醫用電氣設備的保護接地阻抗測試

韓曉鵬，梁振士，任新穎，魏紅霞

（北京市醫療器械檢驗所，北京101111）

醫用電氣設備的保護接地阻抗測試

韓曉鵬，梁振士，任新穎，魏紅霞

（北京市醫療器械檢驗所，北京101111）

本文闡述了醫用電氣設備保護接地阻抗測試中需要注意的幾個問題，旨在幫助測試人員更好地理解標準要求并進行正確的測試。

醫用電氣設備；保護接地阻抗

保護接地是I類醫用電氣設備一項重要的電擊防護措施，當網電源部分與外殼金屬部件之間的絕緣程度能達到基本絕緣，但未能達到加強絕緣或雙重絕緣時，在基本絕緣失效的單一故障狀態下，外殼金屬部件就會處于危險帶電狀態，而此時如果外殼金屬部件已經保護接地，則故障電流從故障點開始，經由設備的保護接地通路，流到供電系統的保護接地導體中，在這一過程中，故障電流會觸發過流保護裝置動作，切斷設備電源，從而使外殼金屬部件不再帶電。考慮到從故障發生到過流保護裝置動作需要一些時間，在這段時間內也要確保設備外殼金屬部件的電壓處于安全范圍內，這就要求設備保護接地通路的阻抗要足夠低，同時，在保護裝置動作前，設備保護接地通路應能承載故障電流，不能被燒斷。因此，保護接地阻抗的測量一方面要求測得的阻抗小于規定值，另一方面通過大的試驗電流來檢驗保護接地通路的電流承載能力。

IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENT-Part 1：General requirements for basic safety and essential performance》，是國際電工委員會發布的最新版醫用電氣設備的安全標準，它的版本號是3.1，目前，該標準還未轉化為國內標準，GB9706.1-2007標準是國內現行有效的醫用電氣設備安全標準，它是由IEC60601-1第2版（IEC60601-1：1988及其修改件1：1991和修改件2：1995）轉化而來的。本文接下來就是圍繞這兩個標準，闡述保護接地阻抗測試中需要注意的幾個問題，希望能對從事這方面工作的人員有所幫助。

1 試驗電流的確定

關于試驗電流的要求，GB9706.1-2007標準的18f）中規定：“……產生25A或1.5倍于設備額定電流，兩者取較大的一個……”，IEC60601-1：2012標準的8.6.4a）中規定：“A current of25A or 1.5 times the highest RATED current of the relevant circuit（s），whichever is greater……”，上述兩個標準的要求基本相同，尤其都提到了額定電流這一概念，通過額定電流來確定試驗電流，也就是模擬故障電流，但是，設備或相關電路的額定電流與故障電流并沒有直接的聯系，而與故障電流有直接關系的恰恰是設備或相關電路配備的過流保護裝置的額定值。關于這一問題，IEC TR 60601-4-3：2015技術報告中3.2.189條給出了說明：對于網電源過流保護裝置之后 （設備一側）的電路，額定電流宜理解為是網電源過流保護裝置的額定值；對于網電源過流保護裝置之前 （電源一側）的電路，額定電流宜理解為是建筑物供電系統過流保護裝置的額定值。在與其他電氣設備安全標準（例如：GB4943.1-2011）中對應內容進行比較后發現，這一解釋與上述標準中的思路也是一致的。

2 測試位置的選擇

保護接地阻抗需要在設備的保護接地端子 （或電源輸入插口中的保護接地腳或電源插頭中的保護接地腳）與已保護接地的部件之間進行測量，前者可根據設備類型來確定，后者需要測試人員自行確定，這就會出現不同測試人員可能會選擇不同的位置進行測試的情況。實際工作中，我們發現，有的測試位置未能模擬最嚴酷的情況，從而埋藏下安全隱患；還有在本來不必測試的位置進行測試，這可能會造成設備損壞或增加設備不必要的整改。

基于上述原因，有必要明確如何選擇測試位置。試驗前，有些測試人員首先使用萬用表測量設備外殼部件與保護接地端子的連接情況，以確定哪些部件與保護接地端子是連接的，然后選擇一個與保護接地端子距離最遠的部件進行測試。上述做法存在兩個問題：首先，與保護接地端子連接的部件可能是起保護接地作用，也可能是起功能接地作用，若對功能接地進行保護接地阻抗測試，顯然是錯誤的。其次，僅僅依靠距離保護接地端子遠近來選擇測試點，而忽略網電源部分 （危險源）與測試點之間的距離，這是不科學的。根據正文第一段所述的通過保護接地來實現電擊防護的原理，保護接地阻抗的測試點應該是那些基本絕緣失效時會與網電源部分接觸的位置，換言之，對于那些與網電源部分的隔離已經達到加強絕緣或者雙重絕緣位置處的部件，不需要進行保護接地阻抗測試。依據GB9706.1-2007標準舉例來說，如果網電源部分與保護接地之間的基準電壓為a.c.220V，則與網電源部分爬電距離小于8mm或電氣間隙小于5mm或耐壓小于a.c.4000V的所有位置構成了空間上的一個區域，對于在該區域外部的外殼部件，不需要進行保護接地阻抗試驗，而對于該區域內部的外殼部件，通過分析基本絕緣失效后故障電流的流經路徑，選擇載流能力較弱和 （或）距離較長的路徑進行測試。需要注意的是，當網電源部分有運動部件或存在單一故障狀態下會脫落的導線等情況時，網電源部分要相應地擴展。

3 保護接地部件位于設備內部的情況

在上文中多次提到外殼金屬部件或外殼部件，這只是出于行文簡捷的目的，而不是意味著保護接地部件都位于外殼上。GB9706.1-2007標準的17a）3）和17g）3）中提到了保護接地的中間電路，這種結構意味著應用部分或可觸及部分并未直接保護接地，但它們的安全是通過將中間電路保護接地來保證的。因此，對于一臺I類醫用電氣設備，外部沒有接地部件并不意味著不需要進行保護接地阻抗測試，這時需要對設備結構進行仔細檢查，分析應用部分或可觸及部分的安全是否取決于設備內部保護接地的中間電路，如果是這種情況，則需要在設備內部選擇測試點進行保護接地阻抗測試。在I類開關電源適配器中這種情況比較常見，例如：地線在適配器內部串聯一個電容后與次級輸出直流的負極相連，這種情況下從設備外部無法找到接地點，但次級輸出的安全取決于適配器內部保護接地的有效性，這時就要打開適配器外殼，參考上面2中所述方法確定測試點，進行保護接地阻抗測試。

4 結束語

總之，保護接地阻抗測試是在對被測設備電氣結構有清楚認識的基礎上進行的，盲目測試無法保證測試結果的有效性，有時還會損壞被測設備。本文列舉了幾個測試中需要注意的問題，希望能給相關測試人員帶來一些幫助。

［1］IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENTPart1：General requirements for basic safety and essential performance》

［2］GB9706.1-2007《醫用電氣設備第1部分：安全通用要求》

［3］IEC TR 60601-4-3：2015《Medical electrical equipment-Part 4-3：Guidance and interpretation-Considerations of unaddressed safety aspects in the third edition of IEC 60601-1 and proposals for new requirements》

Several issues in protective earth im pedancemeasurement ofmedical electrical equipment

Han xiaopeng，Liang zhenshi，Ren xinying，Wei hongxia
（Beijing Institute of Medical Device Testing，Beijing 101111）

Several issues in protective earth impedancemeasurementofmedical electricalequipmentare addressed in this article. It is intended to help the test engineers to understand the requirements of the standard much better and perform the test correctly.

medical electrical equipment；protective earth impedance

R197.39

B

1002-2376（2015）08-0057-02

2015-05-15