1、IT系統在醫療場所的應用及絕緣檢測功能擴展江蘇安科瑞陳靜燕江蘇安科瑞電器制造有限公司江蘇江陰214405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)ApplicationofITSysteminMedicalSitesandFunctionExpansionofInsulationMonitorWuEnyuan(ShandongProvinceArchitecturalDesignInstitute,Jinan250001,China)MaMingdong(ChinaArchitectu

2、reDesign&ResearchGroup,Beijing100044,China)XuJun(ShanghaiAcrelLtd.,Shanghai201801,China)AbstractThedefinition,compositionandcharacteristicsofITsystem,theattentionpointsofITsystemusinginmedicalsitesareexpounded.TheexpansionsoftheinsulationmonitoringfunctionsoftheITsystemareintroduced,includingove

3、rloaddetectionofITsystem,temperaturedetectionoftheisolationtransformerofITsystem,thegroundingfaultlocationdetectionofITsystem,aswellastheinsulationmonitoringandthecentralmonitoringsystemforallkindsoftesting.KeywordsITsystemInsulationmonitoringOverloaddetectionTemperaturedetectionoftheisolationtransf

4、ormerFaultlocation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(JGJ16-2008)12.8.6條規

5、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。2IT系統及其特點2.1IT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

6、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1IT系統接地故障示意圖Fig.1ITsystemgroundingfaultdiagram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

7、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/IEC60364-7-710:2002710.53.1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

8、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.2Schematicdiagramofthecompositionofsingle-phaseITsystem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

9、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。2.2IT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.I

10、T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。3IT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

11、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(GB16895.242005/IEC603647710：2002)，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

12、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。Fig.3PowerdistributionschemeinClassIImedicalsite圖中各個手術室和重癥監護室分別采用獨立的IT供電系統，所有的IT系統由手術部與ICU總配電柜通過TN-S系統配電。各IT系統的絕

13、緣監測器及總配電柜內的剩余電流監測設備又通過基于Modbus協議的RS485總線將各個監測信號反饋到手術部的中央監控室內，并由中央控制室的上位機通過中央控制系統軟件進行集中監控。各個IT系統與TN-S系統的運行狀態，都可以顯示在中央監控室的上位機上，方便工作人員對系統進行集中監控與管理。各類手術室和重癥監護室根據各系統容量分別配置單獨的IT系統，主要的醫療儀器、無影燈、多功能吊塔等用電設備須從IT系統中取電。照明燈、觀片燈和電動門等可以不從IT系統取電。圖4為采用醫療隔離電源系統的手術室或ICU配電系統圖。絕緣監測儀時刻監測IT系統的絕緣狀態，并在系統出現故障時給出報警信號，外接的報警與顯示儀

14、通過RS485接口與絕緣監測儀進行實時的數字通信，顯示絕緣監測儀的檢測結果，并在報警時發出聲光報警信號。除了絕緣監測設備外，系統還配置了絕緣故障測試儀和絕緣故障評估儀。絕緣故障測試儀能夠在線查找故障發生的回路，它和絕緣監測儀一起工作，當絕緣監測儀探測到系統絕緣故障后，絕緣故障測試儀立即開始故障定位，由絕緣故障評估儀周期性地送出一個特殊的測試電流，測試電流流經故障部位，由電流互感器探測，并由電子評估儀對故障回路進行評估，評估的結果送報警與顯示儀中顯示。Fig.4PowrdistributionsystemdiagramforoperatingroomorICU醫療IT系統同時還配置了絕緣故障定位

15、設備，在發現系統絕緣故障的同時，能及時定位出現故障的回路，這極大地方便了工作人員了解系統狀態并及時排查故障，從而有效地保證了醫療IT系統的安全性與可靠性。3.2IT系統在醫療場所應用時的注意事項由于醫療場所具有其特殊性，因此在進行醫療IT系統設計時應特別注意以下幾點：a.醫療IT系統必須采用醫療場所供電用隔離變壓器，并應符合國標電力變壓器、電源裝置和類似產品的安全第16部分：醫療場所供電用隔離變壓器的特殊要求的要求。b.為了降低醫療系統對地電容，提高絕緣強度，IT系統的配電箱要盡量安裝在使用場所附近，并盡可能減小系統容量以及系統分支數，盡量縮短系統配電線路的長度。c.對于心臟手術等手術設備與人

16、體心臟直接接觸的手術室，要充分做好防電擊措施。有時候僅靠帶絕緣監測的IT系統是不夠的，還應做好局部等電位聯結，使保護區內所有可導電的部分都處于同一電位水平上。4結語帶有絕緣監測的IT系統能夠為局部場所提供安全、可靠、連續的供電，這是其它系統無法媲美的。因此在一些重要的生產加工場所、醫療場所，以及重要的設備運行場所，可以優先考慮使用IT系統。目前我國還沒有出臺關于IT系統絕緣監測產品方面的規范、標準，國內用于IT系統絕緣監測和故障點定位的產品也為數不多。因此，在期待國家標準盡快出臺的同時，尚需努力開發出各類用于IT系統的絕緣監測設備與故障點定位設備。相信在不久的將來，隨著人們對IT系統的充分認識

17、，IT系統也會得到越來越廣泛的應用。文章來源于：建筑電氣2010年4期。參考文獻1王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗.第二版.北京：中國電力出版社，2007：48-52.2邵建勛.醫用IT系統在醫療場所的應用.信息管理,2008(6):32-39.1、概述隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在手術中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。因此，對于醫院這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。安科瑞醫用IT系統絕緣監測裝置及系統適用于醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房

18、等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。2、醫用隔離電源集中監控器2.1適用環境工作溫度：-10+55儲存溫度：-20+70相對濕度：95%不結露海拔高度：2500m污染等級：級，安裝類別：級2.2主要組成部件名稱詳細參數外形尺寸主要組成部件2.3實體結構圖計算機輸入輸出模塊電源模塊指示燈醫用隔離電源集中監控器500(H)×400(W)×190(D)10TFT彩色觸摸屏內置遠程智能I/O開關電源紅(報警指示)黃(通訊故障指示)綠(運行指示)1：報警指示燈（紅色），系統接收到監控報警信號時指示燈點亮。2：通訊故障指示燈（黃色），系統通訊異常時指示燈亮。3：

19、運行指示燈（綠色），系統正常運行時指示燈點亮。2.4軟件界面醫用隔離電源集中監控器可對安裝于各手術室、心臟監護病房、重癥監護室的絕緣變壓器的運行狀態進行集中的、實時的監測與顯示，監測參量含對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度等；系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，便于及時、直觀地發現IT供電系統的報警地點或區域；醫用隔離電源集中監控器的顯示屏為觸摸顯示方式。軟件可單獨調用某個IT供電系統的監測畫面，并可通過手動選擇該系統隔離變壓器運行的詳細狀態，具有斷線故障檢測功能，如與被測系統連接線斷線故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障等；醫用隔離電源集中監控器還具有報警顯示與記錄功能，

20、可記錄報警發生的時刻、報警類型及報警值等信息，并可支持報警聲音（報警聲音也可屏蔽），方便運維人員分析系統運行的歷史情況，及時排除故障。3、醫療場所的供電解決方案3.1ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統圖為例）方案配置表規格配置隔離變壓器絕緣監測儀直流穩壓電源輸出回路電流互感器斷路器報警與顯示儀GGF-I6GGGF-I6QGGF-I8GGGF-I8QGGF-I6FGGF-I8FAITR6300AITR8000AIM-M100ACLP10-24IT系統：4路、8路等（可根據實際需求定制）AKH-0.66P26（電流規格可根據實際需求定制）AID100/AID120(安裝于

21、情報面板上)3.2手術室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電柜系統圖為例）方案配置表規格GGF-O6GGGF-O6QGGF-O8GGGF-O8QGGF-O6FGGF-O8F配置隔離變壓器雙電源切換裝置絕緣監測儀IT系統直流穩壓電源電流互感器斷路器報警與顯示儀輸出回路TN系統浪涌保護器多功能儀表剩余電流動作保護器電流互感器3.3醫用隔離電源柜醫用隔離電源柜是針對醫療2類場所的供電需求而設計的具有局部IT系統的配電柜，IT系統裝設絕緣監測裝置來監測系統的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；TN-S系統輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產品根據使用場所的不同分為GGF-O系列

22、手術室用隔離電源柜、GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜；根據安裝方式的不同，又可分為落地式、嵌入式和分體式隔離電源柜等。這些產品能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002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GB7251.1-2005/IEC60439-1:1999低壓成套開關設備和控制設備等標準AITR6300可選配置AITR8000可選配置AIM-M100ACLP10-24AKH-0.66P26C65HICBC16/2P、C65HICBC20/2PAID10

23、0/AID120(安裝于情報面板上)8路AC220V1路AC380V、8路AC220VPR2020KA3P+NDTSF1352動作電流30mA（A型）AKH-0.6630I80/53.3.1技術參數技術參數額定電壓額定容量額定電流額定頻率GGF-IXGGGF-IXQ220VACGGF-IXFGGF-OXGGGF-OXQ380V/220VACGGF-OXF3.15kVA/6.3kVA/8kVA/10kVA63/80A50/60Hz8kVA/10kVA配電回路防護等級安裝方式IT系統：4路、8路AC220V(可根據實際需求定制)IP31落地安裝IP31嵌入式安裝IP34D嵌入式安裝IT系統：8路A

24、C220VTNS系統：1路AC380V，8路AC220VIP31落地安裝IP31嵌入式安裝IP34D嵌入式安裝進出線方底部進線，底部出頂部進線，頂部出底部和頂部均有底部進線，底頂部進線，頂底部和頂部均式通訊方式線線進出線部出線部出線有進出線RS485接口，Modbus-RTU協議注：這里的X代表隔離變壓器的容量。3.3.2產品命名規則3.3.3產品外形尺寸3.4產品介紹3.4.1AITR系列隔離變壓器AITR系列隔離變壓器專門用于醫療IT系統，產品鐵芯采用日本進口的硅鋼片疊加而成，損耗很小。繞組與繞組之間采用了雙重絕緣處理，并設計了靜電屏蔽屏，最大程度減少了兩繞組之間的電磁干擾。繞組內安裝了P

25、T100溫度傳感器，可用于監測繞組溫度。變壓器整體采用真空侵漆處理，增加了機械強度并具有抗腐蝕作用。另外，產品還采用了低溫升和低噪聲設計，使其具有很好的溫升性能和很低的噪聲。3.4.1.1命名規則3.4.1.2符合標準GB19212.1-2008/IEC61558-1：2005電力變壓器、電源、電抗器和類似產品的安全第1部分：通用要求和試驗；GB19212.16-2005/IEC61558-2-15：1999電力變壓器、電源裝置和類似產品的安全第16部分：醫療場所供電用隔離變壓器的特殊要求；GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002建筑物電氣裝置第7-710部分：特

26、殊裝置或場所的要求醫療場所。3.4.1.3性能參數額定容量頻率額定輸入電壓輸出電壓沖擊電流(IE)泄漏電流空載輸出電壓(UO)空載輸出電流(IO)短路電壓效率最高環境溫度空載溫升滿負荷溫升耐壓絕緣等級噪聲等級3.4.1.4外形尺寸及選型型號AITR10000AITR8000AITR6300AITR3150容量(VA)10000800063003150外形尺寸(mm)A280280280270B260270250223C370370370370D240240241240E190190175175F11×1811×1811×1811×18總重量(kg)857

27、566493.15kVA/6.3kVA/8kVA/10kVA50/60Hz230V230V/115V<12In<180uA<235V<3%In<3%Un>96%<40<33<764200V/分鐘H<40dB(A)隔離變壓器外形尺寸3.4.2AIM-M100絕緣監測儀AIM-M100絕緣監測儀是一款高性能的絕緣監測裝置，專用于醫療IT系統中，用于監測IT系統對地的絕緣狀態，當系統出現絕緣故障時，能夠及時發出報警信號，提醒工作人員根據實際情況進行處理。產品具有豐富的顯示與報警指示功能，界面友好，操作方便。3.4.2.1產品功能具有對被監測

28、IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度實時監測與故障報警功能；能實時監測與被測系統連線斷線故障、溫度傳感器斷線故障以及功能接地線斷線故障，并在故障發生時給出報警指示；繼電器報警輸出、LED報警指示等多種故障指示功能；采用先進的現場總線通訊技術，與外接報警和顯示儀、上位機管理軟件通訊，可以實時監控IT系統的運行狀況；具有事件記錄功能，能夠記錄報警發生的時間和故障類型，方便操作人員分析系統運行狀況，及時消除故障。3.4.2.2符合標準GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002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；IEC61557-8

29、-2007交流1000V和直流1500V以下低壓配電系統電氣安全防護檢測的試驗、測量或監控設備第8部分：IT系統用絕緣監測裝置。3.4.2.3技術參數輔助電壓AC220V(可波動范溫圍±10%)50/60Hz<8VA10999k0±10%50999k<2s<12V<50uA2.150A550A5級環境度監測熱敏電阻測量范圍報警值范圍PT100-50+2000+2002路繼電器輸出(可編程)AC250V/3A-10+50-20+705%-95%，不結露2500mRS485接口，Modbus-RTU協議(兩路)4kV/3DC30V/3A電源頻率最大功耗絕

30、緣電阻測量范圍相對百分比誤差絕緣報警值范圍監測響應時間測量電壓測量電流負載電流測量范圍報警值范圍測量精度報警輸出方式輸出觸點容量工作溫度存儲溫度相對濕度海拔高度通訊額定沖擊電壓/污染等級EMC電磁兼容和電磁輻射符合IEC61326-2-43.4.2.4外形及安裝尺寸3.4.3報警與顯示儀報警與顯示儀是一款基于MODBUS協議的遠程顯示和聲光報警裝置。能夠顯示監測數據，并在故障時發出聲光報警信號。該裝置可安裝于手術室或重癥監護室內的情報面板上，以便于醫院人員了解隔離電源系統的運行狀況，以及系統出現故障時的故障類型。產品包括AID100和AID120兩個型號，具有不同的安裝方式。3.4.3.1產品功能具有絕緣電阻、變壓負荷率實時顯示功能；可遠程設置絕緣監測儀的報警閾值；采用現場總線通訊技術，可實時獲取絕緣監測儀的監測數據和報警信息；故障時可以聲光報警，按下消音鍵后，聲音關閉，相應的故障指示燈不會熄滅，直到故障解