IT接地系統在醫療場所中的應用

謝泉明

（福州市建筑設計院有限責任公司，福建 福州 350000）

隨著國家的飛速發展，我國經濟和人民生活水平也不斷提高，對電力的需求迅速增加。同時，因斷電、漏電、觸電、電線絕緣等原因造成的火災事故也頻繁發生，對人民的生命和財產安全造成了嚴重威脅。因此，提高系統供電的安全性和可靠性是國家相關標準中的一項重要內容。二級醫療機構應對基礎生命支持系統、手術室患者區域、醫療電氣設備和系統電源電路進行相關優化，使用現如今最科學合理的醫療保健IT系統，提高醫療服務質量和安全水平。IT系統具有泄漏電流小和容錯能力強等優勢。因此，IT系統在醫療設施、地下礦山、化工廠、船舶、化工及交通工程等領域廣泛應用。IT接地系統在醫療場所的應用為眾多的患者和醫護人員建立了科學技術先進、功能齊全，安全可靠的環境，有著非常重要的應用價值。

1 IT系統及其特點

1.1 定義和配置IT系統

IT系統是指在電源中性點不接地系統中,將所有設備的外露可導電部分均經各自的保護線PE分別直接接地，則此系統被稱為IT供電系統。在實際應用中，IT系統通常與TN或TT系統通過使用隔離變壓器進行隔離。當IT接地系統第一次發生單相對地故障時，系統故障電流為兩相故障之和，即對地之間的電容電流。電流額定值太小，不會發生觸電等事故，也不會切斷電源，確保了系統電源供電的連續性。但是，如果在發生問題時不及時解決，將會導致更嚴重的事故發生。如果發生相間短路，應打開過流保護裝置，并暫時停止IT系統的使用，這可以有效避免上面提到的問題。另外，IT系統需要屏障監控功能測試儀，這樣可以為系統提供第一個接地屏障。絕緣監測設備可及時檢測系統是否正常運行，并且提供來自警報設備的警告信號（通常是聲音和視頻），讓工作人員提醒您應加快處理問題，并在因疏忽導致的問題變成負面問題之前解決，以此有效地保證了系統供電的連續性。并且，可以在系統中安裝特殊的故障檢測器，當測試儀檢測到絕緣問題時，裝置激活并發送問題提示。順便說一下，故障檢測器會檢測并排除潛在的故障電路，最后定位并記錄故障位置，從而方便維修人員解決故障問題。

變壓器的輸入、輸出電路不得安裝過載保護。因為一旦系統過載，安全開關會切斷電源。由此可以看出，系統隔離監視器可以在系統過載關鍵設置安裝過載檢測和報警功能，保證供電設備可以正常的連續運行，防止分離變壓器的高溫漂移。另外，隔離監測器還必須實時確定變壓器溫度。如果溫度過高，則會觸發過熱警報，維修負責人此時應對其進行修理。從上面的分析可以看出，這是典型的單相IT系統，其主要部件包括獨立變壓器、隔離監視器、電源變壓器以及相關的外部顯示和報警設備。在系統中，絕緣監測通常安裝在終端配電箱，即現場終端配電箱內，包括系統絕緣材料、系統過熱功能、變壓器溫度檢測功能、故障報告報警和相關指示功能。接著，相應的檢測值由報警顯示裝置顯示出來，包括過載警告功能。報警裝置通常安裝在不顯眼的地方，這也方便了維修人員進行維修工作。另外，用于外部信號和IT系統（如醫院手術室）的顯示設備通常安裝在手術室的智能面板上。

1.2 IT系統特點

（1）即使IT系統只有一個端口連接，IT系統的接地功能也可以由系統與大地之間的電容形成，系統開路具有高阻抗和減少電流的作用。因此，在發生事故時不必立即關閉電源，以免觸電，可以在出現二次接地故障的情況下關閉系統。同時，該系統包括一個可以及時檢測到系統故障的絕緣監視器。系統將絕緣故障及時通知維修團隊，保證維修團隊在第一時間就可以采取維修行動。因此，IT系統是一個持續可靠的供電系統。

（2）IT系統隔離監控。保證實時監控系統、檢測系統、變壓器因溫度過載出現故障，一旦出現故障可以立即向維修人員報告異常情況。因此，IT系統可以減少因過熱和接地引起的電氣火災，這顯著提高了系統的安全性。

（3）在IT系統中，增加電路絕緣電阻與圓形接地電容是提高系統安全性和可靠性的關鍵。因此，系統中分配通道的長度必須設計的盡可能短，減少系統中分配電路的數量。這也大大增加了IT系統的可靠性與安全性。

2 醫療IT系統的選擇

（1）IT系統降低觸電電壓和電力系統漏地電流（有效控制漏入鐵芯），降低受害者觸電的風險。眾所周知，當電子設備在出現故障后會泄漏一部分電流，當漏電流達到一定量時患者就會出現休克，醫學上稱為“微震”。醫療場所的IT接地系統應為國際醫學領域手術室、ICU、CCU和其他關鍵位置中的“中性電力系統”（IEC標準包括“醫療IT系統”和“獨立能源系統”)提供0.5～10kVA的單相電源，隔離變壓器可以防止這些電源電路的漏電流通過地線進入手術室、ICU、CCU等其他醫療設施，減少了對患者安全的潛在威脅。另外，如果接入電網的負載是隔離的（各種醫療電氣設備、配電元件、配電線等）并且沒有與大地充分絕緣。由于IT接地系統的特性，因此泄漏電流不會產生接地回路，只發生微弱的電容泄漏電流，由此可以保護患者免受泄漏電流的傷害。

（2）如果IT接地系統第一次短路可能導致系統開關和保險絲發生故障，這將無法保證供電的可靠性。在醫療場所，專為某些要求較高的二路（或三路）電源設計了TN-S供電模式，為這些場所提供了可以自動切換特定地點的電路系統。但是，如果IT接地系統發生接地絕緣故障時，故障電流會流過電源，從故障點到地面的循環會產生更大的循環。造成故障電流、舊斷路器或保險絲損壞，從而導致醫療場所出現停電。在中性線未接地或絕緣不良的情況下，地線不能形成回路，電容只會發生小量的漏電，對人體不會造成過大的傷害。通過避開斷路器和保險絲來避免觸電危險，確保醫療場所的持續供電，供電系統的運行也會更加安全可靠。

（3）IT接地系統可以減少和避免電流泄漏，安全性更高。

3 IT系統的設計與選擇

3.1 根據相關的國家標準，醫療區域應分為零類、一類、二類標準

（1）第零類。不使用接觸點的區域，如門診、候診室、按摩院等醫療設施。

（2）第一類。醫療設備接觸身體外部或醫療設備的電擊不會影響患者或身體。例如，在醫院和產科護理等高風險環境中的診斷室、X光室等。

（3）第二類。醫療電氣設備因輻射而危及患者生命的醫療設施；例如，急診室、手術室、重癥監護室、心血管影像室、心導管實驗室、早期護理室。

3.2 獲準連接IT系統的電子設備

實時監測電氣設備對患者身體的影響，例如，手術器械和監控患者心臟、大腦和其他內臟器官的設備，并在吸氣器、恒溫箱、透析器、麻醉機、心電監護儀護理設備、多功能手術、電外科、注射泵、注射泵、心肺機、脈搏記錄儀、脈搏壓縮器、起搏器電子心臟裝置、體外循環等設備中使用。

4 IT系統基本配置

4.1 醫用隔離變壓器

系統類型取決于手術室的大小和整個手術的類型，以此計算醫用隔離變壓器所需的具體后備功率容量。中國和國際電工委員會標準決定：“醫療IT系統必須使用單相隔離變壓器。其額定輸出功率應小于0.5kVA”。因此，建議在手術室創建多個分區，關鍵區域遠離變壓器。通用隔離變壓器（單相/三相）有6種規格：3.15kVA、4kVA、5kVA、6.3kVA、8kVA和10kVA。變壓器的初級和次級繞組是獨立繞制的，初級和次級繞組之間有一個屏蔽層，并連接到在單端子中，固定變壓器外殼與鐵芯隔離。變壓器有一個內部溫度傳感器，可以用絕緣監測器進行監測。監控變壓器溫度并觸發過熱警報。

4.2 監測特殊醫學隔離

隔離電氣系統配備絕緣監測器。檢查隔離電氣系統中所有電路的絕緣情況執行實時監控和警報。AMP脈沖是一種新型醫療隔離監護儀測量方式，AMP脈沖測量方式優于傳統上行模式，是最可靠的電壓測量方法。測量額定電壓由微處理器控制，自動適應監控的系統條件，以確保運行可靠性和抗干擾能力，以此適應具有故障因素的電網系統（關鍵逆變器組件、磁通量分量和電磁干擾）。不同頻率的電波適用于醫療電氣設備的監控設計，醫療隔離監護儀的隔離狀態響應值：50～500千歐可調，監視器預期值過大時可從5A調整到50A；120℃以上為變壓器繞組溫度的預警溫度，變壓器負載監視器會指示當前負載與額定負載之間的關系，系統具有多種功能以提高系統的可靠性。并且該系統擁有LED顯示測量結果、LED報警、控制菜單及其POST功能等。

4.3 變壓器負載和溫度監測

在安裝變壓器后，配電線路有一個電流互感器，與醫療隔離變壓器中負載的隔離監視器一起使用進行負載監控。

4.4 外接報警裝置

警報指示器可用于監控電氣系統出現的任何故障，并且可以實現多點報警顯示。可安裝在手術室和護士站、中控室等位置，在出現問題時可以被相關工作人員第一時間發現。警告指示器的安裝數量取決于需要著重進行監控的位置，并且根據需求數量，每個IT接地系統至少配備一份外部報警指示器。報警顯示裝置可并聯多臺外接顯示器，可以在單獨的監視器上同步圖像或數字等數據。

4.5 設備專用電源

內部轉換電源AC230V AC/CC24V外接報警電源，一臺IT接地系統的專用電源最多可為三個外部報警設備進行持續供電。

4.6 絕緣故障檢測系統

多個手術室和重癥監護室需要配備滿足其使用需求的IT接地系統。例如，基本的醫療設備，手術燈等電氣設備必須由IT接地系統供電，由此可以保證醫療IT系統或重癥監護室中的電力分配問題。IT接地系統可通過隔離柵檢測系統進行實時的監控隔離工作，在出現事故或發生故障時會發出警報，外接報警及顯示裝置由實時數字通訊和單獨監控，提供程序絕緣測試結果，并且報警出現時會伴隨著紅色的聲光報警。絕緣故障檢測系統還配備了非易失性電壓表，絕緣故障測試系統可以更精準的跟蹤故障電路。當系統檢測到系統中出現潛在的故障問題時，絕緣故障測試系統立即開始尋找故障點。隨時檢測潛在故障點的運行狀態，并送出特殊的電流進行測試。故障電路帶有絕緣屏障，檢測結果將會發送到警報和設備以供相關工作人員查看。醫療IT接地系統還配備了電子阻斷裝置，當系統絕緣損壞時，隔離故障檢測系統會發現電路出現的故障，幫助維修人員跟蹤故障情況并即使解決出現的故障問題。因此，醫療場所的安全性和可靠性得到了有效保障。

5 在醫療場所中應用IT接地系統的注意事項

在設計IT系統時，應特別注意以下幾點。

（1）醫療場所的IT系統必須使用隔離系統為醫療場所供電，并且符合變壓器和相關國家標準。醫療場所的IT系統必須使用單相變壓器設備，額定輸出容量在0.5kVA以上且不超過是千伏安。電源必須使用單獨的三相變壓器，輸出線電壓為250V以下。

（2）醫療系統接地能力降低。IT接地系統配電箱應在安裝時應量減少系統容量，減少系統中的電路數量，減少系統配電線路的長度。

（3）直接與心臟相連的手術器械應采取適當措施避出現設備免觸電，只應用絕緣監測IT系統是無法保證其安全性的，應將所有可導電部件存放在受保護的區域。

6 結語

現代醫院快速增長的設備數量以及日新月異的技術，對電氣接地安全和供電要求越來越高且事關患者生命安全，IT接地系統的可靠性高、安全性好等特點，大大保障了醫療場所的安全性。但是，現如今的IT接地系統仍有許多不完善的地方，這就要求電氣設計人員在設計過程中加強對IT接地系統的優化，不斷提高醫療場所在使用醫療設備時的安全性，不斷完善對醫療建筑的電氣設計，為患者提供舒適的就診環境和安全可靠的治療條件。