IT系统在医院建筑中应用

0 引言

    随着越来越多的电子医疗设备在医用建筑中广泛应用，电流对病人的威胁也越来越大，大家知道，电流流入人体有三种主要后果，首先是灼伤，特别是在电流流进和流出人体的地方，第二是肌肉的麻痹，它可能短暂地使呼吸停止，第三是电击可能造成心脏的抑制，这种心室纤维性颤动会造成心室内心辨膜的失调，从而使血液停止周身的循环，前两种虽然会使人感到不适，但很少造成持久性的损伤，而心室纤维性颤动极可能造成生命危险。大家也知道，当用电设备对人体心脏直接漏电大于lOmA时，就会造成对人的微电击事故，而一般民用建筑所用的漏电电流保护装置动作电流通常为30mA～500mA．不能有效防止微电击事故的发生，同时，目前我国医院建筑的低压配电系统接地型式通常采用TN系统，该系统多为金属性短路，故障电流较大，致使断路器等过电流保护装置动作，也不能满足医院建筑一些重要医疗场所对不间断供电的使用要求。

1 医疗IT系统功能及特点

    医用隔离电源系统（即医用IT系统），又叫中性点不接地的配电系统，系统负载中的导体和无负载电流经过的导电部分经接地保护线接地。在IT系统中，如果出现单相接地故障，对地漏电流只能经过系统泄漏电容对系统相线构成回路，而系统泄漏电容引起的容抗总是远远大于TN系统中的接地电阻，因此IT系统中的短路其不会因接地电流的存在而引起过电流而动作，从而保证系统能带故障运行。

    医疗IT系统设置在医疗2类场所的作用：

   （1）隔离电源系统即中心点不接地系统，其因降低了接触电压和电网对地的泄漏电流，故有效控制对人体内部的直接漏电，从根本上杜绝产生微电击医疗事故的危险；

   （2）防止接地系统内的漏电流窜入某些与病人连接的医疗电气设备的对地回路；

   （3）当供电系统内出现第一个对地漏电流故障时，不会导致断路器或熔断器动作，保证供电的可靠性。同时，绝缘监视仪报警，提示故障类型，以便维修人员及时修复；

   （4）降低了对地漏电流，从而提高了防火安全性；

   （5）目前国家标准GB16895.24-2005规定中心手术部所有手术室、急诊抢救室、各类重症监护室、心脏导管及造影室等需配置隔离电源系统。

2 IT系统在医院建筑中的应用方案

2.1 医院建筑中医疗场所的分类

    医疗场所分为三种：

    0类医疗场所：无需与患者身体接触的电气装置工作的场所。

    1类医疗场所：需要与患者体表、体内(2类医疗场所所述环境)接触的电气装置工作的场所。

    2类医疗场所：需要与患者体内(主要指心脏或接近心脏部位)接触以及电源中断危及患者生命的电气装置工作的场所。

    根据IEC标准中规定，在医疗领域内，由电网电源供电，用于维护生命或外科手术的医疗电气设备，必须使用带绝缘监视仪的IT系统，同时根据《综合医院建筑设计规范》，2类医疗场所必须使用带绝缘监视装置和隔高变压器的电源系统，即IT系统。

2.2 IT系统在医院建筑2类医疗场所的应用及系统组成

    2类医疗场所主要包括：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)，心脏导管介入室和心血管造影室。

图1 某医院手术室隔离电源柜系统图

   (1)系统组成

   医疗IT系统由隔离变压器、绝缘监视仪及外接报警装置和显示设备三部分组成。如图1所示，为某医院手术室隔离电源柜系统图。

   (2)系统各组成部分设置要求

   ①医疗IT系统隔离变压器的作用：将一个电气回路的导体与其他电气回路做完全的电气分离。

   医疗IT系统隔离变压器设置要求：

   a.医用IT系统通常采用单相变压器，其额定容量不应低于0．5kVA，且不超过IOkVA。因为三相IT系统中如果出现单相接地故障，非故障相的对地电压将升高到对地额定电压的1．7倍，因而具有对地故障扩大的危险，所以应慎用三相IT系统。

   b.隔离变压器应尽量靠近医疗场所，并采取措施防止人们无意的接触。这样以缩短该系统配电线路的长度，提高回路的绝缘阻抗，降低回路的对地静电电容。

   c.隔离变压器二次侧的额定电压不应超过250V。

   d.当隔离变压器处于额定电压和额定频率下，空载运行时，流向外壳或大地的漏电流不应超过0．5mA。

    ②医用IT系统必须配置绝缘监视器。IT系统内的绝缘监视仪监视相线对地的绝缘阻值，一旦相线对地出现绝缘故障，绝缘监视仪器立即报警，提醒操作人员系统中已经出现第一个对地故障，但系统仍能带故障运行，需在适当的时间找出并排除。如果IT系统内未安装绝缘监视仪，当出现第一个故障时，操作人员得不到任何报警信息，如果再出现第二、第三个故障时，逐步增加的故障电流最终将导致系统内的小型断路器或熔断器动作，使整个IT系统失电。如果两个故障发在不同相上，还会对地构成相间短路，对IT电源系统造成极大危害，给病人带来生命危险。

    绝缘监视器应具有如下要求：

    a.交流内阻大于等于100Kf；

    b.测量电压不超过直流25V；

    c.测试电流，故障条件下峰值不应大于1mA；

    d.当电阻减少到50kf~时能够显示，并备有试验设施。

    e.每一个医疗IT系统，具有显示工作状态的信号灯。声光警报装置应安装在便于永久性监视的场所；

    f.隔离变压器需设置过载和高温的监控。

    ③报警装置和显示设备

    安装于便于永久性监视的场所，用于监视内监视仪器测量数据和报警情况。可根据报警类型做相应处理，如果是过负载或变压器超温报警，可断开一些目前不是必须使用的负载；如果是绝缘故障报警，可先将手术做完，然后由专业电工通过依次断开负载分路的方法找出故障点。如果安装了绝缘故障定位系统，就可立即在线找出故障分路。

3 IT系统在医院建筑中的应用中应注意的问题

   (1)IT系统不宜配出中性线(N)，IT系统配出N线时，如果N线对地短路，线路绝缘监察器不能发出信号，无法发现故障。因N线的接地，此IT系统将按，TT系统运行，如再发生相线接地故障，则成为非电容性的接地故障，但线路保护不能切断此故障电路，此时危险故障电压和对地电弧、电火花都可能发生，故IT系统不宜配出N线。因IT系统不宜配出中性线(N)，系统中单相负荷所需的220V电源由三相IT系统中380／220V降压变压器取得，或由IT系统中单相220V电源经1：1隔离变压器的二次侧提供。所以IT系统中的配电线路均为带电导线，应装设双级开关，作为短路保护。

    (2)单相设备由单相隔离变压器供电，三相IT系统只供三相设备，防止负荷不平衡，电压产生偏移。

    (3)因不同手术室可能同时实施不同的手术，使用不同的医疗仪器。为避免医疗电器设备的相互干扰，每间需要设置IT系统的手术室，应单独设置隔离变压器。

    (4)医院内的胸部手术室，心血管x线造影室，心脏手术室及检查室等，应具有严格的防电击保护措施。这仅靠带绝缘监视的IT系统是不够的，还应辅以局部等电位联结，使保护区内所有可导电部分都处于同一电位。同时，绝缘监视仪监视并测量隔离电源相对地的绝缘阻值，在绝缘监视仪的测量回路中，大地为PE线，即等电位接地线。如果系统中缺少等电位接地线，那么负载端出现的对地故障不能对绝缘监视仪的测量回路够成回路，将影响绝缘监视仪的响应灵敏度。

    (5)当同一场所尚有TN—S或IT系统供电的插座时，医用IT系统的插座应为其它系统用的插头无法插入，并具有明显的可供区别的标志。

4 设备清单

   综上所述，安装了绝缘监视仪和辅助等电位联结的IT系统具有以下的优越性：

   (1)降低触电电压和电网对地漏电流，因而人身触电危险被降到最小。

   (2)采用了隔离变压器后，可以防止接地系统内的漏电流窜人某些与病人连接的医疗电气设备的对地回路。

   (3)供电系统内部一旦出现第一个对地漏电故障，不会导致保护元件(断路器或熔断器)动作，因而保证了电源供电的可靠性。

   (4)降低了对地漏电流，从而提高了防火安全性。

   (5)系统发生第二次接地故障时，由于形成金属性短路，该故障电流足以使保护电器在规定时间内切断电源，使人免遭电击，保护生命的安全。因此，IT系统即保证了供电的连续性，又可使人免遭电击，保护生命的安全，故IT系统在医院建筑中重要医疗场所得到很好的应用。

参考文献

[1]《低压配电设计规范》，GB50054—95

[2]《医院洁净手术部建筑技术规范》，GB50333—2002

[3]《工业与民用配电设计手册》，第三叛，中国电力出版社

[4]安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.1版.

[5]林信坤.谈IT系统在医院建筑中应用[J].福建建设科技.2008．No．4

作者简介：
吴海英，女，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为医疗供配电设计，Email: 2880157856@qq.com
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