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醫(yī)用隔離電源柜的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

來源：江蘇安科瑞電器制造有限公司 2011年10月17日 09:40

闡述潔凈手術(shù)室、ICU/CCU重癥監(jiān)護(hù)室的配電系統(tǒng)方案，以及其內(nèi)部器件組成和應(yīng)用功能；介紹了AIM-M100絕緣監(jiān)測儀的功能，以及系統(tǒng)方案應(yīng)用的一些注意事項(xiàng)。

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江蘇安科瑞電器制造有限公司

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Abstract: Elaborate operating room, ICU / CCU program distribution system and its components and applications within the device; introduced AIM-M100 monitor extension insulation, as well as system solutions applications of some note.

0 引言

在醫(yī)院的供電系統(tǒng)中，對手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室這類重要的場所（2類醫(yī)療場所）的供電，不僅要保證供電的可靠性高，還要保證供電的安全性好。為此，國家標(biāo)準(zhǔn)GB16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所》和JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定了這類醫(yī)療場所要采用可靠性和安全性較高的局部IT系統(tǒng)來供電，并且系統(tǒng)中要裝絕緣監(jiān)測裝置來實(shí)時(shí)的監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況。

1 醫(yī)療場所分類及其供電要求

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置7-710部分：特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所》，對醫(yī)療場所分為了3種類別，0類、1類和2類場所。0類場所是指不需要和患者身體進(jìn)行接觸的場所：例如門診室和按摩室等。1類醫(yī)療場所是指醫(yī)療設(shè)備的接觸部件接觸軀體外部或者醫(yī)療設(shè)備的斷電不會(huì)對病人產(chǎn)生危害的場所：例如病房和產(chǎn)房等。2類場所是指需要和病人體內(nèi)進(jìn)行接觸，并且斷電則有可能導(dǎo)致重大醫(yī)療事故的場所：例如潔凈手術(shù)室、ICU/CCU病房等。該場所必需要充分考慮微電擊的危險(xiǎn)和供電的持續(xù)性，不重要的供電回路可以采用TN/TT系統(tǒng)，重要的回路則必須要采用IT系統(tǒng)進(jìn)行供電：例如維持于維持生命的、*的和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路。

2 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜的特點(diǎn)和應(yīng)用

安科瑞醫(yī)療IT系統(tǒng)隔離電源柜（見圖1），通過內(nèi)部AITR系列的隔離變壓器，將TN-S或TT系統(tǒng)變成IT系統(tǒng)，并根據(jù)需求輸出多個(gè)支路，以給手術(shù)室或ICU/CCU病房不同設(shè)備提供電源。由于AITR系列隔離變壓器的繞組之間，以及各繞組與鐵芯之間都采用了加強(qiáng)絕緣處理，使得變壓器的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，另外變壓器采用H級的絕緣材料，可以使得變壓器的溫升極低。因而能可靠保障IT系統(tǒng)與TN或TT系統(tǒng)之間的安全隔離要求；IT系統(tǒng)安裝了安科瑞絕緣監(jiān)測儀AIM-M100,能夠同時(shí)對IT系統(tǒng)對地的絕緣狀況、隔離變壓器的溫升，以及隔離變壓器的負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而能很好的保證IT系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。

安科瑞GGF系列醫(yī)用隔離電源柜分為用于潔凈手術(shù)室隔離電源柜（GGF-O系列）和ICU/CCU

重癥監(jiān)護(hù)室隔離電源柜（GGF-I系列）隔離電源柜。

GGF-O8醫(yī)用隔離電源柜的的系統(tǒng)圖（以8KVA為例）如下：

圖2：潔凈手術(shù)室隔離電源系統(tǒng)圖

在圖2系統(tǒng)圖中，因?yàn)?類場所對供電的可持續(xù)性要求很高，在GB16895.24-2005 《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求-醫(yī)療場所》中明確的規(guī)定了醫(yī)療2類場所的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間需要小于0.5S。所以根據(jù)現(xiàn)場安裝的需求可以安置雙電源自動(dòng)切換裝置，其中雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置一路連接專線供給的正常工作電源，另一路則為備用的安全電源。如果醫(yī)院現(xiàn)場具有手術(shù)室樓層配電柜，則隔離電源柜中可以不裝雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，可以直接從手術(shù)室樓層配電柜專線接入。在配電柜中通過Interpact INS負(fù)荷開關(guān)可以帶電分?jǐn)嗾麄€(gè)配電系統(tǒng)的電源。ADL3000多功能電能表可以對整個(gè)手術(shù)室的電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。在進(jìn)線處也安裝了浪涌保護(hù)器，可以起到對雷擊浪涌的保護(hù)。配電柜配電系統(tǒng)中分為TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，其中TN-S系統(tǒng)主要給潔凈手術(shù)室中非重要回路用電設(shè)備提供電源，并且在每條饋出回路中增加動(dòng)作電流為30mA的漏電保護(hù)器提供接地故障保護(hù)；在回路中一路可以提供給潔凈手術(shù)室的無影燈電源，因無影燈一般內(nèi)置隔離變壓器和絕緣監(jiān)測裝置，則不需要增加漏電保護(hù)器；另外有一路提供AC380V的電源，主要供給潔凈手術(shù)室的三相用電設(shè)備：例如CT和MR等。其它的八路單相電源主要供給手術(shù)室的非重要用電設(shè)備：例如觀片燈、書寫臺(tái)、電動(dòng)門和*等電源。手術(shù)室重要回路則需要采用IT系統(tǒng)進(jìn)行供電。根據(jù)現(xiàn)場的需求可以在IT系統(tǒng)的隔離變壓器之前接入在線式UPS，提供不間斷的電源供應(yīng)。當(dāng)TN-S系統(tǒng)通過隔離變壓器，原來的地將不復(fù)存在，成為IT配電系統(tǒng)形式。在IT系統(tǒng)中，安裝了AIM-M100絕緣監(jiān)測儀，主要對IT系統(tǒng)的系統(tǒng)對地電阻、變壓器的負(fù)荷電流和變壓器的初次級繞組溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量。其中，測量變壓器的負(fù)荷電流和繞組溫度需要通過安裝在配電柜內(nèi)部AKH0.66-P26型電流互感器和內(nèi)置在隔離變壓器初次級的PT100熱敏電阻來測量的。另外通過安裝在*控制面板上的AID100外接報(bào)警與顯示儀，醫(yī)護(hù)人員可以方便的查看手術(shù)室內(nèi)部的系統(tǒng)運(yùn)行情況。AID100外接報(bào)警與顯示儀的低壓直流電源是通過內(nèi)置在配電柜中的ACLP10-24儀用電源來提供，并且通過基于Modbus協(xié)議的RS485總線和主機(jī)絕緣監(jiān)測儀進(jìn)行相互通訊。根據(jù)潔凈手術(shù)室重要回路對配電要求的特殊性，需要在每條饋出回路中放置C65H型斷路器，其具有帶短路保護(hù)不帶過載保護(hù)功能，可以zui大限度的減少斷電、停電這類的電氣事故。重要的配電回路主要給以下的回路提供電源：例如手術(shù)室的墻壁插座（供醫(yī)療用電設(shè)備使用）、吊塔電源和*控制面板電源等。

其中GGF-O系列醫(yī)用隔離電源柜的參數(shù)見表1：

電氣參數(shù)
變壓器額定容量（KVA）	6.3/8/10
額定電流（A）	63/80
額定工作電壓（V AC）	380/220
額定頻率（Hz）	50
額定短時(shí)耐受電流（KA/1s）	6
機(jī)械參數(shù)
機(jī)械尺寸（W×H×D mm）	600×1800×400
防護(hù)等級	IP31
安裝方式	落地
進(jìn)出線方式	底部
相關(guān)配置
IT系統(tǒng)	有
TN-s系統(tǒng)	有
隔離變壓器	有
雙電源切換裝置	可選
絕緣監(jiān)測裝置	有
柜門	有

表1：GGF-O系列醫(yī)用隔離電源柜技術(shù)參數(shù)

圖3 重癥監(jiān)護(hù)室隔離電源系統(tǒng)圖

GGF-I系列隔離電源柜主要用于ICU/CCU重癥監(jiān)護(hù)室的供電系統(tǒng)，在系統(tǒng)圖中（圖3 6.3KVA為例）采用單獨(dú)IT 系統(tǒng)給每個(gè)床位的吊塔提供電源。根據(jù)醫(yī)療現(xiàn)場對不間斷電源的要求，在變壓器總進(jìn)線端預(yù)置接口，方便接入在線式UPS，提供不間斷電源保障。重癥監(jiān)護(hù)室里的電源需求主要集中在吊塔電源上，一般一個(gè)*的吊塔電源容量在2000W左右，這樣就可以

根據(jù)床位的多少來設(shè)置變壓器的容量和隔離電源系統(tǒng)的套數(shù)。在每條饋出回路中也增加了C65H型斷路器，可以起到帶短路保護(hù)不帶過載保護(hù)的功能。

其中GGF-I系列醫(yī)用隔離電源柜的參數(shù)見表2：

電氣參數(shù)
變壓器額定容量（KVA）	3.15/6.3/8/10
額定電流（A）	14/32/40/45
額定工作電壓（V AC）	220
額定頻率（Hz）	50
額定短時(shí)耐受電流（KA/1s）	6
機(jī)械參數(shù)
機(jī)械尺寸（W×H×D mm）	600×1500×400
防護(hù)等級	IP31
安裝方式	落地
進(jìn)出線方式	底部
相關(guān)配置
IT系統(tǒng)	有
TN-s系統(tǒng)	無
隔離變壓器	有
UPS	可選
絕緣監(jiān)測裝置	有
柜門	有

表2 GGF-I系列醫(yī)用隔離電源柜技術(shù)參數(shù)

采用IT系統(tǒng)的潔凈手術(shù)室和ICU/CCU重癥監(jiān)護(hù)室都需要有獨(dú)立的隔離電源系統(tǒng)。醫(yī)療場所采用圖4的配電方式：從圖中可以看出各個(gè)手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室采用手術(shù)部與ICU總配電柜進(jìn)行供電。各配電柜通過基于Modbus協(xié)議的RS485總線把系統(tǒng)的監(jiān)測信息傳輸給醫(yī)院的*監(jiān)控系統(tǒng)，這樣每個(gè)2類場所的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)都可以在*監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理。方便工作人員對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。

圖4　2類醫(yī)療場所配電方案

3 GGF系列醫(yī)用隔離電源柜應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 為了降低醫(yī)療系統(tǒng)對地電容，醫(yī)用隔離電源柜應(yīng)盡量放在使用場所附近，并且盡可能減少系統(tǒng)的容量，使用較少的系統(tǒng)配電回路支數(shù)，盡量縮短系統(tǒng)的配電線路長度。

3.2 對于進(jìn)行人體心臟手術(shù)或者與人體內(nèi)部接觸的手術(shù)室，要充分做好防止電氣的措施。僅靠帶絕緣監(jiān)測的IT系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要做好局部等電位聯(lián)結(jié)，這樣使得保護(hù)區(qū)伸臂范圍以內(nèi)所有可導(dǎo)電的部分都處于同一電位水平上。

4 結(jié) 語

結(jié)合本文介紹的GGF系列醫(yī)用隔離電源柜在醫(yī)療2類場所的應(yīng)用，隨著醫(yī)院設(shè)施逐步的現(xiàn)代化及設(shè)計(jì)人性化要求，帶有絕緣監(jiān)測裝置的IT配電系統(tǒng)將更加普遍的應(yīng)用于醫(yī)療場所，相應(yīng)的也需要根據(jù)不同的醫(yī)療場所來設(shè)計(jì)不同的配電系統(tǒng)解決方案，來滿足市場需求。特別是醫(yī)療2類場所，對配電系統(tǒng)的安全性和可靠性將有更高要求。所以開發(fā)這些場所的配電系統(tǒng)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義！

參考文獻(xiàn)

1. 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院08SD706-2 醫(yī)療場所電氣設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝[S].北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2009.

2. 王厚余 .低壓電氣裝置的設(shè)計(jì)安裝和檢驗(yàn)（2版）[M].北京：中國電力出版社，2007.

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