医疗IT配电系统洁净电源解决方案

医疗IT配电系统洁净电源解决方案IT系统的定义及组成

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。

在正常情况下，系统中仅存在线路对地电容的微小泄漏电流。从IT系统发生第一次接地故障示意图看，当系统发生第一次单相接地故障时，故障电流为两非故障相对地电容电流的相量和Id ，由于这个电流值甚小，不会造成人身电击或者其它事故，也不会切断电源，保证了系统供电的连续性。但是如果不及时排除故障，当第二次另一相发生接地故障时，相当于形成相间短路，使过电流保护装置动作，引起供电的中断，这对于重要的供电场所来说，是不允许的。

为了防止上述短路故障的发生，IT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。

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。

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。

由上面的分析可知，一个典型的单相IT系统，其组成设备主要包括：隔离变压器、绝缘监测器、电流互感器，以及外接报警与显示仪。

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。

医疗IT配电系统洁净电源解决方案IT系统的特点

a. 由于系统电源端带电导体不接地，即使系统发生单相接地故障也只能通过系统对地电容构成回路，故障回路阻抗极大，故障电流极小，发生电击的危险很小，所以不必及时切断电源来防电击，从而维持供电的不间断，只有在发生第二此接地故障时才要求切断电源。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。

b. IT系统中的绝缘监测器，一方面实时监测系统的绝缘状态，另一方面还检测系统的过负荷和变压器的温升状态，一旦出现异常立即报警。因此IT系统能够减少因系统发热、漏电等原因引起的电气火灾事故，大大提高了系统的防火安全性。

c. 在IT系统中，提高回路的绝缘阻抗、降低回路对地电容，是提高系统安全性与可靠性的关键。因此在系统设计时要尽量缩短系统配电线路的长度，减小系统容量，减少系统分支回路数，并做好线路的绝缘防护措施。这也就限制了IT系统仅能用在重要的局部的供电场所，如化工、制药企业的一些程序控制生产线，医疗场所的手术室、重症监护室等场所。

如何保护医院的病人以及医护人员不受漏电事故的伤害已经变得非常重要，已经受到了国内外的继电保护专家和医生们的普遍关注。许多国家和国际标准都对医疗领域，尤其是那些生命攸关的场所，如手术室﹑重症监护室﹑心脏监护室等处的医用配电系统做出了特殊规定，其目的就是保证为该场所内的医疗电器设备提供一个安全可靠的电源，以确保病人的安全。

一般通用建筑中所用的RCD等对地漏电保护开关，其动作响应值是mA级（30mA），远远不能满足医疗领域的需要。因此，现在国际上对医疗领域中的手术室﹑ICU﹑CCU等重要场所，除了按要求做局部等电位联结外，配电系统通常采用局部中性点不接地的供电系统（即IT系统或称隔离电源系统）供电。通过单相3KVA-10KVA的隔离变压器给这些场所供电，首先可以防止其它回路中的漏电电流通过接地线窜入手术室﹑ICU﹑CCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁；另外，一旦隔离电源上所接负载（如各种医疗电气设备）出现对地故障，因对地不能构成电气回路，所以只能产生一个很小的容性漏电流，可有效控制对心脏等器官的直接漏电流，极大地保护了病人免造漏电流的伤害。

国内同样也出台了相对应的安全设计规范。《民用建筑电气设计规范》第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。另《医院洁净手术部建筑技术规范》第8.3.4 条第2 款规定：心脏外科手术室必须设置有隔离变压器的功能性接地系统。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），对医疗场所做了相应的划分。在病人体表或体内使用的实时监控仪器；用于手术的仪器设备；维持病人生命和躯体功能的设备；用于打开心脏、大脑的设备。在此类场合医疗设备电源中断会引起病人生命危险；微弱的漏电流会产生‘微电击’。在2类场所中每个房间必须至少配备一套医用IT电源供电（隔离供电电源），该电源系统必须安装绝缘监视仪。例如：麻醉室﹑手术室﹑手术准备室﹑手术石膏室﹑手术恢复室﹑心脏导管插入室﹑重症监护室﹑心脏监护室﹑血管造影检查室﹑早产婴儿监护室等。均属于2类场所在应用组2类的医疗场所，必须使用带绝缘监视的隔离电源系统，即IT系统。

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：

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。

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。

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。

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。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。

最新报批的《综合医院建筑设计规范》参照我国等同采用的IEC标准，根据我国具体国情，制定出了IT系统在医院中应用场所的详细规定，其严格规定了应用组2类（也称为2类场所）为以下场所：急诊抢救室；中心手术部的所有手术室；所有CU室（包括ICU，CCU，NICU，PICU，SICU等等）；心脏导管介入室和心血管造影室。每个房间应配有独立的隔离电源系统。

图1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。

医疗场所根据接触部件和患者之间的接触形式以及医疗场所的具体用途，根据《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国家标准，可将医疗场所分为0类、1类和2类场所。

a. 应用组0类：没有医疗电气设备与人体接触的场所。例如：门诊室、候诊室、按摩室等。此类型场所没有增加被电击的风险，且电力中断不会对病人造成危害。

b. 应用组1类：使用医疗电气设备进行诊断或治疗的场所，这些设备需要与人体接触，与病人身体之间有能量交换，监视病人体内的能量交换。在此类场所医疗设备电源中断不会引起病人生命危险，医疗设备因停电而重新开始不会影响对病人的诊断。例如：病房、产房、X光室等。

在0类和1类场所允许采用带漏电保护的接地系统供电（脱扣电流30mA，脱扣时间100mS），既TT或TN-S系统，禁止使用三相四线制接地系统，即TN-C系统。

c. 应用组2类：在这类场合使用的医疗电气设备包括：在病人体表或体内使用的实时监控仪器；用于手术的仪器设备；维持病人生命和躯体功能的设备；用于打开心脏、大脑的设备。在此类场合医疗设备电源中断会引起病人生命危险；微弱的漏电流会产生‘微电击’。在2类场所中每个房间必须至少配备一套医用IT电源供电（隔离供电电源），该电源系统必须安装绝缘监视仪。例如：麻醉室﹑手术室﹑手术准备室﹑手术石膏室﹑手术恢复室﹑心脏导管插入室﹑重症监护室﹑心脏监护室﹑血管造影检查室﹑早产婴儿监护室等。均属于2类场所在应用组2类的医疗场所，必须使用带绝缘监视的隔离电源系统，即IT系统。

在某些医疗场所内，对电源的自动转换时间有一定的时间要求，为了保证供电的可靠性需配置安全电源，当失去正常供电电源时，该安全电源应在预定的切换时间内投入运行。

医用隔离电源柜是针对医疗2类场所的供电需求而设计的具有局部IT系统的配电柜，IT系统装设绝缘监测装置来监测系统的绝缘状况，各输出回路采用了具有短路保护功能的断路器；其它系统输出回路则采用了具有漏电保护功能的断路器。产品根据使用场所的不同分为GGF-O系列手术室用隔离电源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔离电源柜两大类，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低压成套开关设备和控制设备》等标准。

医疗IT配电系统洁净电源解决方案主要产品型号规格及配置

1）ICU/CCU病房隔离电源柜

GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔离电源柜 主要功能：为医院ICU/CCU病房提供安全可靠的IT系统隔离供电电源，并具有对IT系统绝缘监测功能。

2）手术室隔离电源柜

GGF-O系列手术室用隔离电源柜 主要功能：为医院各类手术室提供安全完美的供电解决方案，为重要的手术设备提供安全可靠的IT系统隔离供电电源，并具有对IT系统绝缘监测功能。

3）医疗IT配电系统绝缘监测装置

AIM-M100绝缘监测仪 主要功能：具有对被监测IT系统对地绝缘电阻、隔离变压器负荷电流、变压器绕组温度实时监测及故障报警功能；

ACLP10-24直流稳压电源 主要功能：仪表专用的直流稳压模块，导轨式安装；

AID100报警与显示仪主要功能：具有绝缘电阻、变压负荷率实时显示功能；可远程设置绝缘监测仪的报警阀值；

AKH-0.66P26型电流互感器 主要功能：与AIM-M100绝缘监测仪配套使用的保护型电流互感器。最大可测电流为50A，变比为2000:1。

4）隔离变压器

AITR系列隔离变压器 主要功能：医院专用的隔离变压器，为各类手术室和重症监护室提供安全的电源隔离。

医疗IT配电系统洁净电源解决方案针对不同场合的不同解决方案

1）ICU、CCU病房配电解决方案（以GGF-I8隔离配电柜系统图为例）

2）手术室配电解决方案（以GGF-O8隔离配电系统图为例）

洁净度等级与浓度的关系式如下 ：

式中 N—洁净度等级，数字不超过9，洁净度等级之间的中间数可以按0.1为最小允许递增量；

D—要求控制的粒径，μm；

例如，5级洁净室，≥0.5μm粒子的最大浓度限值为