IT隔離系統在醫療電氣設計中的應用

王永軍 姜帥

摘要：IT系統選用中性點不直接接地方式，由于其有效降低觸電電壓，以及電網對地漏電流，促使人身體觸電危險性降至最低。特別是針對醫療領域中特殊區域內，直接關乎患者生命，如手術室、心臟監護室等配電系統具有明確規定。本文闡述IT配電特征及其在醫療領域應用價值基礎上，分析其應用于醫療電氣設計中要求，提出具體應用要點。

關鍵詞：IT隔離系統;醫療電氣設計;應用

隨著科技高速發展，醫療機構水平日漸提升，大量智能化、先進的醫療電氣設備，應用于醫療領域中，為診療工作提供良好便捷性同時，承擔上述目標醫療電氣安全性，成為人們關注的焦點。醫療領域供配電系統型式選取，以及電氣設備運行可可靠性，直接關乎患者人身安全，IT隔離系統憑借自身特征，為患者生命安全做以保障。因此，需根據醫療實際狀況，選取合適的供配電系統型式，滿足日常運作需求。

一、IT配電特征及其在醫療領域應用價值

IT系統電源端無接地中性線，單相接地故障狀況下，依托非故障相的對地電容形成接地故障電流回路，由于接地故障電流較小，供電連續性及安全性予以保證。IT系統具有預防性、修復性特征，處于絕緣下降但接地未出現故障條件下，將供電線路對其絕緣狀況進行監測，可在第一次接地實際發展之前將隱患處理。IT系統應用于醫療領域中，實際價值主要體現在以下幾方面：（1）通常用電設備對人體心臟直接漏電高達10uA時，導致機體觸電死亡，傳統民用建筑中多選用RCD作為地漏電保護裝置，其自身響應值通常處于30mA，難以滿足醫療領域實際要求。因此，為保證患者自身安全性，針對手術室、ICU等區域內，選用IT系統，依托單相容隔離變壓器為其進行供電，可避免漏電電流直接傳輸至醫療設備上，對患者生命構成威脅。隔離電源中銜接的負載出現對地絕緣故障，因電源末端未進行處理，所以漏電流對其不能形成回路，規避患者生命面臨威脅。（2）IT系統出現接地故障時，不會對系統斷路器刺激產生動作，最終確保電源供電具有持續性。醫療領域中，部分區域對供電連續性具有較高的要求，通常將其布設為雙路，確保其供電連續性。此類特殊區域內布設相應的IT系統，由于中性點未接地，負載端出現相對地絕緣故障時，無法形成完整的閉合回路，僅產生相應的容性漏電，對人體并不會造成危害，實現醫療領域供電持續性[1]。

二、IT隔離系統在醫療電氣設計中的應用要求

多數國家以及國際標準，均對醫療領域做以明確規定，特別針對手術室、心臟監護室配電設計，核心目標是為上述區域內設備運行提供安全電源，保證患者生命健康。我國GB16895-2019和JISC60364-2010標準中明確規定，處于醫療領域區域內，用于維持生命、外科手術等醫療設備系統，建議選用IT隔離系統為宜。GB51348-2019中對醫療場所IT系統應有具有如下要求：（1）使用途徑相同，且相鄰的房間內部，最少應布設一個單一獨立的IT系統，其系統內部配置相應的交流內阻抗，并滿足下列要求：①測試電壓應不超過直流25V;②注入電流峰值應不超過1mA;（2）醫療領域內部布設相應的IT系統，均需保持在醫務人員可監視范圍內，配備相應的警報設備，通常亮綠燈表明處于正常工作范圍內，降至最低固定數值時，且應不能消除或斷開亮燈指示。（3）醫療IT系統變壓器應裝設過負荷及過熱監測裝置，輔助等電位連接應滿足以下要求：變壓器處于額定電壓及頻率進行供電時，空載狀況下測定其保護電流應小于0.5mA。（4）用于移動式和固定式設備醫療IT系統，建議選用單向隔離變壓器，輸出實際容量應超過0.5KVA，且小于10KVA[2]。

三、醫療建筑電氣設計如何選用IT系統

1、根據不同場所選取

依照現行個文件規范標準，將應用于不同途徑房間劃分為三種場所，即0類、1類、2類。其中0類場所通常是指不使用接觸部件場所，如門診室、候診室等;1類場所主要指，醫療設備接觸軀體外部，亦或醫療設備出現斷電狀況，并不會對患者造成嚴重干擾，如病房、X光室;2類場所主要是指醫療設備出現微弱漏電，對患者生命構成威脅，如急診搶救室、手術室、ICU等，針對2類場所范圍中，需配備相應具有絕緣監視隔離電源系統，O類和1類區域內，可采取中性點接地系統實現供電。

2、IT配電系統基本配置

2.1醫療專用隔離變壓器

依照我國及國際電工委員會相關規定及標準，醫療IT系統建議選用單相隔離變壓器，輸出額定容量以大于0.5kVA，且不應超過10kVA。因此，為保證醫療領域供電安全性，需逐一在每個手術室內配備相應的隔離變壓器。隔離變壓器規格較多，不同規格呈現的功效不盡相同，建議選用等級為H級的醫療隔離變壓器。該隔離變壓器初級繞組和次級繞組均進行單一獨立纏繞，并在其兩者間布設相應的屏蔽層，將其連接至獨立端子上，變壓器固定架應與鐵芯進行隔離，形成雙重絕緣。此外，變壓器內部增設相應的溫度傳感器，利用絕緣監測儀器對其溫度傳感器實時監測。

2.2醫療專用絕緣監測儀

為進一步實時掌握電源系統實際狀況，逐一在醫用隔離電源系統中配備相應的絕緣監測儀，主要承擔監測隔離電源回路絕緣狀況，若監測發生異常狀況，需及時以警報形式發出。創新型醫療絕緣監測儀器，利用低頻信號監測方式，不僅獲取監測成效較佳，而且監測速率較快。同時，微處理實時測量其電壓狀況，自身抗干擾性優良，可滿足現代電網系統中，特別是各類頻率、波形醫療電器設備監視，具有良好的應用成效。醫療專用絕緣監測儀，應根據實際狀況，將其初始監測數值調整至合理范圍內，通常布設于50kΩ;過負載監視響應應嚴格根據相應隔離變壓器讓容量予以調整;變壓器繞組溫度具有報警顯示功能。

2.3變壓器負載監視設備

為有效監測隔離變壓器實際帶載荷狀況，在隔離變壓器后配電線路配備相應的保護型電流互感器，將咋混用保護電流互感器與絕緣監測儀器聯合應用，對隔離變壓器進行實時監測，掌握系統性信息，有助于針對異常狀況，采取針對性應對措施。

2.4外接報警與顯示設備

外接報警與顯示設備，可對隔離電源實時遠距離報警顯示，常見于手術室、護士站等區域內，該設備裝置支持單一或集中裝設要求，譬如選用外接報警與顯示裝置，通常布設于ICU等區域內，采用多套隔離電源系統時，裝設集中監控系統，以此保障各項功能實現;將其增設與手術室內，需選用外接報警與顯示儀單獨監控，處于后續觀測便捷性考量，通常將其應用于手術室內部墻體上。

2.5內部穩壓電源模塊

內部轉化電源，核心是將AC220V轉化為DC24V，為儀表提供輔助電源，增設相應的穩壓電流模塊，為外接報警與顯示裝置持續性供電。

2.6絕緣故障定位系統

應根據實際狀況，隔離電源設備負載存在回路數量較多，亦或用戶實際需求“處于不切斷電源條件下，短期內便可檢測故障處于實際回路”，可增設相應的絕緣故障定位功能，目的是提示絕緣故障基礎上，指出其具體布設回路中，為醫療工作持續性進行提供便捷。

結束語

醫療區域內室內電氣設備供電安全性及可靠性，與患者診療密切相關，促使此類區域內電氣與其他場所相較，更需持有高度重視。因此，應根據醫療建筑實際狀況，充分應用IT系統，確保電氣設計具有合理性，保證醫護人員及患者安全。

參考文獻

[1]郝成，郝云飛，張怡.LLC諧振型DC-DC變換器在微電網系統中的應用[J].工業控制計算機，2019，32（10）：157-159.

[2]王彥，鄭夢笛，王云鵬，等.雷神山醫院醫技區供配電系統設計解析[J].智能建筑電氣技術，2020，79（1）：114-116.