地址:上海市嘉定區育綠路253號
郵編:201801
傳真:021-69151136
聯(lián)系人:韓歡慶
手機:15021684725
郵?箱:2881780374@qq.com
王海芹
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
摘 要 參考IEC標準中對手術(shù)室內電源系統級絕緣監視系統的規定和要求,結合有關(guān)規范和標準,對手術(shù)室配電及絕緣監視系統作了設計和應用舉例;論述了絕緣監測儀的測量原理和應用范圍;分析IT系統電網(wǎng)接地故障及應用的局限性。
關(guān)鍵詞 手術(shù)室配電 絕緣監測 IT系統電網(wǎng) 故障
目前在醫院的手術(shù)室中,大量采集電氣醫療設備,其中對接觸人體內臟(心臟)、大腦等器官的醫療電氣設備需進(jìn)行絕緣監測和特殊保護。我的標準、規范中,設計醫療電氣設備安全保護、絕緣監測方面的條款,不甚詳細、也不,暫未能與IEC 364-7-710(建筑物內的電氣安裝7部分:對特殊區域安裝的要求)標準接軌。筆者就手術(shù)室內配電、絕緣監視系統的設計及設備選型,作一些探討。
1 IEC 標準中對手術(shù)室電源及絕緣監測的規定
IEC 364-7-710(1997)(《建筑物內的電氣安裝》)七部分:對特殊區域的特殊安裝的要求710節:醫療場(chǎng)所中,把醫療場(chǎng)所按電擊危險分組和按不間斷供電要求分級,同時(shí)屬于2應用組的0.5級別的場(chǎng)所,僅有手術(shù)準備室、手術(shù)室、特別監護室;對上述場(chǎng)所IEC 364-7-710•413•1•5規定:除了IEC 364-7-710•413•1•3條規定外的設備,用于維持生命或外科手術(shù)的醫療電氣設備、照明和類(lèi)似照明設備,額定電壓超過(guò)AC250V或DC60V的設備,使用帶絕緣電阻監測儀器的IT電源系統,該儀器還應滿(mǎn)足:①內部交流絕緣電阻大于100KΩ。②測試電壓不大于DC25V。③即使在故障條件下,測試電流不得超過(guò)1mA。④遲在絕緣電阻降至50KΩ時(shí),應有顯示,應提供一測試儀器測試該設備。⑤如果接地線(xiàn)或電路連線(xiàn)松開(kāi),應有顯示。
2 《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16-2008)的規定及問(wèn)題提出
在《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16-2008)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《民規》)中,僅在14.7.6.3條提出“在電源突然中斷后,有招致重醫療危險的場(chǎng)所,應采用電力系統不接地(IT系統)的供電方式”。14.2.8條:“IT系統裝設絕緣監測儀及接地故障報警或顯示裝置”。在有的實(shí)際設計中,僅對重要的醫療場(chǎng)所,采用醫療隔離變壓器,引出IT系統電源,在房間配電箱內設一套絕緣監測裝置,系統圖如圖1所示。
圖1 IT系統絕緣監測
上述設計過(guò)于簡(jiǎn)單,籠統,且有的絕緣監測儀器的測量技術(shù)方法落后,不能準確、可靠地顯示與報警,給手術(shù)室等重要醫療場(chǎng)所的配電留下了極大隱患。
3 手術(shù)室配電、絕緣監測系統的設計
根據《電氣設備》(GB9706.1-93 )中“*部分:安全通用要求”,結合IEC 364-7-710、《民規》,筆者總結以往手術(shù)室配電、絕緣監測設計經(jīng)驗,對手術(shù)室配電及絕緣監測作如下設計探討。
3.1 設計舉例
a. 監測儀選用安科瑞電氣股份有限公司的產(chǎn)品。
b. 由于手術(shù)室安裝大量的單相醫療電氣設備,采用IT系統電源,需配出N線(xiàn)。據《民規》8.6.6.6條要求,在N線(xiàn)上須裝設過(guò)流保護器。因此,采用兩極(單相)低壓斷路器,在IT系統電源發(fā)生次異相接地(短路)故障時(shí),切斷相線(xiàn)或N線(xiàn)。
c. 采用AITR6300隔離變壓器,滿(mǎn)足單相負荷要求。
d. 采用AIM-M系列絕緣監測儀,它具有如下功能:①監測絕緣阻抗,范圍為10~999KΩ。②監測負載電流,范圍為2.1~50A。③監測隔離變壓器溫度。④在線(xiàn)監測儀表和電網(wǎng)、N線(xiàn)、PE線(xiàn)的連接。⑤在線(xiàn)監測儀表與電流互感器的連接。⑥在線(xiàn)監測儀表與溫度傳感器的連接。⑦兩路繼電器報警輸出、LED報警指示。
當AIM-M系列絕緣監測儀連接電流互感器AKH-0.66P26,可用于監測隔離變壓器的負荷狀況;采用隔離變壓器內部的溫度傳感器PT100(見(jiàn)圖2、圖3中的接線(xiàn)端子ST),可監測變壓器溫度狀況。
e. 選用AID系列外接報警與顯示儀,安裝于手術(shù)室內信息控制面板上,顯示AIM-M系列絕緣監測儀的所有信息,并具有遠程設置AIM-M系列絕緣監測儀的報警參數等功能。
f. 圖2中各儀表之間的通信通過(guò)RS485接口實(shí)現,圖3中各儀表之間的通信通過(guò)CAN接口實(shí)現。
g. 選用儀表電源ACLP10-24,保證儀表所用電源的可靠性與穩定性。ACLP10-24能將AC220V轉換為DC24V。
3.2 手術(shù)室配電及絕緣監視系統的典型設計圖例
按照上述儀表選用及設計原則,手術(shù)室單相IT系統電源配電及絕緣監視系統圖(不帶故障定位)如圖2所示,儀表功能及報價(jià)如表1所示。
圖2 單相IT系統電源監視系統接線(xiàn)(不帶故障定位功能)
表1 不帶故障定位功能儀表的功能及報價(jià)表
名稱(chēng) | 型號 | 功能 | 價(jià)格(元) |
絕緣監測儀 | AIM-M100 | 具有對被監測的IT系統對地絕緣電阻、隔離變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度實(shí)時(shí)監測及故障報警功能。 | 15600 |
直流穩壓電源 | ACLP10-24 | 儀表的直流穩壓模塊,導軌式安裝 | 300 |
報警與顯示儀 | AID100 | 具有絕緣電阻、變壓負荷率實(shí)時(shí)顯示功能;可遠程設置絕緣監測儀的報警閥值。 | 900 |
AID120 | |||
電流互感器 | AKH-0.66P26 | 與AIM-M100絕緣監測儀配套使用的保護型電流互感器。大可測電流為50A,變比為2000:1。 | 150 |
手術(shù)室單相IT系統電源配電及絕緣監視系統圖(帶故障定位功能)如圖3所示,儀表功能及報價(jià)如表2所示。
圖3 單相IT系統電源監視系統接線(xiàn)(帶故障定位功能)
表2 帶故障定位功能儀表的功能及報價(jià)表
3.3 儀表的選型及安裝:
A.儀表的技術(shù)數據、參數:AIM-M系列絕緣監測儀、AITR系列隔離變壓器、AID系列報警與顯示儀、ASG100測試信號發(fā)生器、AKH-0.66P26電流互感器、AIL100絕緣故障定位儀、ACLP10-24電源模塊的技術(shù)參數分別見(jiàn)表3~表9。
表3 AIM-M系列絕緣監測儀技術(shù)參數
表4 AITR系列隔離變壓器技術(shù)參數
表5 AID系列報警與顯示儀技術(shù)參數
表6 ASG100測試信號發(fā)生器技術(shù)參數
表7 AIL100絕緣故障定位儀技術(shù)參數
表8 AKH-0.66P26電流互感器技術(shù)參數
表9 ACLP10-24電源模塊技術(shù)參數
B. 安裝:隔離變壓器可安裝于醫院內靠近手術(shù)室的配電間內,AID系列報警與顯示儀安裝于手術(shù)室或監控室易于觀(guān)察和操作的位置,明裝與墻上。
4 絕緣監測儀的類(lèi)型及監測原理
絕緣監測儀對IT系統電網(wǎng)的絕緣進(jìn)行連續不斷的監測,當絕緣值降至預先設計的響應值,則發(fā)出聲光報警,使絕緣故障得到及時(shí)的監測和維修,保證了IT系統電網(wǎng)供電可靠性。
4.1 疊加直流測量電壓法
在電網(wǎng)和保護導線(xiàn)之間疊加一個(gè)直流測量電壓,其正極經(jīng)高阻抗耦合電阻與電網(wǎng)連接,負極經(jīng)一電子電路與大地相連,當IT系統電網(wǎng)中出現絕緣故障,測量電路經(jīng)絕緣故障處閉合,這時(shí)直流測量電流I m經(jīng)絕緣故障處流過(guò)測量電阻R m, I m由電子電路評估。
圖4 疊加直流測量電壓法原理
該測量方法只能使用于純交流單相或三相電網(wǎng)內,如果電網(wǎng)內有直流元件、大電容,或電壓頻率的變化均會(huì )影響該方法的準確性。
4.2 不對稱(chēng)電壓測量法
該測量方法采用一橋電路與被監的電網(wǎng)兩極相連接,如圖5所示。電網(wǎng)內不疊加任何電壓信號,而是使用電網(wǎng)電壓作為驅動(dòng)電壓。當某相發(fā)生對地故障時(shí),會(huì )引起電壓漂移,Rf+或Rf-驅動(dòng)測量電流I m,該電流被電子電路記錄下來(lái),當數值達到響應值時(shí),報警繼電器動(dòng)作。擔當發(fā)生一個(gè)平衡的對地短路故障,儀器則不能識別該故障。且方法不能直接顯示對地的kΩ級的絕緣故障。該測量方法適用于直流電網(wǎng)中。
圖5 不對稱(chēng)電壓測量法原理
5 IT系統電網(wǎng)接地故障分析
IT系統電網(wǎng)發(fā)生*次接地故障時(shí),據《民規》8.6.4.15條:可自動(dòng)切斷電源,采用絕緣監測儀進(jìn)行聲光報警,應在短時(shí)間內排除故障。如IT系統電網(wǎng)發(fā)生次接地故障,如在圖6中,在設備Ⅰ發(fā)生接地故障后,設備Ⅱ又發(fā)生接地故障,故障點(diǎn)遭受線(xiàn)電壓,造成短路故障,危害極大。手術(shù)室、手術(shù)準備室、特別監護室,在醫院內的地理位置如相距較遠,則醫療電氣設備外漏導電部分均各自接地;如相距距離較近或統一室內有數臺醫療電氣設備,應采用共同接地。
圖6 IT系統絕緣監測
參考文獻
[1 ]楊成德 . 手術(shù)室配電及絕緣監視系統的設計與探討
[2 ]王厚余 . 醫院中的電氣安全要求 . 建筑電氣,1993(4):~7
[3 ]楊成德 . 低壓配電系統的接地和接零保護 . 電工技術(shù)雜志,2000(7):23~26
[4 ]楊德成 . 醫療電氣設備的供電及安全保護設計 . 供用電,2000(5):41~43
作者簡(jiǎn)介
王海芹,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為醫療供配電設計,: :