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淺談醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院潔凈手術(shù)室的電氣設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時(shí)間:2023-10-31 瀏覽次數(shù):243

【摘要】以某醫(yī)院手術(shù)室的的強(qiáng)電設(shè)計(jì)為例,對潔凈手術(shù)室的供配電、電氣安全、接地與照明設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】潔凈手術(shù)室;供配電;IT隔離電源系統(tǒng);剩余電流動(dòng)作保護(hù)器RCD;照明;安全與接地等電位聯(lián)結(jié)

0前言

近年來,隨著我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高,傳統(tǒng)的第7-710部分:特殊裝置或場所的要求醫(yī)療場所》,特別是2008年新版的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》對醫(yī)療場所的設(shè)計(jì)加入了很多新的內(nèi)容。本文就潔凈手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)作一些介紹和探討。

1潔凈手術(shù)室的供配電設(shè)計(jì)

1.1潔凈手術(shù)室需要保證供電的可靠性

為了減少因外來塵、菌的侵入而帶來交叉感染,潔凈手術(shù)部的總配電柜,應(yīng)設(shè)于非潔凈區(qū)內(nèi)。潔凈手術(shù)部需要保證用電可靠性,當(dāng)采用雙路供電源有困難時(shí),應(yīng)設(shè)置備用電源,并能在規(guī)范規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切換,主電源應(yīng)從本建筑物配電中心專線供給。備用電源可以采用EPS來解決。潔凈手術(shù)室內(nèi)用電應(yīng)與輔助用房用電分開,每個(gè)手術(shù)室的干線需要單獨(dú)敷設(shè)。每個(gè)潔凈手術(shù)室應(yīng)設(shè)有一個(gè)獨(dú)立配電箱,為了檢修時(shí)工作人員不進(jìn)手術(shù)室,減少外來感染,配電箱不得設(shè)在手術(shù)室內(nèi),應(yīng)設(shè)在該手術(shù)室的外廊側(cè)墻內(nèi)。潔凈手術(shù)室的配電總負(fù)荷應(yīng)按設(shè)計(jì)要求計(jì)算,并不應(yīng)小于8 kVA。當(dāng)電網(wǎng)電源中斷或電網(wǎng)電壓低于標(biāo)稱電壓的90%時(shí),為避免電壓的質(zhì)量問題引起的醫(yī)療事故,需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將供電自動(dòng)轉(zhuǎn)換至自備電源上。

1.2潔凈手術(shù)室需要保證供電的安全性

在醫(yī)療過程中,為了進(jìn)行各種目的的測量、診斷或治療,病人常常和各種電氣設(shè)備連接,電極有可能進(jìn)入人體或牢固地附著在人體表面(如:心電圖、腦電圖、B超等),還可能從人體內(nèi)導(dǎo)出液體,經(jīng)過處理后再輸入體內(nèi)(如:腎析等),這些將使人體失去皮膚電阻的保護(hù)。當(dāng)病人處于麻醉狀態(tài),或因痛覺喪失了對電擊的自然反映,會(huì)導(dǎo)致人體不能自行脫離電源。那么此時(shí)就需要一種經(jīng)過特殊處理的安全電源。

1.2.1采用IT系統(tǒng)供電時(shí),用醫(yī)用的IT隔離電源系統(tǒng)

*新的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(2008版)12.8.6條內(nèi)規(guī)定2類場所(見注1)用途相同且相毗鄰的幾個(gè)房間內(nèi)至少配備一套醫(yī)用IT電源供電(隔離供電電源),且該電源系統(tǒng)需要安裝絕緣監(jiān)視儀。即在手術(shù)室內(nèi)或貼近處安裝一臺1:1的隔離變壓器,其二次回路不接地,以IT系統(tǒng)供電。

當(dāng)用電設(shè)備對人體心臟直接漏電大于10 uA時(shí),會(huì)造成對病人的微電擊事故。而一般在通用建筑中采用的RCD、ELCB等對地漏電保護(hù)開關(guān),動(dòng)作響應(yīng)值是mA的(如:30 mA),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。而IT隔離電源系統(tǒng)因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地漏電流(有效控制對心臟的直接漏電流),故人身觸電危險(xiǎn)發(fā)生第一次對地故障時(shí),因?yàn)槎位芈凡唤拥兀浣拥毓收想娏鳛榉枪收蠋щ妼?dǎo)體的對地電容電流,故障電流非常小,可將接觸電壓限制到極低值。

諸如某些心臟手術(shù)等,既要保證供電的連續(xù)性,又要嚴(yán)格控制其第一次接地故障時(shí),因?qū)Φ夭粯?gòu)成回路,僅有很小的對地電容電流Ic,所以不必切斷電源,從而保證供電的連續(xù)性和手術(shù)防電擊的安全性。同時(shí)通過絕緣監(jiān)視系統(tǒng)報(bào)警及時(shí)地排除故障。

下面就一個(gè)工程實(shí)例來說明IT系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)注意如下幾點(diǎn):

(1)醫(yī)用IT系統(tǒng)裝用的隔離變壓器的電源測和負(fù)載側(cè)的回路上,不允許也沒必要裝設(shè)因防過載而切斷重要醫(yī)療設(shè)備的電源,但可裝設(shè)熔斷器作為短路保護(hù)。(如某一工程實(shí)例平面圖圖2以及系統(tǒng)圖圖3)。

(2)醫(yī)療IT系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷和過熱的監(jiān)測裝置。絕緣監(jiān)視器裝設(shè)在回路相線與地之間。用于監(jiān)測中央控制屏上)、外接報(bào)警顯示監(jiān)視系統(tǒng)MK2007置于護(hù)士站。

(3)2類醫(yī)療場所內(nèi)給病人進(jìn)行治療處應(yīng)設(shè)置多個(gè)由IT系統(tǒng)供電的插座(如圖3,圖4)。該插座需要與同房間的TN-S或TT系統(tǒng)的插座區(qū)分開來。可以加上指示燈以及作明顯的的IT系統(tǒng)標(biāo)志,以防誤插入非IT系統(tǒng)的設(shè)備而將IT系統(tǒng)的隔離變壓器燒毀。

1.2.2采用帶漏電保護(hù)的RCD作為線路保護(hù)。1類醫(yī)療場所(見注2)中應(yīng)采用*大剩余動(dòng)作電流為30 mA的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器作為附加防護(hù)。2類醫(yī)療場所中要注意僅規(guī)范規(guī)定的電氣設(shè)備回路才可以采用。特別要注意的是當(dāng)多臺設(shè)備同時(shí)接入同一回路時(shí),還應(yīng)考慮醫(yī)療設(shè)備本身固有的泄漏電流引起剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的RCD誤動(dòng)作。

1.2.3采用安全特低電壓系統(tǒng)(SELV)、保護(hù)特低電壓系統(tǒng)(PELV)

2插座設(shè)置及配線等其他問題

(1)潔凈手術(shù)室內(nèi)醫(yī)療備用電插座,在每側(cè)墻面上至少安裝3個(gè)插座箱(如圖4),插座箱接地端子,其接地電阻不應(yīng)大于1歐姆。如在地面上安裝插座,插座應(yīng)有防水措施。

(2)潔凈手術(shù)部配電管線采用金屬敷設(shè),穿過墻和樓板的電線管應(yīng)加套管,套管內(nèi)用不燃材料密封。進(jìn)入手術(shù)室內(nèi)的電線管穿線后,管口應(yīng)采用無腐蝕和不燃材料密閉,為在火災(zāi)發(fā)生時(shí)也不會(huì)因燒毀電線絕緣而短路,宜采用礦物絕緣電纜,同時(shí)手術(shù)室內(nèi)不應(yīng)有明露管線。

3潔凈手術(shù)室的照明設(shè)計(jì)

3.1照度

根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)規(guī)定手術(shù)室一般照明的照度為750 lx左右,而輔助用房則按潔凈室*低標(biāo)準(zhǔn)取200~300 lx設(shè)置。

3.2光源及燈具設(shè)置

潔凈手術(shù)室一般照明用光源可選用色溫為4000~5000K之間的潔凈熒光燈,其色溫與無影燈光源的色溫相適應(yīng),其顯色性應(yīng)接近自然光,要求顯色指數(shù)Ra大于90。同時(shí)為克服熒光燈的頻閃效應(yīng),對熒光燈帶可采用三相均勻配電。手術(shù)室重點(diǎn)照明為手術(shù)無影燈。無影燈應(yīng)根據(jù)手術(shù)室尺寸和手術(shù)要求進(jìn)行配置,宜采用多頭型;調(diào)平板的位置應(yīng)在送風(fēng)面之上,距離送風(fēng)面不應(yīng)小于5 cm。手術(shù)無影燈選擇與設(shè)計(jì)涉及到照明和醫(yī)學(xué)等多方面知識,一般由照明設(shè)計(jì)人員與專業(yè)醫(yī)務(wù)人員研究確定,以達(dá)到滿意效果。手術(shù)室大門外側(cè)上方手術(shù)工作指示燈可由室內(nèi)側(cè)開關(guān)單獨(dú)控制,也可與手術(shù)室自動(dòng)感應(yīng)門或無影燈等標(biāo)志手術(shù)開始的設(shè)備連鎖控制。手術(shù)室內(nèi)應(yīng)設(shè)置觀片燈,觀片燈聯(lián)數(shù)可根據(jù)手術(shù)室大小類型配置(3~6聯(lián)/每間)。觀片燈應(yīng)嵌入術(shù)者對面的墻上,不凸出墻面,安裝高度可定為中心距地1.5 m。多聯(lián)觀片燈通常每聯(lián)燈光單獨(dú)控制,開關(guān)可設(shè)于觀片燈下側(cè)的控制面板上。潔凈手術(shù)室采用的是空氣潔凈技術(shù),所以不必設(shè)置紫外線滅菌燈進(jìn)行消毒滅菌。

4潔凈手術(shù)室的接地設(shè)計(jì)

醫(yī)療及診斷電氣設(shè)備,應(yīng)采用保護(hù)接地、功能接地、等電位接地或不接地等形式,并根據(jù)使用的功能要求設(shè)置防靜電接地。這里主要說說等電位接地聯(lián)結(jié)的應(yīng)用。如圖5接地平面圖,CE為醫(yī)用接地中心,E為接地端子。

(1)應(yīng)盡量減少1類和2類場所內(nèi)的電位差,在該場所內(nèi)設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié),即在該區(qū)域的配電箱旁設(shè)置一局部等電位聯(lián)結(jié)端子板,用聯(lián)結(jié)線將下列部分聯(lián)結(jié)到端子板上。

1)外界可導(dǎo)電部分;

2)PE線;

3)防電場干擾的屏蔽層;

4)隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層;

5)地板下可能有的金屬網(wǎng)格等。

在2組場所內(nèi)局部等電位聯(lián)結(jié)的接地電阻總和不應(yīng)大于0.2歐姆。另外固定的可導(dǎo)電但不用電的病人躺坐的臺、椅等也宜與局部等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)連接,除非這些部分要求與地絕緣。

  1. 醫(yī)用IT系統(tǒng)的PE線不能獨(dú)立于醫(yī)院內(nèi)的原有的TN或TT系統(tǒng)而另設(shè)接地裝置,而應(yīng)共用一個(gè)接地裝置,以此來減少電位差,避免電擊危險(xiǎn)。

5醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

5.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大,尤其是那些生命攸關(guān)的場所,病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下,各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi),微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命,一旦設(shè)備停電,也會(huì)對病人的生命構(gòu)成威脅。因此,對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計(jì),應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場所,能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

5.2應(yīng)用場所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì),軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能,為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下:

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一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能,能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域,從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查;

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表,采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面,這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障,如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄,并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng),及時(shí)提醒相關(guān)人員,進(jìn)行故障處理。其中,聲音報(bào)警信號可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng),可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值,也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式,顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況,以及隔離變壓器的溫升狀況,以及它們的變化趨勢,以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況,有針對性的對某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

名稱

型號

圖片

功能

IT配電監(jiān)控系統(tǒng)

GGF-800

基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì),具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能

醫(yī)用隔離電源柜

GGF-I

104024oi

三相進(jìn)單相出,包含單套隔離電源系統(tǒng)

GGF-O

三相進(jìn)三相、單相出,包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng)

絕緣監(jiān)測儀

AIM-M10

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負(fù)載監(jiān)測,接線判斷及故障報(bào)警功能;1路繼電器、1路RS485通訊、24VDC電源輸出

AIM-M100

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負(fù)載監(jiān)測,接線判斷及故障報(bào)警功能;2路繼電器、2路RS485通訊

AIM-M200

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負(fù)載監(jiān)測,接線判斷及故障報(bào)警功能;2路繼電器、1路RS485通訊、1路CAN通訊;支持絕緣故障定位

儀用電源

ACLP10-24

為AID系列報(bào)警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源

HDR-60-24

為AIM-M200醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀、ASG150測試信號發(fā)生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀和AID200集中報(bào)警與顯示儀提供24V穩(wěn)壓電源

報(bào)警與顯示儀

AID10

出現(xiàn)絕緣故障、過負(fù)載、變壓器溫升過高和接線故障時(shí)報(bào)警

AID120

具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率實(shí)時(shí)顯示功能;可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀的報(bào)警閾值

AID150

采用RS485通訊,可遠(yuǎn)程監(jiān)測*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀和AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運(yùn)行狀況,也可以遠(yuǎn)程設(shè)置各類報(bào)警參數(shù)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)儀表自檢??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記錄20條故障記錄

AID200

采用CAN通訊,可遠(yuǎn)程監(jiān)測*多16套AIM-M200絕緣監(jiān)測儀的運(yùn)行狀況,也可以遠(yuǎn)程設(shè)置各類報(bào)警參數(shù)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)儀表自檢??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記錄20條故障記錄

測試信號發(fā)生器

ASG150

采用CAN通訊,可與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí),可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中,配合故障定位儀定位故障回路。且具有L1,L2斷線監(jiān)測功能及故障所在線指示功能

絕緣故障定位儀

AIL150-4

IMG_0415

采用CAN通訊,可與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配合測試信號發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)故障定位功能

*多可定位4個(gè)支路

AIL150-8

*多可定位8個(gè)支路

電流互感器

AKH-0.66P26

與AIM系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護(hù)型互感器。*大可測電流為50A,變比為2000:1

醫(yī)用隔離變壓器

AITR3150

單相隔離變壓器,電壓變比為1:1,用于將TN-S系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為IT系統(tǒng)

*大容量為:3150VA

AITR5000

*大容量為:5000VA

AITR6300

*大容量為:6300VA

AITR8000

*大容量為:8000VA

AITR10000

*大容量為:10000VA

剩余電流監(jiān)測儀

AIM-R100

12路剩余電流監(jiān)測,1路繼電器輸出,事件記錄,點(diǎn)陣LCD顯示,RS485/ModBUS通訊,報(bào)警范圍6mA~1A

剩余電流互感器

AKH-0.66/L-20

15353xx

與AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器

6結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展,手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備越來越多,其供電的安全問題更顯得重要。醫(yī)療電氣設(shè)備不僅與人體表面接觸,有的與人的內(nèi)臟直接接觸,但是醫(yī)療電氣設(shè)備和電子儀器絕緣難免會(huì)有絕緣損壞,電流泄漏等現(xiàn)象,這就不可避免地帶來醫(yī)療電擊事故的發(fā)生。為此我們應(yīng)根據(jù)不同手術(shù)室的要求,合理地設(shè)計(jì)選用安全的供電設(shè)備,為患者創(chuàng)建一個(gè)安全可靠舒適的醫(yī)療環(huán)境。以上是筆者在醫(yī)院潔凈手術(shù)室電氣設(shè)計(jì)及學(xué)習(xí)中的一些體會(huì),不足之處,請指出批評。

注1:2類場所:將接觸部件用于諸如心內(nèi)診療術(shù)手術(shù)室以及斷電(故障)將危及生命的重要醫(yī)療場所。使用下列醫(yī)療設(shè)備的場所:呼吸機(jī),恒溫培養(yǎng)箱,透析設(shè)備,麻醉設(shè)備,病人監(jiān)護(hù)設(shè)備,高頻外科設(shè)備,輸液泵,注射泵,心肺機(jī),心力記錄儀,脈壓機(jī),心率電子脈沖調(diào)節(jié)器等。

注2:1類場所,接觸部件接觸軀體外部。除2類場所外的,接觸部件其侵入軀體的任何部位。

參考文獻(xiàn):

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[2]IEC60364-7-710:2002-,IDT建筑物電氣裝置國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布).

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[4]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-2008.

[5]《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ49-88.

[6]陳建萍.醫(yī)院潔凈手術(shù)室的電氣設(shè)計(jì)

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版


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