醫療電氣設備的安全檢修技術探討

阜外華中心血管病醫院 陶 霖 李耀臻

醫療電氣設備的安全檢修技術需要在充分考慮電網安全、環境等要求下針對性分析設備運行可靠性和安全性的檢修要求。而醫療設備運行過程當中不可避免地要讓患者和帶電設備相互接觸，為了減少可能存在的安全隱患，也應對醫療電氣設備的安全檢修技術措施進行探討，旨在為今后的工作提供參考依據。大量研究表明電氣設備的事故是因為絕緣材料質量過低所導致，在電氣設備的運行過程當中承受電、熱等多重因素作用，使得絕緣性能裂化最終引起設備故障。對此，要進一步提升電氣設備運行時的安全可靠程度，在壽命周期之內不產生嚴重故障。早期的故障后檢修會產生各種不量后果，因此故障前安全檢修工作的意義會更加突出。

1 醫療電氣設備的安全檢修

1.1 變壓器檢查監測

電力變壓器是變電站的主要電氣設備，并且在長時間的運行當中化合物會受到電場、水分和溫度等多個方面的作用，逐漸劣化并引起故障。在一些絕緣局部場強集中的部位出現局部缺陷時（例如產生氣泡）就會引起局部放電，且局部放電的直接結果就是對絕緣產生侵蝕和損傷。局部放電可以通過檢測伴生高頻、特高頻電流脈沖、超聲脈沖來進行診斷，并且由于電信號比較微弱，運行當中對于電磁干擾的判定則是抑制局部放電監測的主要方面。例如變壓器內部產生局部放電情況，變壓器中性點和外殼接地處安裝線圈就可以完成電流脈沖的檢測。綜合來看變壓器局部放電的監測方法包括脈沖電流法和超聲檢測法，兩種方法的優勢和劣勢條件各有千秋，前者對于局部放電的檢測結果非常出色，但外界電磁抗干擾能力較差；后者的外界電磁抗干擾能力出色，不過由于靈敏度的缺陷使得機構振動產生的影響較為明顯。

在變壓器的油中溶解氣體在線監測方案當中，當前使用最為廣泛，也最常見的方法是基于實驗室分析所開展的油色譜法，利用現場的油樣品進行實驗評估，借助在線監測系統對設備的運行過程進行全方位監測與評估，并且將檢驗周期縮短至分鐘級別，不會因為取樣實驗環節產生人工誤差而影響到故障的判定。如三比值法就是基于實驗數據獲得的結果，故障準確率可以達到較高的水準。

油中微水含量的檢測目的是為了對變壓器絕緣強度進行判定。油中含水量與油絕緣強度密切相關。氣體法、色譜法和庫倫法都是常見的監測方法，在這些方法當中庫倫法是應用最為廣泛的技術措施。

繞組變形的監測過程通常會涉及到繞組的尺寸變化和形狀變化，且這些變化是不可逆變化。出現異常狀況后都會導致一些不對稱的曲翹變形或匝間短路問題。繞組本身就是故障發生率較高的部分，絕緣解體大多也是因為繞組變形所引起。目前我們常使用SCI法作為判定的主要依據。

1.2 電容型設備故障檢修

電容型結構的設備在系統當中占據了很大的比例，此時可以通過在線監測的方式來進行檢修，例如三相不平衡法。該檢修方法的基本原理是將三個電容型設備進行聯系，如果三相電源電壓對稱且設備電容量保持相同，則說明中性點無電流；反之，但有設備出現缺陷問題時，則三相不平衡電流會出現在中心點區域。考慮到三相電源電壓并不可能完全對稱，再加上雜散電流的干擾，該方法在某些特殊環境下的準確率可能會受到影響。

1.3 紅外診斷

電氣設備的工作狀態和熱量之間密切相關，而紅外監測診斷技術是目前比較成熟的在線監測技術。電氣設備的熱源類型眾多，但運行過程可能出現的致熱效應通常情況下不產生負面影響，除非是某個部位出現絕緣故障、性能劣化時，介質損耗加大會直接讓局部致熱效應提升產生故障問題。

紅外診斷電氣設備故障的基本方法是根據溫度來進行判定，尤其是某些顯示溫度過高的部位按照相應的技術標準對設備故障等級與狀態進行監測后，就可以確定設備負荷或其他環境溫度條件產生改變情況下紅外診斷的結果。例如環境溫度低，設備的溫度閾值雖然在國家標準的限定范圍之內，但是在環境溫度發生改變之后，設備會因此提升故障風險。對于不同類型的設備來說所使用的技術方法也有所差異，例如電流型設備多以相對觀察法進行診斷，在對應測點溫差計算之后，再確定百分比溫升數據。這種診斷方法是一種橫向比較法，通過同類設備的對比來對故障問題進行診斷。在必要狀態下還可以使用縱向比較法，將檢測結果和同一設備的紅外熱像圖譜為參考依據建立結果檔案，配合其它試驗方法進一步來確定缺陷的性質，反映出設備的健康狀況，為檢修工作提供重要的數據基礎。這說明非接觸測溫能夠在某些高壓或高溫狀態下仍然保持良好的監測工作性能，準確判斷設備故障和潛伏故障的嚴重程度、故障區域與狀態信息。

2 醫療電氣設備狀態檢修

狀態檢修是基于電氣設備的整體運行狀況來進行狀態評價、風險分析和檢修決策工作，滿足設備運行安全可靠的現實需求。特別是從安全角度來看，醫療設備很多會直接與患者接觸，如果安全得不到保障，必然會因為各種因素導致人身傷害、設備損壞引起系統可靠性的下降。狀態檢修的核心在于對設備狀態進行確定，并且將重點從檢測轉移到修理環節，以標準化的技術手段來降低設備的非計劃停運率，做好各種缺陷設備的檢測檢修，將風險直接控制在根源范疇，保障設備的可用系數。從基本流程來看，包括對設備信息的收集、狀態評估、風險評估和檢修計劃實施等環節，按照相應的技術標準確定風險問題和檢修策略之后，再參考風險評估的結果綜合地考慮電網發展、技術更新方面的要求，強化對于設備檢修重要性的認知，如設備壽命周期內的計劃等。

2.1 狀態信息分析

狀態信息分析的重點在于展開評價診斷工作確定不同狀態下的使用過程。例如通過直接觀察法就可以對某些小型電子設備和電氣設備進行維修，包括設備磨損與錯位狀況，也包括電阻等電器是否具備故障。如果直接觀察效果不佳，則進行電路分析。

根據電路原理，利用萬用表和示波器等檢測工具測量電壓電流和電阻等參數之后，分析測得的參數是否與被測電路原理相符合，發現故障原因。如果要進行斷電測量，先應該拔去電源插頭確定被測電路當中的電源電壓。使用歐姆表進行檢測時，被測電路會產生瞬間或持續性電流，因此要注意測試筆所在電壓的極性與測試回路電流大小。如果要測量元件的電阻、電容或電感等參數，則可以利用萬用電橋。

2.2 檢修決策與計劃

檢修決策以狀態評價結果為基礎并參考技術標準，此時需要對設備的檢修情況和檢修等級作出判定，尤其是設備有哪些正在開展的診斷性試驗項目。

檢修計劃的制定則按照設備檢修的決策結果來決定，包括定期狀態檢修計劃和不定期檢修計劃，這些計劃制定在確定檢修時間和檢修內容的基礎之上，結合某些可靠性預控指標和配合要求做好編制，然后統籌考慮醫療電氣設備的使用要求安排好檢修計劃。例如在確定設備電壓時首先要確定是否為交流220V，如果電壓不再正常范圍則檢查接線情況（極性問題、地線開路等），設備使用為穩壓則測量輸出電壓，并且在后續的工作當中做好狀態監測。

2.3 檢修計劃實施

檢修計劃實施過程會按照年度或季度的定期計劃標準來實施，并且強化對于有關標準執行情況的監督和管理，特別是對于產生嚴重異常狀態的設備來及時安排專業人員進行處理，或是開展現場的標準化作業。

例如，用于醫療場所的電氣設備和裝置具有非常明確和嚴格的要求，即便是很微小的電流通過人體也會直接危及生命。再加上部分患者長期使用醫療電氣設備進行治療，本身的皮膚電阻下降，在無意識、麻醉狀態下可能無法察覺到一些不正常的反映，用于心臟治療、其它重要臟器區域內工作的醫療設備如果產生漏電流等安全風險事故，后果不堪設想。因此在檢修計劃環節，首先要安裝一些保護和測量裝置，并且評估怎樣的檢查或是治療方法會產生怎樣的結果。電氣設計的專業人員對醫院內部的工作環境應了如指掌，尤其是保護裝置的設置。因而醫療場所需要的電氣系統配置應該參考國家標準。

例如，一類電氣場所在檢查和治療環節會接觸電氣設備的外科，即便導電部分出現短路、接地故障后，斷電對于患者不會產生危害；二類電氣場所有獨立系統的醫療電氣設備，如果外露導電部分產生短路、接地故障，檢查中斷可能會直接危及患者生命，此時就應保障設備的連續治療要求，也應使用局部醫療狀態評估系統，如某些外科手術室等。在這些二類應用場所當中就應該使用單相隔離變壓器，確保其在不平衡負載甚至是初始側產生故障的前提下不會產生過電壓，絕緣電阻和絕緣強度等也滿足技術標準。

由于傳統的電流保護器已經無法滿足要求，各種類型的新技術開始產生，其中代表性較強的就是剩余電流監視系統技術。該技術的核心在于應用單相或三相中性點接地來監視電流泄漏情況。如果下游電路有漏電信號問題，那么電流互感器會采集每一個支路的信號信息，將其傳輸到電流評估儀，最終可以在系統上呈現出這些關鍵信息。

結語：醫療電氣設備在特殊的工作環境下有著更高的系統要求，為了避免潛在風險對患者的不利影響，需要更加穩定的檢修技術及時對電氣設備進行檢查維護，從根源上預防各類安全事故。在后續的工作實踐當中，除了要正確使用電氣設備之外，工作人員還應該對可能出現的問題進行評估和控制，包括對地泄漏電流、電阻絕緣故障等，在電氣化程度不斷提升的前提下為場所內的各項工作提供安全的電源保證。