩ;過負載監(jiān)視響應應嚴格根據(jù)相應隔離變壓器讓容量予以調(diào)整;變壓器繞組溫度具有報警顯示功能。

2.3變壓器負載監(jiān)視設備

為有效監(jiān)測隔離變壓器實際帶載荷狀況，在隔離變壓器后配電線路配備相應的保護型電流互感器，將咋混用保護電流互感器與絕緣監(jiān)測儀器聯(lián)合應用，對隔離變壓器進行實時監(jiān)測，掌握系統(tǒng)性信息，有助于針對異常狀況，采取針對性應對措施。

2.4外接報警與顯示設備

外接報警與顯示設備，可對隔離電源實時遠距離報警顯示，常見于手術(shù)室、護士站等區(qū)域內(nèi)，該設備裝置支持單一或集中裝設要求，譬如選用外接報警與顯示裝置，通常布設于ICU等區(qū)域內(nèi)，采用多套隔離電源系統(tǒng)時，裝設集中監(jiān)控系統(tǒng)，以此保障各項功能實現(xiàn);將其增設與手術(shù)室內(nèi)，需選用外接報警與顯示儀單獨監(jiān)控，處于后續(xù)觀測便捷性考量，通常將其應用于手術(shù)室內(nèi)部墻體上。

2.5內(nèi)部穩(wěn)壓電源模塊

內(nèi)部轉(zhuǎn)化電源，核心是將AC220V轉(zhuǎn)化為DC24V，為儀表提供輔助電源，增設相應的穩(wěn)壓電流模塊，為外接報警與顯示裝置持續(xù)性供電。

2.6絕緣故障定位系統(tǒng)

應根據(jù)實際狀況，隔離電源設備負載存在回路數(shù)量較多，亦或用戶實際需求“處于不切斷電源條件下，短期內(nèi)便可檢測故障處于實際回路”，可增設相應的絕緣故障定位功能，目的是提示絕緣故障基礎上，指出其具體布設回路中，為醫(yī)療工作持續(xù)性進行提供便捷。

結(jié)束語

醫(yī)療區(qū)域內(nèi)室內(nèi)電氣設備供電安全性及可靠性，與患者診療密切相關(guān)，促使此類區(qū)域內(nèi)電氣與其他場所相較，更需持有高度重視。因此，應根據(jù)醫(yī)療建筑實際狀況，充分應用IT系統(tǒng)，確保電氣設計具有合理性，保證醫(yī)護人員及患者安全。

參考文獻

[1]郝成，郝云飛，張怡.LLC諧振型DC-DC變換器在微電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)控制計算機，2019，32（10）：157-159.

[2]王彥，鄭夢笛，王云鵬，等.雷神山醫(yī)院醫(yī)技區(qū)供配電系統(tǒng)設計解析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2020，79（1）：114-116.