電氣安全測試中對電源線插頭片的錯誤處理分析與建議

陸曉超

海寧市人民醫院 設備科，浙江 海寧 314400

引言

電氣安全測試作為醫療設備質量控制的一部分，已經在全國醫療系統中得到廣泛開展[1-3]，電氣安全測試中存在問題較多的是保護接地阻抗超標，特別是電源線問題[2,4]，根據規定，帶有不可拆卸電源軟電線的設備，保護接地阻抗的阻值不超過0.2 Ω，不帶電源線或帶可拆卸電源線的設備，其自身保護接地阻抗不超過0.1 Ω[5]。設備的電源線一般固定于設備，因此，電氣安全測試須包含電源線的部分，以確保電源線和設備自身的接地阻抗均可靠。在實際測量中，遇到接地阻抗超標時，許多臨床工程人員通過去除電源線插頭片和接地柱的氧化層來解決大部分接地阻抗超標問題[4,6]。

電源線插頭片的表面存在一層抗氧化的保護鍍層，一旦清除或破壞后，電源線插頭片內部銅材裸露，改變了電源線設計制造的初始狀態。而醫療設備的工作環境復雜，特別是經常移動的設備，電源線的插頭片容易接觸消毒液、病人體液、輸液用的生理鹽水等，在接觸這些物質后，更容易產生腐蝕或氧化。為了確定這些物質對電源線插頭片的作用，設計了一個對照實驗，同時驗證了電源線插頭片的保護層在抗腐蝕耐氧化中的作用。

1 材料與方法

1.1 研究資料

（1）電源線。某品牌監護儀的全新電源線，電源線規格為3 m/10 A/250 V，線體標注：CCCA02934160227IEC53(RVV)300/500 V3×0.75 mm2GB/T5023.5-2008，可知此電源線為3 芯、每芯0.75 mm2的軟銅電源線，而0.75 mm2銅芯電源線的電阻為26 Ω/km（20℃最大電阻）[7-8]。經過換算，20℃時，3 m 長標準電源線內阻不超過0.078 Ω，實際測量中，考慮到室溫接近20℃，故不考慮由溫度偏差引起的電阻微小變化。

（2）醫療設備容易接觸的腐蝕性物質：血液、汗液、食物湯汁、消毒液、生理鹽水等。考慮到人體體液和食物湯汁都以鹽分為主，故選取了生理鹽水作為代表，另選取地面消毒液（泡騰片，有效成分二氯異氰尿酸，根據說明書調配好）、手消毒液（有效成分三氯生（DP300）0.18%、乙醇55%），一共三種醫院常見物質作為研究對象。

1.2 儀器與方法

（1）電阻測試儀。FLUKE 公司的ESA620 型電氣安全分析儀。

（2）測量方式。采用鱷魚夾夾住電源線插頭片接觸面，另一頭用測量筆插入尾部接口，測量電源線某根線芯兩端間的電阻。

（3）電源線編號。選取五根全新的電源線，編號為1、2、3、4、5，每根電源線有火線、零線、地線三根線芯，考慮到三根線芯規格標準一致，為節約材料，除地線外，其他線芯也作為試驗研究對象，線芯編號規則為對應電源線編號加線芯屬性，如2 號線的地線編號為：2 地。

（4）試驗方法。先測量出每根線芯的初始阻值并記錄，然后對插頭片進行不同的預處理，模擬電源線的實際工作環境，以分析電源線插頭片在保護層破損后的變化情況，設計了四種插頭片的處理方式：a. 銼去保護層；b. 地面消毒液浸泡30 min 后取出，自然風干；c. 手消毒液浸泡30 min 后取出，自然風干；d. 生理鹽水浸泡30 min 后取出，自然風干。

四根電源線的插頭片經過不同的預處理，和一組對照組（5 號線）一起敞開放置在生活區域，經歷類似病房的溫濕度影響。醫療設備電氣安全分析的常規周期為6～36 個月[9]，以12 個月為主，因此，經過處理的插頭片放置6 個月后測量其電阻值。初始電阻值、插頭片的處理方式、6個月后電阻值數據，見表1。

表1 各插頭片預處理方式及前后電阻值

查詢“金屬電阻率及其溫度系數表”（人民教育出版社官網），20℃時，純銅電阻率ρ=1.678×10-8Ω·m，因此，長度為3 m、截面積為0.75 mm2（0.75×10-6m2）的純銅線芯，標準電阻為：

而表1 中的初始阻值數據，普遍低于0.067 Ω，平均值為0.062 Ω。這可能由于檢測儀器本身偏差或是電源線所用的銅芯材質電阻率更低所致，此偏差對本實驗結論無影響。

（5）其他測試。考慮手消毒液凝膠、環境灰塵等影響，使用中性洗手液和紗布擦拭插頭片，清水沖洗、陰干，再測量電阻值，電阻無明顯變化，說明本實驗中插頭片表面附著物影響可忽略。

2 結果分析

2.1 數據處理

根據GB/T 3956-2008 標準，試驗用的每根電源線線芯測量到的電阻值不應超過0.078 Ω，結合表1 中初始阻值和6 個月后阻值，繪制條形-折線統計圖，見圖1。由于“3地”“3 火”兩個數值高出其他數值太多，為了圖形的平衡，圖1 中縱坐標“電阻值/歐姆”最大值只取到0.3 Ω。

圖1 標準阻值與各線芯前后阻值對比圖

2.2 數據分析

（1）從圖1 可以看出，經過不同預處理的各線芯插頭片，電阻值的變化呈現出明顯區別。① 初始阻值全部低于國家標準阻值線；② 保護層完好的插頭片在6 個月后全部低于國家標準阻值線；③ 6 個月后的數據中，有六個數據超出國家標準線，分別是“1 地”“1 火”“2 地”“2 火”“3 地”“3火”，對應的六個插頭片是三組不同預處理方式，都是去除保護層；④ 4 號線雖然全部去除保護層，但是前后電阻全部符合國家標準，且基本無變化，說明如果工作環境良好，去除保護層后仍有較長的安全使用期。

（2）最強腐蝕性物質。根據表1 數據，6 個月后電阻值增長最多的是“3 地”“3 火”線芯，增長率分別為1771.7%和1742.4%，其預處理方式分別為a 和d，而同樣使用d 處理方式的“3 零”線芯，因為沒有經過a 處理，既插頭片表面保護層完好，6 個月后的電阻值為0.074 Ω，沒有超過國家標準。表明生理鹽水在無保護層的插頭片上具有極強的腐蝕性，而與生理鹽水同樣含有較多鹽分的人體體液、食物湯汁等，理論上應該有類似效果。手消毒液和地面消毒液雖然也有一定的增加阻抗的效果，但比生理鹽水低很多。

（3）插頭片保護層的重要性。未經過a 處理，保護層完好的“1 零”“2 零”“3 零”，雖然分別經過b、c、d 的處理，但是6 個月后電阻值依然符合國家標準，增長百分比較低，分別為10.8%、22.4%、19.4%，保護層在耐腐蝕抗氧化的功能上不可或缺。

2.3 實驗結果與建議

根據結果數據和以上分析，電氣安全測試中，通過去除電源線插頭片氧化層的方式并不可取，因為去除氧化層的同時，不可避免地破壞了保護鍍層，改變了電源線插頭片原有結構，在日常使用中，因為醫院的特殊環境，插頭片容易與病人體液、生理鹽水、消毒液、藥物等接觸，容易腐蝕氧化，造成短期內保護接地阻抗超標的問題，存在安全隱患。因此，臨床工程人員在檢測中，去除氧化層來達到檢測合格的目的只能作為一種應急方式，如果設備是固定式不移動或是工作環境在機房等安全區域，可采取這種處置方式，而其他設備，不建議采取這種處理方式。總體而言，盡可能在短期內更換合格的電源線，以保障醫患安全。

3 討論

電氣安全測試在各醫院得到廣泛開展，安全保障得到進一步提升，但是臨床工程師通過去除電源線插頭片氧化層的方式來提高檢測成功率的方式并不可取，會增加安全隱患，本文通過實驗模擬證明了這種處置方式存在的問題，對于醫療設備質控有積極的推進意義。

由于保護接地阻抗分為儀器和電源線兩部分，雖然電源線可以更換，但是設備本身的金屬外殼或是接地柱無法簡單更換，因此，接地阻抗超標且在更換電源線后依然不合格的，再采用合適的方法去除儀器本身的氧化層問題。電氣安全保護接地阻抗測試不合格中，電源線接地阻抗與設備內部阻抗不合格的比例在9:1 左右[10]，一般都在更換電源線后通過測試。

4 結論

電氣安全測試中，保護接地阻抗超標時，盡可能通過更換電源線來解決問題，電源線插頭片的保護鍍層很重要，如果選擇破壞，應盡快更換新的電源線，否則，醫院復雜的環境，各種腐蝕性、氧化性物質容易接觸到插頭，導致保護接地阻抗在短期內超標，成為安全隱患。