手术室配电及绝缘监视系统的设计与应用

发布时间:2014-08-05 供稿单位: 江苏安科瑞电器制造有限公司 推荐等级: 星级指数 星级指数 星级指数 点击次数:397 共0条反馈

      目前在医院的手术室中,大量采集电气医疗设备,其中对接触人体内脏(心脏)、大脑等器官的医疗电气设备需进行绝缘监测和特殊保护。我国的标准、规范中,设计医疗电气设备安全保护、绝缘监测方面的条款,不甚详细、也不全面,暂未能与IEC 364-7-710(建筑物内的电气安装第7部分:对特殊区域安装的要求)标准接轨。笔者就手术室内配电、绝缘监视系统的设计及设备选型,作一些探讨。

 

1 IEC标准中对手术室电源及绝缘监测的规定

      IEC 364-7-710(1997)(《建筑物内的电气安装》)第七部分:对特殊区域的特殊安装的要求710节:医疗场所中,把医疗场所按电击危险分组和按不间断供电要求分级,同时属于第2应用组的0.5级别的场所,仅有手术准备室、手术室、特别监护室;对上述场所IEC 364-7-710•413•1•5规定:除了IEC 364-7-710•413•1•3条规定外的设备,用于维持生命或外科手术的医疗电气设备、照明和类似照明设备,额定电压超过AC250V或DC60V的设备,必须使用带绝缘电阻监测仪器的IT电源系统,该仪器还应满足:①内部交流绝缘电阻必须大于100KΩ。②测试电压不大于DC25V。③即使在故障条件下,测试电流不得超过1mA。④最迟在绝缘电阻降至50KΩ时,应有显示,应提供一测试仪器测试该设备。⑤如果接地线或电路连线松开,应有显示。

2《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-2008)的规定及问题提出

      在《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-2008)(以下简称《民规》)中,仅在第14.7.6.3条提出“在电源突然中断后,有招致重医疗危险的场所,应采用电力系统不接地(IT系统)的供电方式”。第14.2.8条:“IT系统必须装设绝缘监测仪及接地故障报警或显示装置”。在有的实际设计中,仅对重要的医疗场所,采用专用医疗隔离变压器,引出IT系统电源,在房间配电箱内设一套绝缘监测装置,系统图如图1所示。

 

图1 IT系统绝缘监测

 

 

      手术室单相IT系统电源配电及绝缘监视系统图(带故障定位功能)如图3所示,仪表功能及报价如表2所示。

图3 单相IT系统电源监视系统接线(带故障定位功能)

表2 带故障定位功能仪表的功能及报价表

3.3 仪表的选型及安装:

    A.仪表的技术数据、参数:AIM-M系列绝缘监测仪、AITR系列隔离变压器、AID系列报警与显示仪、ASG100测试信号发生器、AKH-0.66P26电流互感器、AIL100绝缘故障定位仪、ACLP10-24电源模块的技术参数分别见表3~表9。

表3 AIM-M系列绝缘监测仪技术参数

表4 AITR系列隔离变压器技术参数

 表5  AID系列报警与显示仪技术参数

 表6  ASG100测试信号发生器技术参数

表7  AIL100绝缘故障定位仪技术参数

表8  AKH-0.66P26电流互感器技术参数

表9  ACLP10-24电源模块技术参数

      B. 安装:隔离变压器可安装于医院内靠近手术室的配电间内,AID系列报警与显示仪安装于手术室或监控室易于观察和操作的位置,明装与墙上。

4 绝缘监测仪的类型及监测原理

      绝缘监测仪对IT系统电网的绝缘进行连续不断的监测,当绝缘值降至预先设计的响应值,则发出声光报警,使绝缘故障得到及时的监测和维修,保证了IT系统电网供电可靠性。

4.1 叠加直流测量电压法

      在电网和保护导线之间叠加一个直流测量电压,其正极经高阻抗耦合电阻与电网连接,负极经一电子电路与大地相连,当IT系统电网中出现绝缘故障,测量电路经绝缘故障处闭合,这时直流测量电流I m经绝缘故障处流过测量电阻R m, I m由电子电路评估。

 

   图4  叠加直流测量电压法原理

      该测量方法只能使用于纯交流单相或三相电网内,如果电网内有直流元件、大电容,或电压频率的变化均会影响该方法的准确性。

4.2 不对称电压测量法

      该测量方法采用一桥电路与被监的电网两极相连接,如图5所示。电网内不叠加任何电压信号,而是使用电网电压作为驱动电压。当某相发生对地故障时,会引起电压漂移,Rf+或Rf-驱动测量电流I m,该电流被电子电路记录下来,当数值达到响应值时,报警继电器动作。担当发生一个平衡的对地短路故障,仪器则不能识别该故障。且方法不能直接显示对地的kΩ级的绝缘故障。该测量方法适用于直流电网中。                         

 图5  不对称电压测量法原理

5  IT系统电网接地故障分析

      IT系统电网发生第一次接地故障时,据《民规》第8.6.4.15条:可自动切断电源,采用绝缘监测仪进行声光报警,应在最短时间内排除故障。如IT系统电网发生第二次接地故障,如在图6中,在设备Ⅰ发生接地故障后,设备Ⅱ又发生接地故障,故障点遭受线电压,造成短路故障,危害极大。手术室、手术准备室、特别监护室,在医院内的地理位置如相距较远,则医疗电气设备外漏导电部分均各自接地;如相距距离较近或统一室内有数台医疗电气设备,应采用共同接地。

      

 图6  IT系统绝缘监测

参考文献

[1 ]杨成德 . 手术室配电及绝缘监视系统的设计与探讨

[2 ]王厚余 . 医院中的电气安全要求 . 建筑电气,1993(4):~7

[3 ]杨成德 . 低压配电系统的接地和接零保护 . 电工技术杂志,2000(7):23~26

[4 ]杨德成 . 医疗电气设备的供电及安全保护设计 . 供用电,2000(5):41~43


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