醫用超聲診斷儀系統接地的改進研究

崔琳玲 韓豐談 孫思琴

1 超聲診斷儀系統接地的現狀和改進的必要性

當前，上至省部級醫院，下至社區醫院，超聲診斷儀都得到了廣泛的使用。其合理、可靠的系統接地是保證病人和操作人員人身安全和超聲診斷儀安全工作的一個重要問題。超聲診斷儀因功率較小，故一般采用單相220 V供電。國際電工委員會要求：單相220 V供電應采用單相三線制（1根相線、1根零線、1根PE線）。目前，我國部分醫院的超聲診斷儀仍采用單相二線制供電系統，即沒加PE線，致使超聲診斷儀的系統接地大多為TT型或TN-C型。超聲診斷儀的系統接地因采用TT型或TN-C型而造成的人員觸電事故或設備損壞事故時有發生[1]，規范超聲診斷儀的供電系統，將系統接地改進為國際電工委員會許可的TN-S型已成為當務之急。

2 TT型、TN-C型和TN-S型系統接地的優缺點及其差別

2.1 TT型系統接地的優缺點

TT型系統接地如圖1所示，它采用單相二線制，工作接地與保護接地并用，其優點是：不會發生供電時零線帶電引起的工頻干擾。因為超聲診斷儀的直流地一般都與機殼接通，超聲診斷儀機殼保護接地，可將工頻干擾直接引入大地。其缺點是：保護裝置不易切斷電源，接地電流長期存在，機殼也將長期帶電，當R0=R0′時，其對地電壓為相電壓的一半。如相電壓為220 V，則機殼電壓為110 V，此電壓值對人體是不安全的。目前我國超聲診斷儀大多采用這種系統接地類型，有待改進[2]。

圖1 TT型系統接地

2.2 TN-C型系統接地的優缺點

TN-C型系統接地如圖2所示，它是將超聲診斷儀的機殼通過一根PE線接到工作零線（N線）上。它彌補了TT系統在超聲診斷儀的絕緣損壞發生接地短路時機殼電壓過高的缺點。但機殼與N線直接相連，N線上有較大的工頻及其諧波電流流過，對計算機控制系統的干擾危害十分嚴重；且當N線斷路時，機殼帶有高的危險電壓。

2.3 TN-S型系統接地的優缺點

圖2 TN-C型系統接地

圖3 TN-S型系統接地

TN-S型系統接地如圖3所示，它采用單相三線制，除具有工作接地線和保護接地線外，還具有PE線。它是國際電工委員會許可的幾種系統接地類型之一。在供電系統中，從供電變壓器中性點處增加一根PE線，直接接到設備機殼上，N線和PE線除在中性點處連接外，其它地方是絕緣分開的。

在TN-S系統接地類型中，工頻交流電流直接由零線回到中性點，與超聲診斷儀的系統接地不發生關系，避免了工頻干擾。當超聲診斷儀絕緣損壞時，PE線上才有較大電流，致使保護電路工作，在極短的時間內切斷電源，以保證人員和超聲診斷儀安全[3]。

超聲診斷儀采用TN-S系統接地的優點是：①減小接地電阻（R0與R0′并聯）；②雙重安全接地。當工作接地出現斷路或PE線出現斷路時，保護接地仍能起到保護人員安全和超聲診斷儀安全、可靠工作。缺點是：超聲診斷儀將機殼進行重復保護接地后，因構成了地環路，干擾信號引入超聲診斷儀內部電路，個別超聲診斷儀將出現工作不穩定、不可靠現象，此時應拆掉重復保護接地線[4]。

2.4 TT型、TN-C型系統接地與TN-S型系統接地的差別

對比觀察圖1和圖3不難發現，TT型系統接地與TN-S型系統接地的差別從電路上講，只差1根PE線。可見，TT型系統接地只要加1根PE線，即可改進為TN-S型系統接地；

對比觀察圖1與圖3不難發現，TN-C型系統接地與TN-S型系統接地的差別從電路上講，TN-C型系統接地無保護接地，且PE線是N線接機殼。可見，只要將TN-C型接地系統加接1根保護接地線，并使PE線連接工作接地和機殼即可改進為TN-S型系統接地。

3 TN-S型、TT型和TN-C型系統接地的判斷

3.1 TN-S型系統接地的判斷

觀察電源分配箱內來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相三線制。并觀察PE線是否在電源分配箱處與保護接地線和機殼接地線連接在一起；或PE線是否在機房接地線盒處與保護接地線和機殼接地線連接在一起。如是，則為TN-S型系統接地。

3.2 TT型系統接地的判斷

TT型系統接地的實質是既有工作接地，又有保護接地，但無PE線。觀察電源分配箱內來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相二線制，即缺少PE線，且保護接地線在電源分配箱內或機房接地線盒處和機殼接地線連接在一起。如是則為TT型系統接地。

3.3 TN-C型系統接地的判斷

TN-C型系統接地的實質是無保護接地和PE線，且機殼接地線接到N線上。觀察電源分配箱內來自供電變壓器的線是否為：單相220 V供電采用單相二線制；機殼接地線是否接到N線上，如是，則為TN-C型系統接地。

4 材料

TT型系統接地改進為TN-S型系統接地需1根線徑與相線等粗，長度適當的黃綠接地線。TN-C型系統接地改進為TN-S型系統接地需2根線徑與相線等粗，長度適當的黃綠接地線。

5 方法

5.1 TT型系統接地改進為TN-S型系統接地的方法

用PE線將工作接地線與保護接地線連接起來。即：將1根線徑與相線等粗、長度適當的黃綠接地線的一端接到供電變壓器的中性點處，即接到工作接地線上，而另一端則連接到電源分配箱內，與機殼接地線和保護接地線固定在一起。亦可在機房接地線盒處，將PE線與機殼接地線和保護接地線可靠、牢固地固定在一起。

5.2 TN-C型系統接地改進為TN-S型系統接地的方法

另加1根保護接地線，并將原接到N線上的PE線拆除，換上1根連接供電變壓器中性點的PE線。即：將1根線徑與相線等粗、長度適當的黃綠接地線的一端接到供電變壓器的中性點處，即接到工作接地線上，而另一端則連接到電源分配箱內，與機殼接地線和另加的保護接地線固定在一起。亦可在機房接地線盒處，將PE線與機殼接地線和保護接地線固定在一起。

6 結論

將目前超聲診斷儀的供電系統規范化并將TN-C型或TT型系統接地改進為TN-S型系統接地后，可達到國際電工委員會對超聲診斷儀系統接地的要求。克服了TT型或TN-C型系統接地的不足，能有效避免異常情況下對患者和操作人員人身安全以及設備安全所構成的潛在威脅。

[1]秦曾煌.電工學(上冊)[M].第五版.北京:高等教育出版社,2002:398-403.

[2]韓豐談.超聲診斷儀的接地研究[J].醫療設備信息,2003,(7):43-45.

[3]韓豐談.超聲診斷儀的安全與抗干擾接地研究[J].中國醫療器械雜志,2006(1):55-56.

[4]張樹弼.醫療電子設備、儀器的接地[J].醫療裝備,1996(6):40-44.

[5]唐偉,尚長浩,王粵.超聲系統的維修和預防性維護保養[J].中國醫學裝備,2010,7(11):59.

[6]宋立為,潘磊.醫用超聲探頭維修新手段的探討[J].中國醫學裝備,2009,6(5):57.

[7]路小軍,刁兆興,唐忠.大型醫院供配電特性探討[J].中國醫學裝備,2009,6(7):60.