醫用隔離電源柜的設計與應用

陳日鋮 / 江中偉 / 胡海霞

1.浙江省現代建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310007

2.杭州市城鄉建設設計院有限公司，浙江 杭州 310004

3.上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

考慮微電擊的危險和供電的持續性，不重要的供電回路可以采用TN或TT系統，重要的回路則必須采用IT系統供電，例如用于維持生命的、外科手術和其他位于“患者區域”內的醫療電氣設備和系統的供電回路。

表1 醫療場所的類別和級別劃

0 引言

在醫院的供電系統中，對手術室、重癥監護室這類重要的場所（2類醫療場所）的供電，不僅要保證供電的可靠性，還要保證供電的安全性。為此，國家標準GB16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《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》和JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》中明確規定了這類醫療場所要采用可靠性和安全性較高的局部IT系統供電，并且系統中要裝絕緣監測裝置，實時的監測系統的絕緣情況。

1 醫療場所分類及其供電要求

根據國家標準GB16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置7-710部分：特殊裝置或場所的要求 醫療場所》，對醫療場所分為了3種類別（表1），0類、1類和2類場所。0類場所是指不需要和患者身體進行接觸的場所：例如門診室和按摩室等。1類醫療場所是指醫療設備的接觸部件接觸軀體外部或者醫療設備的斷電不會對病人產生危害的場所例如病房和產房等。2類場所是指需要和病人體內進行接觸，并且斷電則有可能導致重大醫療事故的場所，例如潔凈手術室、ICU/CCU病房等。該場所必須充分

2 GGF系列醫用隔離電源柜的特點和應用

圖1 GGF系列醫用隔離電源柜

安科瑞醫療IT系統隔離電源柜（見圖1），通過內部AITR系列的隔離變壓器，將TN-S或TT系統變成IT系統，并根據需求輸出多個支路，以給手術室或ICU/CCU病房不同設備提供電源。由于AITR系列隔離變壓器的繞組之間，以及各繞組與鐵芯之間都采用了加強絕緣處理，使得變壓器的絕緣強度遠遠高于國內外同類產品，另外變壓器采用H級的絕緣材料，變壓器的溫升低。因而能可靠保障IT系統與TN或TT系統之間的安全隔離要求；IT系統安裝了安科瑞絕緣監測儀AIM-M100,能夠同時對IT系統對地的絕緣狀況、隔離變壓器的溫升，以及隔離變壓器的負載情況進行實時監測，從而能很好的保證IT系統供電的安全性和可靠性。

安科瑞GGF系列醫用隔離電源柜分為用于潔凈手術室隔離電源柜（GGF-O系列）和ICU/CCU重癥監護室隔離電源柜（GGF-I系列）。

GGF-O8醫用隔離電源柜的系統圖（以8kVA為例）如下：

圖2 潔凈手術室隔離電源系統圖

在圖2系統圖中，因為2類場所對供電的可持續性要求很高，在GB16895.24-2005 《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》中明確規定了醫療2類場所的雙電源自動轉換時間需小于0.5s。所以根據現場安裝的需求，可以安置雙電源自動切換裝置，其中一路連接專線供給的正常工作電源，另一路則為備用的應急電源。如果醫院現場具有手術室樓層配電柜，則隔離電源柜中可以不裝雙電源自動轉換裝置，可以直接從手術室樓層配電柜專線接入。在配電柜中通過Interpact INS負荷開關可以帶電分斷整個配電系統的電源。ADL3000多功能電能表可以對整個手術室的電壓電流進行實時的顯示。在進線處也安裝了電涌保護器，可以起到對雷擊浪涌的保護。配電柜配電系統中分為TN-S系統和IT系統，其中TN-S系統主要給潔凈手術室中非重要回路用電設備提供電源，并且在每條饋出回路中設置動作電流為30mA的漏電保護器提供接地故障保護；在回路中一路可以提供給潔凈手術室的無影燈電源，因無影燈一般內置隔離變壓器和絕緣監測裝置，則不需要增加漏電保護器；另外有一路提供AC380V的電源，主要供給潔凈手術室的三相用電設備，例如CT和MR等。其他的八路單相電源供給手術室的非重要用電設備，例如觀片燈、書寫臺、電動門和手術臺等電源。手術室重要回路則需要采用IT系統供電。根據現場的需求可以在IT系統的隔離變壓器之前接入在線式UPS，提供不間斷電源。當TN-S系統通過隔離變壓器，成為IT配電系統形式。在IT系統中，安裝了AIM-M100絕緣監測儀，主要對IT系統的系統對地電阻、變壓器的負荷電流和變壓器的初次級繞組溫度進行實時的測量。其中，測量變壓器的負荷電流和繞組溫度需要通過安裝在配電柜內部AKH0.66-P26型電流互感器和內置在隔離變壓器初次級的PT100熱敏電阻來測量的。另外通過安裝在中央控制面板上的AID100外接報警與顯示儀，醫護人員可以方便的查看手術室內部的系統運行情況。AID100外接報警與顯示儀的低壓直流電源是通過內置在配電柜中的ACLP10-24儀用電源來提供，并且通過基于Modbus協議的RS485總線和主機絕緣監測儀進行相互通訊。根據潔凈手術室重要回路對配電要求的特殊性，需要在每條饋出回路中放置C65H型斷路器，其具有短路保護不帶過載保護功能，可以最大限度的減少斷電、停電這類的電氣事故。重要的配電回路主要給手術室的墻壁插座（供醫療用電設備使用）、吊塔電源和中央控制面板電源等回路提供電源。

其中GGF-O系列醫用隔離電源柜的參數見表2。

表2 GGF-O系列醫用隔離電源柜技術參數

GGF-I系列隔離電源柜主要用于ICU/CCU重癥監護室的供電系統，在系統圖中（圖3以6.3kVA為例）采用單獨IT 系統給每個床位的吊塔提供電源。根據醫療現場對不間斷電源的要求，在變壓器總進線端預置接口，方便接入在線式UPS。重癥監護室里的電源需求主要集中在吊塔電源上，一般一個病床的吊塔電源容量在2000W左右，這樣就可以根據床位的多少來設置變壓器的容量和隔離電源系統的套數。在每條饋出回路中也增加了C65H型斷路器，可以起到短路保護不帶過載保護的功能。

其中GGF-I系列醫用隔離電源柜的參數見表3。

采用IT系統的潔凈手術室和ICU/CCU重癥監護室都需要有獨立的隔離電源系統。醫療場所采用圖4的配電方式：從圖中可以看出各個手術室和重癥監護室采用手術部與ICU總配電柜進行供電。各配電柜通過基于Modbus協議的RS485總線把系統的監測信息傳輸給醫院的中央監控系統，這樣每個2類場所的系統運行數據都可以在中央監控系統的上位機軟件進行實時的管理。方便工作人員對監控系統進行集中監控和管理。

圖3 重癥監護室隔離電源系統圖

3 GGF系列醫用隔離電源柜應用注意事項

電氣參數變壓器額定容量（kVA） 3.15/6.3/8/10額定電流（A） 14/32/40/45額定工作電壓（V AC） 220額定頻率（Hz） 50額定短時耐受電流（kA/s） 6機械參數機械尺寸（W×H×D mm） 600×1500×400防護等級 IP31安裝方式 落地進出線方式 底部相關配置IT系統 有TN-s系統 無隔離變壓器 有UPS 可選絕緣監測裝置 有柜門 有

1）為了降低醫療系統對地電容，醫用隔離電源柜應盡量放在使用場所附近，并且盡可能減少系統的容量，使用較少的系統配電回路支數，盡量縮短系統的配電線路長度。

2）對于進行人體心臟手術或者與人體內部接觸的手術室，要充分做好防止觸電的措施。僅靠帶絕緣監測的IT系統是遠遠不夠的，還要做好局部等電位聯結，這樣使得保護區伸臂范圍以內所有可導電部分都處于同一電位水平上。

4 結 語

隨著醫院設施逐步的現代化及設計人性化要求，帶有絕緣監測裝置的IT配電系統將更加普遍地應用于醫療場所，相應的也需要根據不同的醫療場所設計不同的配電系統解決方案，滿足市場需求。特別是醫療2類場所，對配電系統的安全性和可靠性將有更高要求，因此開發這些場所的配電系統具有很好地現實意義。

[1] 中國建筑標準設計研究院.08SD706-2 醫療場所電氣設計與設備安裝[S].北京：中國建筑標準設計研究院，2009.

[2] 王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝與檢驗（2版）[M].北京：中國電力出版社，2007.