IT系統在醫療場所的應用及絕緣檢測功能擴展

吳恩遠(山東省建筑設計研究院，濟南市 250001)

馬名東(中國建筑設計研究院，北京市 100044)

徐 軍(上海安科瑞電氣股份有限公司，上海市 201801)

　　摘 要 闡述了IT系統的定義、組成及特點，IT系統在醫療場所應用時的注意事項。介紹了IT系統絕緣監測功能的擴展：IT系統過負荷檢測，IT系統隔離變壓器溫度檢測，IT系統接地故障定位檢測，以及絕緣監測、各類檢測的中央監控系統。

　　關鍵詞 IT系統 絕緣監測 過負荷檢測 隔離變壓器溫度檢測 故障定位

　　1 引言

　　隨著國民經濟的快速發展和人們生活水平的逐年提高，人們對電的需求量陡然增長。與此同時，由于停電、漏電，以及線路絕緣故障引發的觸電、電氣火災事故也隨之劇增對人們的生命財產安全構成了嚴重威脅。為了加強系統供電的安全性和可靠性，《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008) 12.8.6條規定：在2類醫療場所內，用于維持生命、外科手術和其他位于“患者區域” 內的醫用電氣設備和系統的供電回路，均應采用醫療IT系統。

　　IT系統具有泄漏電流小，可帶故障運行等優點，因此在醫療場所、地下礦井、化工企業、船舶、電信、冶金、石油化工及交通工程等領域，IT系統得到了廣泛的應用。

　　2 IT系統及其特點

　　2. 1 IT系統的定義及組成

　　IT系統的電源端不接地或經高阻抗接地，其電氣裝置的外露導電部分，被單獨地或集中地通過保護線(PE)接至接地極。在實際應用中，IT系統一般與TN或TT系統通過隔離變壓器進行隔離。

　　在正常情況下，系統中僅存在線路對地電容的微小泄漏電流。圖1所示為IT系統發生第一次接地故障示意圖，當系統發生第一次單相接地故障時，故障電流為兩非故障相對地電容電流的相量和Id ，由于這個電流值甚小，不會造成人身電擊或者其它事故，也不會切斷電源，保證了系統供電的連續性。但是如果不及時排除故障，當第二次另一相發生接地故障時，相當于形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電的中斷，這對于重要的供電場所來說，是不允許的。

 圖1 IT系統接地故障示意圖

　　Fig. 1 IT system grounding fault diagram

　　為了防止上述短路故障的發生， T系統應設置絕緣監測器。這樣當系統發生第一次接地故障時，絕緣監測器就能及時檢測出該接地故障，并通過報警裝置發出報警信號(通常是聲光報警信號)，提醒工作人員趕在第二次發生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患，從而有效地保證系統供電的連續性。

　　可以在系統中安裝專門的故障檢測儀，當絕緣監測檢測到絕緣故障時，給故障檢測儀一個啟動信號，故障檢測儀開始逐路檢測，也可以利用手執式故障定位設備對可能出現故障的回路進行逐點排查，最終找到故障點并顯示故障點的位置，這樣就極大地方便了工作人員進行故障排除。

　　為了保證系統供電的連續性，國家《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場所的要求—醫療場所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1條規定：“……醫用IT系統的變壓器進出線回路不允許設置過負荷保護……”，以防止系統過負荷時保護開關切斷電源。這就要求系統中的絕緣監測器必須同時還具有負荷檢測和過負荷報警功能。在一些重要的場所，由于隔離變壓器持續不斷地工作，可能溫度過高而導致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監測器還需要實時檢測變壓器的溫度，當其溫度過高時，應有相應的超溫報警信號，以提醒相關人員及時處理。

　　由上面的分析可知，一個典型的單相IT系統，其組成設備主要包括：隔離變壓器、絕緣監測器、電流互感器，以及外接報警與顯示儀，見圖2。

Fig. 2 Schematic diagram of the composition of single-phase IT system

　　系統中，絕緣監測儀具有系統絕緣檢測、系統過負荷檢測和變壓器溫度檢測功能，以及相應故障的報警與顯示功能，一般安裝在現場的終端配電柜中。外接報警與顯示儀則用于集中顯示相應的檢測值，并具有超限報警功能，一般安裝在位置明顯的地方，方便人員查看，如手術室IT系統的外接報警與顯示儀通常安裝在醫院手術室的情報面板上。

　　2. 2 IT系統的特點

　　a. 由于系統電源端帶電導體不接地，即使系統發生單相接地故障也只能通過系統對地電容構成回路，故障回路阻抗極大，故障電流極小，發生電擊的危險很小，所以不必及時切斷電源來防電擊，從而維持供電的不間斷，只有在發生第二此接地故障時才要求切斷電源 [1] 。同時，安裝在系統中的絕緣監測器能及時地檢測并給出系統絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時排除故障。因此IT系統是一個連續、可靠的供電系統。

　　b. IT系統中的絕緣監測器，一方面實時監測系統的絕緣狀態，另一方面還檢測系統的過負荷和變壓器的溫升狀態，一旦出現異常立即報警。因此IT系統能夠減少因系統發熱、漏電等原因引起的電氣火災事故，大大提高了系統的防火安全性。

　　c. 在IT系統中，提高回路的絕緣阻抗、降低回路對地電容，是提高系統安全性與可靠性的關鍵。因此在系統設計時要盡量縮短系統配電線路的長度，減小系統容量，減少系統分支回路數，并做好線路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統僅能用在重要的局部的供電場所，如化工、制藥企業的一些程序控制生產線，醫療場所的手術室、重癥監護室等場所。

　　3 IT系統在醫療場所的應用

　　醫療IT系統是IT系統應用的一個典型實例。醫院因其職能的特殊性，對其配電方式有特殊的要求。如外科手術室、重癥監護室等，都需要采用IT系統，以提供一個安全、可靠、連續的配電系統。

　　3.1 醫療IT系統的應用

　　根據國標《建筑物電氣裝置 第7 - 710部分：特殊裝置或場所的要求 醫療場所》(GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002)，將醫療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。由于0類和1類場所不使用與病人直接接觸的醫療器械，或者所使用的設備斷電后不會對病人造成危害，因此可以使用TN-S系統，但須配有剩余電流動作保護器，在發生接地故障時，能及時斷開故障回路。并可同時配置剩余電流監測設備，實時監測系統各回路的泄漏電流值，在保護設備動作前發出報警信號，避免造成回路斷電，引起嚴重后果[2]。對于2類醫療場所，醫療設備的斷電或接地故障將會危及病人生命安全。根據相關的標準和規范，這類場所必須使用醫療IT系統，來保證系統供電的連續性和安全性。

　　采用IT系統的2類醫療場所包括有手術室、急診搶救室、各類重癥監護室(ICU)、心臟導管及造影室等。每個房間應配有獨立的隔離電源系統。對于多個這類場所，可以采用如圖3所示的配電方案。