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IT系统在医疗场所的应用及绝缘检测功能扩展
日期:2010-6-11 13:18:45 点击:
来源:中国工控网
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摘  要  阐述了IT系统的定义、组成及特点,IT系统在医疗场所应用时的注意事项。介绍了IT系统绝缘监测功能的扩展:IT系统过负荷检测,IT系统隔离变压器温度检测,IT系统接地故障定位检测,以及绝缘监测、各类检测的中央监控系统。
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关键词  IT系统      绝缘监测   过负荷检测  隔离变压器温度检测  故障定位
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引言
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《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008) 12.8.6条规定:在2类医疗场所内,用于维持生命、外科手术和其他位于“患者区域” 内的医用电气设备和系统的供电回路,均应采用医疗IT系统。 
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系统及其特点
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2. 1  IT系统的定义及组成
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IT系统的电源端不接地或经高阻抗接地,其电气装置的外露导电部分,被单独地或集中地通过保护线(PE)接至接地极。在实际应用中,IT系统一般与TN或TT系统通过隔离变压器进行隔离。
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图1  IT系统接地故障示意图
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Fig. 1 IT system grounding fault diagram
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为了防止上述短路故障的发生, T系统应设置绝缘监测器。这样当系统发生第一次接地故障时,绝缘监测器就能及时检测出该接地故障,并通过报警装置发出报警信号(通常是声光报警信号),提醒工作人员赶在第二次发生异相接地故障前及时排除故障,消除隐患,从而有效地保证系统供电的连续性。
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可以在系统中安装专门的故障检测仪,当绝缘监测检测到绝缘故障时,给故障检测仪一个启动信号,故障检测仪开始逐路检测,也可以利用手执式故障定位设备对可能出现故障的回路进行逐点排查,最终找到故障点并显示故障点的位置,这样就极大地方便了工作人员进行故障排除。
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     为了保证系统供电的连续性,国家《建筑物电气装置 第7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1条规定:“……医用IT系统的变压器进出线回路不允许设置过负荷保护……”,以防止系统过负荷时保护开关切断电源。这就要求系统中的绝缘监测器必须同时还具有负荷检测和过负荷报警功能。在一些重要的场所,由于隔离变压器持续不断地工作,可能温度过高而导致隔离变压器工作异常。因此绝缘监测器还需要实时检测变压器的温度,当其温度过高时,应有相应的超温报警信号,以提醒相关人员及时处理。
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绝缘监测器
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报警与显示仪
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Fig. 2 Schematic diagram of the composition of single-phase IT system
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系统中,绝缘监测仪具有系统绝缘检测、系统过负荷检测和变压器温度检测功能,以及相应故障的报警与显示功能,一般安装在现场的终端配电柜中。外接报警与显示仪则用于集中显示相应的检测值,并具有超限报警功能,一般安装在位置明显的地方,方便人员查看,如手术室IT系统的外接报警与显示仪通常安装在医院手术室的情报面板上。
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2. 2  IT系统的特点
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[1] 。同时,安装在系统中的绝缘监测器能及时地检测并给出系统绝缘故障报警信号,提醒工作人员及时排除故障。因此IT系统是一个连续、可靠的供电系统。
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系统在医疗场所的应用
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医疗IT系统是IT系统应用的一个典型实例。医院因其职能的特殊性,对其配电方式有特殊的要求。如外科手术室、重症监护室等,都需要采用IT系统,以提供一个安全、可靠、连续的配电系统。
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3.1  医疗IT系统的应用
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根据国标《建筑物电气装置  第7 - 710部分:特殊装置或场所的要求   医疗场所》(GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710:2002),将医疗场所划分为0类场所、1类场所和2类场所。由于0类和1类场所不使用与病人直接接触的医疗器械,或者所使用的设备断电后不会对病人造成危害,因此可以使用TN-S系统,但须配有剩余电流动作保护器,在发生接地故障时,能及时断开故障回路。并可同时配置剩余电流监测设备,实时监测系统各回路的泄漏电流值,在保护设备动作前发出报警信号,避免造成回路断电,引起严重后果[2]。对于2类医疗场所,医疗设备的断电或接地故障将会危及病人生命安全。根据相关的标准和规范,这类场所必须使用医疗IT系统,来保证系统供电的连续性和安全性。
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图3  2类医疗场所配电方案
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ICU配电柜
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Fig. 3  Power distribution scheme in Class II medical site
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图中各个手术室和重症监护室分别采用独立的IT供电系统,所有的IT系统由手术部与ICU总配电柜通过TN-S系统配电。各IT系统的绝缘监测器及总配电柜内的剩余电流监测设备又通过基于Modbus协议的RS485总线将各个监测信号反馈到手术部的中央监控室内,并由中央控制室的上位机通过中央控制系统软件进行集中监控。各个IT系统与TN-S系统的运行状态,都可以显示在中央监控室的上位机上,方便工作人员对系统进行集中监控与管理。
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绝缘故障
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评估仪
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图4  手术室或ICU配电系统图
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Fig. 4 Powr distribution system diagram for operating room or ICU
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医疗IT系统同时还配置了绝缘故障定位设备,在发现系统绝缘故障的同时,能及时定位出现故障的回路,这极大地方便了工作人员了解系统状态并及时排查故障,从而有效地保证了医疗IT系统的安全性与可靠性。
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由于医疗场所具有其特殊性,因此在进行医疗IT系统设计时应特别注意以下几点:
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a. 医疗IT系统必须采用医疗场所供电用隔离变压器,并应符合国标《电力变压器、电源装置和类似产品的安全  第16部分:医疗场所供电用隔离变压器的特殊要求》的要求。
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b. 为了降低医疗系统对地电容,提高绝缘强度, IT系统的配电箱要尽量安装在使用场所附近,并尽可能减小系统容量以及系统分支数,尽量缩短系统配电线路的长度。
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c. 对于心脏手术等手术设备与人体心脏直接接触的手术室,要充分做好防电击措施。有时候仅靠带绝缘监测的IT系统是不够的,还应做好局部等电位联结,使保护区内所有可导电的部分都处于同一电位水平上。
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结语
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带有绝缘监测的IT系统能够为局部场所提供安全、可靠、连续的供电,这是其它系统无法媲美的。因此在一些重要的生产加工场所、医疗场所,以及重要的设备运行场所,可以优先考虑使用IT系统。目前我国还没有出台关于IT系统绝缘监测产品方面的规范、标准,国内用于IT系统绝缘监测和故障点定位的产品也为数不多。因此,在期待国家标准尽快出台的同时,尚需努力开发出各类用于IT系统的绝缘监测设备与故障点定位设备。相信在不久的将来,随着人们对IT系统的充分认识,IT系统也会得到越来越广泛的应用。
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参考文献
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1  王厚余. 低压电气装置的设计安装和检验. 第二版. 北京:中国电力出版社,2007:48 - 52 .
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2  邵建勋. 医用IT系统在医疗场所的应用. 信息管理, 2008(6): 32 - 39.
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