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醫用隔離電源在醫療場所的應用

時間:2020-08-28 點擊次數:156

周穎

富二代抖音官网電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:針對醫院對電力係統有很高的要求及使用特點,論述了醫院醫療場所的劃分以及不同場所的不同類型的電力係統;詳細介紹了醫療IT係統和特點、(隔離電源)設備、剩餘電流(漏電流)監視設備的應用,以及醫用IT設備選擇時應注意的事頂。

關鍵詞:醫用IT糸統 醫療場所 應用

1 概述

       醫院建築物是一個救助病人的特殊場所無論其內部結構,還是醫療設備都需要滿足醫患雙方治療、康複和安全的要求。在其建築電氣方麵,新的國標GB16895.24-2005標準對醫院的各個醫療場所按用電的安全等級進行了劃分同時針對不同的醫療場所推薦了不同的電力係統。

      按照新的國標GB16895.24-2005標準,醫療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。其中在醫療0類和1類場所中,由於醫療設備斷電不會對患者或診斷造成危害,因此可使用 TN-s係統,須配備剩餘電流保護設備(BCD),在發生對地漏電故障時,故障回路可及時斷開 同時可安裝剩餘電流監視設備(RCM)監視係統各回路的漏電流數值,在RCD動作之前即能輸出報警信號避免負載回路斷電事故。在醫療2類場所中,醫療設備的斷電將對患者構成危害,甚至是生命的威脅,因此必須使用醫用| T係統,即使發生接地故障,係統也不會發生漏電、失電 從而保證2類場所內病人的安全和維持病人生命的診療設備的持續運行。

 

2 醫療IT係統功能及特點

      醫用隔離電源係統<即醫用IT係統>,又叫中性點不接地的配電係統。在IT係統中,係統中性點對地完全隔離,係統負載中的導體和無負載電流經過的導電部分經接地保護線接地。在IT係統中,如果出現單相接地故障,對地漏電流隻能經過係統泄露電容對係統相線構成回路,而係統泄露電容引起的容抗總是遠遠大於TN係統中的接地電阻,因此IT係統中的斷路器不會因接地電流的存在而引起過電流而動作,從而保證係統能帶故障運行。

醫療IT係統設置在醫療2類場所的作用

(1)隔離電源係統即中心點不接地係統,其因降低了接觸電壓和電網對地的漏電流,故有效控製對人體內部的直接漏電,從根本上杜絕產生微電擊醫療事故的危險;

(2)防止接地係統內的漏電流竄入某些與病人連接的醫療電氣設備的對地回路;

(3)當供電係統內出現一個對地漏電故障時,不會導致斷路器或熔斷器動作,保證供電的可靠性。同時,絕緣監視儀報警,提示故障類型,以便維修人員及時修複;

(4)降低了對地漏電流,從而提高了防火安全性

(5)目前國家標準GBI 6895.24-2005規定中心手術部所有手術室、急診搶救室、各類重症監護室、心髒導管及造影室等須配置隔離電源係統。

 

3 選擇設備時應注意的事項

      醫院在選擇醫用IT設備時,應參照相關規範的技術要求,其中:

(1)《民用建築電氣設計規範》在14.7.6.3 中規定:在電源突然中斷後,有招致重大醫療危險的場所,應采用電力係統不接地(IT係統)的供電方式",14.2.8中規定“IT係統必須裝設絕緣監視及接地故障報警係統或顯示裝置";

(2)《醫院潔淨手術部建築技術規範》在8.3.1.3中規定'潔淨手術部用電應從本建築物配電中心專配供給。根據使用場所的要求主要選用TN-s係統和IT係統兩種形式";8.3.2.3中規定“潔淨手術室內的電源宜設備漏電檢測報警裝置";

 

(3)國家標準《建築物電氣裝置第7一710 部分:特殊裝置或場所的要求一醫療場所 GB16895.24一2005》在710.413.1.5中規定在2類醫療場所(即手術室、ICU)內,醫療IT係統應該用於維持生命的、外科手術的和其它位於患者區域"內的醫療電氣設備和係統的供電回路。醫用IT係統應配置一個符合規範要求的絕緣監視儀。

      該規範規定了IT係統內相關產品(包括醫用隔離變壓器、醫用絕緣監視儀以及外接報警顯示)的技術指標和要求。其中醫用隔離變壓器的技術指標為變壓器應符合IEC61558-2-15及以下附加要求:

(1)當變壓器以額定電壓和額定頻率供電,空載時出線繞組測得的對地泄漏電流和外護物的泄漏電流均不應超過0.5mA。

(2)用於移動式和固定式設備的醫療IT係統應采用單相變壓器,其額定輸出容量不應小於 0.5KVA.但不應超過10KVA。

(3)變壓器應緊靠醫療場所安裝,可在其內或其外,而且要安裝在櫃內或外護物內以免被無意地接觸其帶電部分。

(4)變壓器的二次側額定電壓Un不應超過交流250V。

      醫用絕緣監視儀的技術指標為:

(1)絕緣監視儀需符合IEC61557-8並滿足下列規定要求 :

(2)交流內阻抗應至少為100K Q;測試電壓不應大於直流25V;

(3)即使在絕緣電阻降至50 K Q時,應發出信號。應配置試驗此功能的器具;

(4)絕緣監視儀要求監測醫療IT變壓器的過負荷和過熱。

      外接報警顯示的技術指標為:對於每個醫療IT係統,配備有下列組件的聲光報警係統應裝設在適當的地方以便醫務人員可以經常監視(聲光信號):一隻綠燈亮表示工作正常;當絕緣電阻下降到小整定值時,一隻黃燈亮。應不能消除或斷開這個亮燈指示;當絕緣電阻下降到小整定值時,音響報警動作。該音響報警可以解除,當故障被清除恢複正常後,黃色信號燈應熄滅。

      目前在各大醫院使用較多的是德國本德爾醫用IT係統其包括ES710係列醫用單相隔離變壓器、107TD47醫用絕緣監視儀、STW2電流互感器、AN450儀器電源和MK2007CBMCN外接報警顯示。其產品特點為:

(1)德國本德爾ES710係列醫用隔離變壓器符合國標的技術要求。具備10KVA以下各種規格的變壓器具有噪聲低、對地漏電流小、啟動浪湧電流小等優點。同時變壓器內置了兩個溫度芯子當變壓器超溫時,可在絕緣監視儀上輸出報警信號。同時作為手術室IT係統的電源,連續不間斷運轉時間長,符合並高於醫用隔離變壓器技術指標,其質量和技術經受了長時間實際應用的考驗。

(2)107TD47醫用絕緣監視儀具備絕緣故障報警過負荷報警、超溫報警斷線報警和自身故障報警等五項報警。其中絕緣監視采用本德爾公司的技術,自適應脈衝信號(AMP)測量法,在係統和地之間疊加一個自適應的脈衝信號,該信號能根據係統的對地電容和係統內負載的頻率變化而自動改變測量脈衝的幅度和寬度,從而消除由係統內連接的各種醫療電氣設備帶來的對地電容和各種頻率成分的幹擾。

(3)MK2007CBM-CN外接報警顯示安裝在手術室內部顯示絕緣監視儀的各種測量數據,報警時能發出聲光報警信號。MK2007CBM-CN 與107TD47絕緣監視儀通過RS485接口進行數字通信,可進行多點顯示和集中顯示。同時還可以通過網關對進行整個醫院建築物內的所有IT係統進行整體監控和管理。

      除了絕緣監視技術外,德國本德爾公司還能通過EDS474係統在線查找絕緣故障發生的回路。EDS474係統與醫療|T電源係統內的絕緣監視儀107TD47一起工作,當絕緣監視儀探測到絕緣故障後,EDS474係統即自動開始故障定位。 PGH474周期性地送出一個特殊的測試電流,測試信號從故障測試儀經火線流入絕緣故障部位 這個測試信號由故障分路中的電流互感器探測到,並由電子評估器評估,通過EDS474-12 絕緣故障評估儀上的發光管和PRC1470/MK2430 上的液晶顯示屏顯示出故障分路。EDS474係統的響應靈敏度為0.5毫安。

      具備了完整的絕緣監視和絕緣故障定位技術,不僅能保障醫療2類場所電力供應的持續性,保護病人免遭醫療漏電事故的傷害,並指示出帶絕緣故障的醫療電器設備,提醒醫護人員對漏電設備進行及時地維護保養,避免繼續在病人身上使用,這在目前我國醫療設備周期性檢測還沒有十分完善的情況下,無疑又是對病人的一大福音。

4 醫療IT係統(隔離電源)設備的應用

      從設計角度來說,滿足國家規範以及相關技術標準,配置醫療 IT 係統是基本原則,但醫院淨化區域一般分包給各淨化工程專業公司,各淨化公司在深化設計時一般遵循 GB50333—2002《醫院潔淨手術部建築技術規範》。針對手術室項目,GB50333—2002《醫院潔淨手術部建築技術規範》8.3.4 節中第2 條明確提出: “心髒外科手術室必須設置有隔離變壓器的功能性接地係統。”這樣一來,出於競標目的或者成本方麵的考慮,不少設計人員就會隻為心髒外科手術室或者比較重要的Ⅰ級手術室配置醫療 IT 係統,而其他級別手術室或者不重要的手術室則不進行配置,有的設計人員甚至不考慮 ICU 等二類醫療場所醫療 IT 係統的設計,畢竟一套醫療 IT 係統價格不菲,對競標價格和成本影響很大。有的醫院業主缺乏醫療 IT 係統相關知識,在進行招標時,也不考慮醫療 IT 係統。綜合各種複雜的原因,完工的不具備醫療 IT 係統的手術室,勢必存在安全隱患,對患者的安全也產生威脅。

5 醫療 IT 係統在實際工程中的應用

      根據國標CBI 6895 24-2005刀EC60364-7-710標準和未出版的綜合醫院建築設計規範醫療}T係統須應用於醫療2類場所,即中心手術部的所有手術室、急診搶救室、各類重症監護室 (ICU)及心髒導管和造影室等。

      針對手術室、搶救室及心髒導管和造影室 國標規定每個房間應配有獨立的隔離電源係統。主要儀器用電插座、無影燈、多功能吊塔等各用電回路必須經過隔離變壓器照明燈帶、觀片燈、電動門等用電回路可以不通過隔離變壓器。隔離變壓器容量設計可按用電負荷計算來確定。

      手術室通過隔離變壓器供電的回路一般可按四或五路輸出來設計:無影燈一路;多功能吊塔一路;牆麵儀器插座至少按兩路考慮;通常還會設計一路備用回路。(手術室內的380V插座一般不用接入隔離電源係統。)

針對各類重症監護室(ICU),應按照各床位配備的電氣設備的容量和其物理的空間位置決定其配置情況。一般容量計算為:

(1)ICU床自身所需啟動容量(4床):2400W(600W/床);

(2)ICU用電設備容量(4床):2000W (500W/床);

(3)ICU20%備用電量(4床): 880W (220W/床)。

ICU室總容量(4床)為5280W,即平均每 4床配一套隔離電源係統。

      應使用隔離電源供電的設備列舉如下:、恒溫培養、透析設備、病人監護設備、回頻外科設備、輸液泵、注射泵、心肺機、心力記錄器脈壓機、心律電子脈衝調節器等進入人體的、實時監控的或維持生命的醫療電氣設備。

隔離電源係統的係統配置為:

(1)ES710/ 單相隔離變壓器1台;

(2)107TD47絕緣監視儀1台;

(3)STW2電流互感器1個;

(4)AN450儀器穩壓電源1台;

(5)MK2007/MK2418外接報警顯示單元1個。

      其中,隔離變壓器可安裝於配電櫃內、夾層內或吊頂上。絕緣監視儀、穩壓電源、電流互感器可安裝在配電箱內,外接報警顯示可安裝於情報麵板上。

 

6 剩餘電流(漏電流)監視設備的應用

      由於富二代抖音官网通常在醫療0類和1類場所使用的剩餘電流保護裝置(RCD)沒有剩餘電流測量功能,不能顯示剩餘電流的實際數值,當剩餘電流達到動作值時會突然分斷,造成停電。在實際應用中,90%以上的漏電故障是日積月累形成的,對漏電流進行長期監視是防止RCD動作而突然停電的有效手段。因此,無論是發達國家還是我國,在醫院越來越多地采用剩餘電流監視設備來監視TN-s係統下遊回路的剩餘電流數值,在RCD動作之前就能判斷某一回路有絕緣下降的趨勢,避免RCD動作而造成停電。

      剩餘電流監視係統由剩餘電流評估儀、電流互感器、外接報警顯示(集中或分別)組成。以德國本德爾的剩餘電流監視係統為例其 RCM470係統是典型的剩餘電流評估儀、w係列測量電流互感器安裝在被監視的回路上,測量係統各回路中的剩餘電流數值,次級接入 RCM471-12剩餘電流評估儀,當被監視回路內的剩餘電流數值超過響應值時,剩餘電流評估儀立即發出剩餘信號並在MK2430外接報警和顯示裝置上發出聲光報警並在液晶顯示屏上顯示檢測到剩餘電流的數值。RCM470係統的剩餘電流測量數據可以在MK2430外接報警裝置中實時瀏覽也可通過網關接入電腦係統瀏覽或存儲,以便日後對測量數據進行分析,為係統維護提供科學的依據。

      但需要注意的是剩餘電流監視係統所應用的係統仍為TN-s接地供電係統不具有IT供係統的優勢。隻能檢測漏電狀況但不能抑製漏電狀況。剩餘電流監視係統,可實現對每一監測回路剩餘電流的實時監控,當測量值大於/等於報警響應值時,發出聲光報警。

      綜上所述,參照新製定的國標GB16895.24-2005/IEC60364-7-710標準,不但充分保障患者的醫療安全,還能保證醫療設備的-使用,具有很強的實用性。

7.富二代抖音官网醫療IT係統的介紹及選型

7.1概述

      隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用,漏電流對病人構成的威脅也越來越大,尤其是那些生命攸關的場所,病人在手術中或麻醉狀態下,各種電極、傳感器直接插入人體內,微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些醫療設備用於維持重症病人的生命,一旦設備停電,也會對病人的生命構成威脅。因此,對於醫院這一特殊場所的電氣設計,應嚴格按照國家標準和規範要求,采用IT係統供電。

      富二代抖音短视频醫用IT係統絕緣監測故障定位裝置及係統適用於醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房等重要場所,能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

7.2 醫用隔離電源監控係統

      醫用隔離電源監控係統用於集中監控醫療大樓內所有醫療2類場所醫療IT係統的運行狀況。這種集中監控係統可以設置在醫院電氣運行和維護人員的值班室內,也可以集成在其它電力監控係統中,由專業的電氣人員進行監控,一旦某套IT係統出現故障,電氣維護人員也能馬上做出判斷,並根據現場情況進行處理。

7.2.1 係統拓撲圖

 

圖3產品拓撲圖

7.2.2軟件功能

      富二代抖音短视频下载安装醫用隔離電源監控係統是基於觸摸屏軟件設計,軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能,為醫院2類場所隔離電源係統的集中監控提供了強大的係統集成工具。軟件的主要功能如下圖4:

 

圖4軟件的主要功能

■ 一次圖和現場分布顯示

      係統具有一次圖及現場分布圖顯示功能,能直觀的了解並及時地發現IT供電係統的報警地點或區域,從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查;

■ 實時數據采集與顯示

      利用安裝於各隔離電源係統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表,采集各隔離電源係統的參數。采集到的數據實時顯示在監控係統界麵,這些監測參量含IT係統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等如圖5;

 

■ 故障報警

      將各醫用隔離電源係統出現的各類故障,如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進行統一處理和記錄,並可直接在顯示界麵上彈出顯示故障類型、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控係統的聲光報警係統,及時提醒相關人員,進行故障處理。其中,聲音報警信號可被手動消除。

■ 遠程參數設置和查詢

      通過係統,可根據要求遠程調整和設置各醫用隔離電源係統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值,也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等如圖6。

■ 圖形顯示功能:

      係統可以以曲線的形式,顯示各套隔離電源係統的絕緣狀況、負載狀況,以及隔離變壓器的溫升狀況,以及它們的變化趨勢,以便於分管理人員了解和分析各電源係統的運行變化情況,有針對性的對某些係統進行維護和保養。

7.3 產品選型

 醫用 IT 係統絕緣監測及故障定位產品

名稱及型號

產品圖片

說明

 

 

 

 

 

AITR 係列醫用隔離變壓器

 

 

 

AITR 係列隔離變壓器於醫療 IT 係統,鐵芯采用日本進口的矽鋼片疊加而成,損耗很小。繞組間采用了雙重絕緣處理,並設有靜電屏蔽屏,減少了繞組間的電磁幹擾。線包內安裝了 PT100 溫度傳感器,用於監測變壓器溫度。整體采用真空浸漆處理,增加了機械強度和抗腐蝕性。產品具有很好的溫升性能和很低的噪聲。

 

 

AIM-M200 醫療智能絕緣監測儀

 

 

 

AIM-M200 醫療智能絕緣監測儀采用先進的微控製器技術,集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化、數字化、網絡化於一身,是手術室、重症監護室等醫療2 類場所隔離電源係統絕緣監測的理想選擇。

 

 

 

AKH-0.66P26 電 流互感器

 

AKH-0.66P26 型電流互感器是與 AIM-M200 絕緣監測儀配套使用的保護型電流互感器,可測電流為60A,變比是 2000:1,電流互感器采用螺絲直接固定的方式裝於機櫃內部,二次側通過接線柱引出,安裝和使用方便。

 

 

 

 

AIL100-4/AIL100-8絕緣故障定位儀

 

AIL100-4/AIL100-8 絕緣故障定位儀采用高靈敏度互感器配合高精度的信號檢測電路,檢測 ASG100 測試信號發生器注入係統中的信號,準確定位絕緣故障所在的回路。其中 AIL100-4 絕緣故障定位儀能定位 4 個回2路的絕緣故障,AIL100-8 絕緣故障定位儀能定位 8 個回路的絕緣故障。

 

 

 

ASG100 測試信號發生器

 

ASG100 測試信號發生器采用 32 位微處理器芯片和高精度的信號產生電路,實現特定測試信號的產生。當被監測的 IT 係統出現絕緣故障時,能及時啟動並產生測試信號,配合絕緣故障定位儀實現絕緣故障定位。

 

 

 

 

DR-60-24 電源模塊

 

DR-60-24 直流穩壓電源可同時為 AIM-M200 醫用智能絕緣監測儀、ASG100 測試信號發生器、AIL100 係列絕緣故障定位儀和 AID200 集中報警與顯示儀等儀表提供直流 24V 電源。該電源功率大、電壓輸出穩定、安裝方便,可滿足上述儀表的供電要求,是推薦的電源產品。

 

 

 

AID200 集中報警與顯示儀

 

AID200 集中報警與顯示儀采用 LCD 液晶顯示,采用自定義協議的 CAN 通訊接口與 AIM-M200 醫療智能絕緣監測儀實現數據信息交換,可實時監控多路 AIM-M200醫療智能絕緣監測儀的數據。

4.結束語

      醫療IT係統的可靠性和安全性決定了其設計要嚴格遵循國標的規定。對於醫療場所供電的其他要求,例如供電電源的切換時間要求,在JGJ16—2008《民用建築電氣設計規範》條文說明與BG 16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002附錄B中有詳細的要求。需要提及的是,《民用建築電氣設計規範》條文說明中的內容更詳盡,在設計中,富二代抖音短视频要依據《民用建築電氣設計規範》的要求進行設計。

【參考文獻】

[1] 範麗麗,醫療IT係統的設計與應用

[2] 富二代抖音短视频醫療隔離電源監控係統設計與應用圖集.2018.9版

[3] 富二代抖音短视频下载安装企業微電網設計與應用手冊.2019.11版

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