醫療IT配電系統的絕緣檢測及其應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

    摘要：本文主要介紹了在醫療IT系統領域中，對比IEC標準和以美國為代表的NSPF標準的不同之處，進一步理解應用與醫療IT系統的不同的漏電保護技術

    醫療2類場所是醫院內重要場所，通常指手術室、重癥監護室或心臟監護室等，對病人而言是生命攸關的場所，也是充滿醫療器械和醫療電氣設備的場所，此類場所的漏電保護和普通建筑物相比有特殊的要求，即通過局部IT 系統供電。為了更好地理解應用于醫療IT系統的不同的漏電保護技術，首先對現行相關的不同國際標準作一介紹。

    1 不同國家醫療IT系統的不同標準

    在醫療2類場所采用醫療IT 系統的主要國家及其國家標準如下：

    縱觀上述各國的規范，主要可以劃分為兩大標準，即以IEC60364-7-710為代表的、監視IT系統對地絕緣阻值的標準，主要參與國家大部分為歐盟國家，如英國、法國、德國、芬蘭、意大利、瑞士、匈牙利、愛爾蘭等，歐盟以外的國家如中國和巴西等。另外一類標準以美國的NEPA99為代表，監視IT 系統對地容性漏電流和阻性漏電流的總和，主要追隨的國家有加拿大、日本、澳大利亞、荷蘭、挪威、智利和許多中美洲國家。

    2. 醫療智能絕緣監視儀

    IEC60364 標準規定，醫療2類場所內用于維持生命或外科手術的醫療電器設備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣監視儀的IT 電源系統。

圖1 安科瑞醫療智能絕緣監測儀

    醫療智能絕緣監視儀安裝在IT 系統和大地之間，IT系統發生接地時，絕緣監視儀立刻發出報警信號，通知操作人員系統已經帶故障運行，必須盡快找出故障，以便在發生第二點接地之前排除故障。對于醫療2類場所的IT系統內安裝的絕緣監視儀，除了必須符合絕緣監視儀的通用規范IEC61557-8標準以外，還必須符合IEC60364-7-710標準的特殊要求：

    1.內部交內阻抗應至少為100kΩ；

    2.測試電壓不應大于直流25V；

    3.即使在故障條件下，其注入的電流的峰值不應大于1mA；

    4.最遲應在絕緣電阻降至50kΩ時發生信號，應配置試驗此功能的器具；

    5.絕緣監測器在接地中斷或電氣線路中斷時發出信號。

    3.絕緣監視儀（IMD）的測量原理

    通常絕緣監視儀的測量原理如圖1所示。

圖2 絕緣監測儀的測量原理

    AIM-M100醫療絕緣監視儀通過內部的耦合電阻RA連接到被監視系統內。絕緣監視儀內部的信號源G發送一測量電壓信號通過耦合電阻RA、測量電阻Rm和低通濾波電路疊合在被監視系統和大地（PE線）之間，該測量電壓經過外部的IT系統對地的總絕緣阻抗RF構成測量回路，因此通過測量該回路內的測量電流Im得出被監視系統對地的總絕緣阻值。

    傳統的應用與測量交流系統對地絕緣阻值的絕緣監視儀常常采用直流信號測量方法，相關的電路圖可簡化成圖2；

圖3 簡化電路圖

    絕緣監視儀送出一直流測量電壓信號，通過系統絕緣電阻產生的測量電流Im和系統對地的絕緣阻值成線性，其關系如下列公式：

    通過測得的測量電流Im ， 極易得到系統對地的絕緣阻值Rf。

    但是，該測量方法容易受到被監視系統內的直流負載電流及各種不同頻率的交流電流的干擾，因此改進型的絕緣監視儀采用疊加脈沖測量電壓的方法檢測IT系統的對地絕緣阻值。最近20年由于計算機技術突飛猛進的發展，安科瑞電氣股份有限公司（ACREL)采用低頻交流信號法測量出系統的絕緣電阻。該測量信號的幅度和頻率等參數由單片機控制，可準確測量出當前系統的絕緣電阻和系統電容。通過在各地醫院的廣泛應用，證明是一種可靠的在線絕緣測量方法。

    4. 醫療智能絕緣監測儀在醫療2類場所的應用方案

   醫療智能絕緣監測儀在實際現場應用的方案如圖4和圖5，方案配置見表1和表2：

圖4 手術室隔離電源系統解決方案圖

    方案配置表

表2 重癥監護室隔離電源系統方案配置