安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】現(xiàn)代醫(yī)療電氣設(shè)備的使用對(duì)電力系統(tǒng)要求較高，提高醫(yī)療場(chǎng)所用電安全性是患者及醫(yī)務(wù)人員生命健康的重要保障。患者及醫(yī)務(wù)人員已深陷醫(yī)療電子儀器、設(shè)備包圍之中，潛在漏電流風(fēng)險(xiǎn)顯著升高，特別是手術(shù)或麻醉狀態(tài)下的患者，體內(nèi)連接著各種電極和傳感器，一旦有極微弱的漏電流通過(guò)患者心臟，可致其觸電死亡。我國(guó)大部分醫(yī)院仍使用T N-S配電系統(tǒng)，金屬性短路故障較多，易引起斷路器或熔斷器工作，醫(yī)院病房停電。隔離電源系統(tǒng)供電距離相對(duì)縮短時(shí)供電安全、可靠性更高，在連續(xù)供電要求嚴(yán)格場(chǎng)所應(yīng)用價(jià)值高。本研究詳細(xì)介紹了隔離電源的工作原理和部件功能，并簡(jiǎn)要分析了其作用，探討在醫(yī)療場(chǎng)所中的相關(guān)應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】隔離電源系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備；隔離變壓器；用電安全
0前言
近年來(lái)，隨著醫(yī)療技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子電氣相關(guān)醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，各類疾病治療也越來(lái)越依賴醫(yī)療電氣設(shè)備[1]。人們對(duì)醫(yī)院醫(yī)療環(huán)境提出更高要求，傳統(tǒng)的建筑、電氣等設(shè)計(jì)已難以充分保障其人身安全。患者及醫(yī)務(wù)人員己深陷醫(yī)療電子儀器、設(shè)備包圍之中，潛在漏電流風(fēng)險(xiǎn)顯著升高，特別是手術(shù)或麻醉狀態(tài)下的患者，體內(nèi)連接著各種電極和傳感器，一旦有極微弱的漏電流通過(guò)患者心臟，可致其觸電死亡[2_3]。我國(guó)大部分醫(yī)院仍使用TN-S配電系統(tǒng)，金屬性短路故障較多，易引起斷路器或熔斷器工作，醫(yī)院病房停電[4]。隔離電源系統(tǒng)供電距離相對(duì)縮短時(shí)供電安全、可靠性更高，在連續(xù)供電要求嚴(yán)格場(chǎng)所應(yīng)用價(jià)值高。
1隔離電源系統(tǒng)
隔離電源系統(tǒng)簡(jiǎn)稱IT系統(tǒng)，是將隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀以及報(bào)警終端三個(gè)部件聯(lián)合構(gòu)成的電力系統(tǒng)。I是指電源一側(cè)未進(jìn)行工作接地或未經(jīng)高阻抗接地；r是指負(fù)載一側(cè)連接的設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)[5]。簡(jiǎn)單地說(shuō)n系統(tǒng)就是利用隔離變壓器將TN供電轉(zhuǎn)化為不接地的IT供電，隔離變壓器起主要應(yīng)用的功能，絕緣監(jiān)測(cè)儀的設(shè)置是為了實(shí)現(xiàn)整體絕緣水平的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，以確保IT系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。一般情況下，對(duì)供電穩(wěn)定要求高、不允許停電的場(chǎng)所或者需嚴(yán)格連續(xù)供電的場(chǎng)所多采用IT系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物電氣裝置》中特殊裝置或場(chǎng)所的醫(yī)療場(chǎng)所要求，可分為0-2類場(chǎng)所[6],0類場(chǎng)所為人體不直接接觸醫(yī)療電氣設(shè)備的場(chǎng)所，如門診室、候診室、推拿室等；1類場(chǎng)所為人體接觸醫(yī)療電氣設(shè)備但斷電不會(huì)影響診療或造成生命危險(xiǎn)的場(chǎng)所，如病房、X光室等；2類場(chǎng)所則為人體直接接觸醫(yī)療電氣設(shè)備且電源中斷危及患者生命健康的場(chǎng)所。醫(yī)院麻醉室、手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室等在醫(yī)療場(chǎng)所劃分中均屬2類場(chǎng)所，故必使用r r系統(tǒng)。國(guó)際和國(guó)家眾多標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定提出，隔離電源供電系統(tǒng)的使用是可靠保障醫(yī)療場(chǎng)所供電、用電安全的關(guān)鍵。
2IT系統(tǒng)的組成與功能
國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC)規(guī)定，IT系統(tǒng)須包括隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀、外接報(bào)警顯示設(shè)備、電流互感器以及專用電源。如圖1所示。I圖1隔離電源系統(tǒng)組成圖隔離變壓器：即輸入繞組和輸出繞組帶有電氣隔離的變壓器部件。變壓比1:1，其初級(jí)線圈匝數(shù)與次級(jí)相等[7]。變壓器的隔離主要是將原副邊繞組線圈各自的電流進(jìn)行隔離，以避免帶電體和地同時(shí)觸及所造成的危險(xiǎn)。因次級(jí)不接地，輸出電壓不以大地作為參考端，大地和次級(jí)任意一根線都不存在電位差，且初級(jí)和次級(jí)線圈之間高度絕緣，人體僅接觸變壓器次級(jí)線圈任意一端無(wú)生命危險(xiǎn)，從而保證使用安全。但值得注意的是，人體同時(shí)接觸次級(jí)線圈兩端，通過(guò)的交流電為220V,仍存在生命危險(xiǎn)[8]。絕緣監(jiān)視儀：該部分是在線實(shí)時(shí)檢測(cè)直流電源系統(tǒng)中支路和母線絕緣狀態(tài)，并進(jìn)行管理的一種裝置。一旦電源系統(tǒng)發(fā)生絕緣相關(guān)故障，或者隔離變壓器中繞組、負(fù)荷電流溫度超過(guò)限定值，絕緣監(jiān)視儀可立即檢測(cè)故障并由外界報(bào)警顯示設(shè)備顯示出來(lái)，以便維修。
報(bào)警顯示設(shè)備：IT系統(tǒng)中的外接報(bào)警顯示設(shè)備通常安裝在護(hù)士站。當(dāng)儀器設(shè)備絕緣電阻達(dá)不到設(shè)定值或者變壓器負(fù)載超限，都會(huì)發(fā)出報(bào)警聲顯示故障。醫(yī)護(hù)人員及時(shí)查看可明確故障位置，實(shí)施應(yīng)急方案，同時(shí)通知有關(guān)部門加緊維修處理。電流互感器：包括繞組和鐵芯兩個(gè)部分，工作原理為電磁感應(yīng)原理。電流互感器主要作用在于配合絕緣監(jiān)視儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隔離變壓器負(fù)荷情況。專用電源：專用電源在整個(gè)IT系統(tǒng)中為外接報(bào)警顯示設(shè)備提供20V直流電[9]，故而也是報(bào)警顯示儀專用電源。
3IT 系統(tǒng)作用及應(yīng)用必要性
隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn)作用。
(1)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備供電連續(xù)性。由于IT系統(tǒng)與大地不構(gòu)成回路，醫(yī)療設(shè)備在發(fā)生漏電故障時(shí)只會(huì)出現(xiàn)極微弱的容性漏電流，對(duì)人體無(wú)危害，同時(shí)也不會(huì)造成電路保護(hù)裝置動(dòng)作，從而確保醫(yī)療場(chǎng)所連續(xù)性供電。
(2)提高配電系統(tǒng)防火安全性。TN-S配電系統(tǒng)在使用中易發(fā)生短路、斷路、漏電等故障，從而引發(fā)火災(zāi)，IT系統(tǒng)的應(yīng)用極大地降低了這一風(fēng)險(xiǎn),有利于提高醫(yī)院配電系統(tǒng)防火安全性。
(3)保障患者與維修人員人身安全。患者與各類醫(yī)療設(shè)備直接接觸，于麻醉狀態(tài)下防衛(wèi)能力喪失或降低，漏電流通過(guò)各種電極、傳感器或管路進(jìn)入心臟時(shí)即對(duì)患者生命構(gòu)成重大威脅。醫(yī)學(xué)研宄表明，10#電流經(jīng)過(guò)患者心臟就可造成觸電死亡，也稱作“微電擊"[w]。醫(yī)療設(shè)備或配電出現(xiàn)故障需要檢修維護(hù)時(shí)，維修人員有時(shí)需在通電條件下觸及元器件等，而IT系統(tǒng)不與大地形成回路，所以避免了觸電，極大地確保了維修人員的人身安全。如上所述，隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院場(chǎng)所中的應(yīng)用具有必要性。IT系統(tǒng)在醫(yī)療環(huán)境中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)眾多，有效地確保了醫(yī)療場(chǎng)所的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。即使醫(yī)療電氣設(shè)備出現(xiàn)絕緣故障，其電源中性點(diǎn)與地面無(wú)連接，也只會(huì)產(chǎn)生微小漏電流，空氣開關(guān)等電路保護(hù)裝置也不會(huì)因此進(jìn)行動(dòng)作切斷供電，可避免手術(shù)室發(fā)生突然斷電事故，對(duì)醫(yī)院連續(xù)性供電、手術(shù)患者生命安全意義重大。醫(yī)療特殊場(chǎng)所使用呼吸機(jī)、除顫儀、麻醉機(jī)、透析設(shè)備、心肺機(jī)以及體外循環(huán)設(shè)備等對(duì)供電要求極為嚴(yán)格，因此必須使用連續(xù)配電系統(tǒng)。
4安科瑞隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
4.1概述
隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)療這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。
安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場(chǎng)所，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場(chǎng)所的隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場(chǎng)所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：
一次圖和現(xiàn)場(chǎng)分布顯示
系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查；
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示
利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等；
故障報(bào)警
將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)消除。
遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢
通過(guò)系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。
圖形顯示功能
系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢(shì)，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
5結(jié)束語(yǔ)
隔離電源系統(tǒng)因配置了隔離變壓器極大地提高了用電安全性，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性供電，是醫(yī)院等特殊場(chǎng)所重要的安全電源。隔離電源對(duì)各種醫(yī)療電氣設(shè)備的使用安全以及患者、醫(yī)務(wù)人員、維修人員人身安全有較高的保障作用，同時(shí)具有較高的實(shí)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]曹華.新一代智能電源保障系統(tǒng)簡(jiǎn)析[〇.建筑電氣,2017,36(1):36-39.
[2]楊海.醫(yī)院衛(wèi)生技術(shù)評(píng)估在耗材管理中的應(yīng)用〇].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2017,32(5):123-126.
[3]陳庚，董秀成，李浩然，等.非隔離新型高增益DC-DC升壓變換器⑴.電源學(xué)報(bào)，2017,15(5):46-51.
[4]尹瓏翔，韋雪明，羅和平，等.一種基于L C振蕩器的兩效隔離式D C-D C開關(guān)電源[J].微電子學(xué)，2018,48(6):32-36.
[5]賀延蒙，強(qiáng)興運(yùn).電流源型高壓隔離驅(qū)動(dòng)電源研究[J].機(jī)械與電子，2018,36(2):62-65.
[6]韓蒙，吳紅飛，邢巖.基于隔離升降壓變換器的單級(jí)軟開關(guān)功率因數(shù)校正變換器[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2017,37(8):208—217.
[7]朱家琦，朱家沐，馬明芳，等醫(yī)院耗材精細(xì)化閉環(huán)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用LJ】.中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2017,14(8):119-122.
[8]崔志凱.隔離電源及其在醫(yī)院的應(yīng)用.
[9]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
