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(yī)療IT系統(tǒng)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(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術

    醫(yī)療2類場所是醫(yī)院內(nèi)重要場所，通常指手術室、重癥監(jiān)護室或心臟監(jiān)護室等，對病人而言是生命攸關的場所，也是充滿醫(yī)療器械和醫(yī)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(tǒng)供電。為了更好地理解應用于醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術，首先對現(xiàn)行相關的不同國際標準作一介紹。

    1 不同國家醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同標準

    在醫(yī)療2類場所采用醫(yī)療IT 系統(tǒng)的主要國家及其國家標準如下：

    縱觀上述各國的規(guī)范，主要可以劃分為兩大標準，即以IEC60364-7-710為代表的、監(jiān)視IT系統(tǒng)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(jiān)視IT 系統(tǒng)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(yī)療智能絕緣監(jiān)視儀

    IEC60364 標準規(guī)定，醫(yī)療2類場所內(nèi)用于維持生命或外科手術的醫(yī)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(jiān)視儀的IT 電源系統(tǒng)。

圖1 安科瑞醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀

    醫(yī)療智能絕緣監(jiān)視儀安裝在IT 系統(tǒng)和大地之間，IT系統(tǒng)發(fā)生接地時，絕緣監(jiān)視儀立刻發(fā)出報警信號，通知操作人員系統(tǒng)已經(jīng)帶故障運行，必須盡快找出故障，以便在發(fā)生第二點接地之前排除故障。對于醫(yī)療2類場所的IT系統(tǒng)內(nèi)安裝的絕緣監(jiān)視儀，除了必須符合絕緣監(jiān)視儀的通用規(guī)范IEC61557-8標準以外，還必須符合IEC60364-7-710標準的特殊要求：

    1.內(nèi)部交內(nèi)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(fā)生信號，應配置試驗此功能的器具；

    5.絕緣監(jiān)測器在接地中斷或電氣線路中斷時發(fā)出信號。

    3.絕緣監(jiān)視儀（IMD）的測量原理

    通常絕緣監(jiān)視儀的測量原理如圖1所示。

圖2 絕緣監(jiān)測儀的測量原理

    AIM-M100醫(yī)療絕緣監(jiān)視儀通過內(nèi)部的耦合電阻RA連接到被監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)。絕緣監(jiān)視儀內(nèi)部的信號源G發(fā)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(jiān)視系統(tǒng)和大地（PE線）之間，該測量電壓經(jīng)過外部的IT系統(tǒng)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(nèi)的測量電流Im得出被監(jiān)視系統(tǒng)對地的總絕緣阻值。

    傳統(tǒng)的應用與測量交流系統(tǒng)對地絕緣阻值的絕緣監(jiān)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(jiān)視儀送出一直流測量電壓信號，通過系統(tǒng)絕緣電阻產(chǎn)生的測量電流Im和系統(tǒng)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(tǒng)對地的絕緣阻值Rf。

    但是，該測量方法容易受到被監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)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(jiān)視儀采用疊加脈沖測量電壓的方法檢測IT系統(tǒng)的對地絕緣阻值。最近20年由于計算機技術突飛猛進的發(fā)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(tǒng)的絕緣電阻。該測量信號的幅度和頻率等參數(shù)由單片機控制，可準確測量出當前系統(tǒng)的絕緣電阻和系統(tǒng)電容。通過在各地醫(yī)院的廣泛應用，證明是一種可靠的在線絕緣測量方法。

    4. 醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀在醫(yī)療2類場所的應用方案

   醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀在實際現(xiàn)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(tǒng)解決方案圖

    方案配置表

表2 重癥監(jiān)護室隔離電源系統(tǒng)方案配置

    5 主要產(chǎn)品及電源柜的報價方案

    為了方便廣大客戶對安科瑞產(chǎn)品的選擇，現(xiàn)列出產(chǎn)品報價，如下表所示：

    5.1 GGF-I系列ICU/CCU病房隔離電源柜

    5.2 GGF-O系列手術室隔離電源柜

    5.3醫(yī)療IT絕緣監(jiān)測產(chǎn)品

    6. 實際應用中的一些優(yōu)化措施

    1.醫(yī)療IT系統(tǒng)的隔離變壓器放置的位置沒有嚴格的規(guī)定。隔離變壓器放置的位置決定了從變壓器到系統(tǒng)負載（醫(yī)療電器設備）的距離，距離越長，有線路產(chǎn)生的容性電流越大。美國標準的IT系統(tǒng)隔離變壓器通常于手術室內(nèi)部墻壁嵌入式安裝，以縮短從變壓器到醫(yī)療電器設備的界限距離。為滿足加拿大更嚴格的規(guī)范，手術室的隔離變壓器像吊塔一樣懸于手術床上方，其目的同樣是為了減少容性漏電流。在澳大利亞和日本的標準中，規(guī)定從變壓器到手術室敷設的電纜不允許使用金屬穿線管，也是為了同樣的目的。不管將變壓器至于手術室內(nèi)部、不管是嵌入式還是懸掛式安裝，都有礙于滿足手術室的空氣潔凈要求；同時變壓器的容量也不能太大，這也限制了手術室功能的靈活性。而如若將塑料穿線管至于手術室的吊頂內(nèi)，會降低電氣安裝的可靠性。而IEC規(guī)范規(guī)定，IT 系統(tǒng)隔離變壓器可以至于手術室之外，這就大大降低了電氣安裝的難度，同時對變壓器的散熱也十分有利。

    2. 為了既照顧到IEC規(guī)范的實用性，又盡量抑制IT系統(tǒng)內(nèi)的容性電流，在IEC60364-7-710標準中，嚴格規(guī)定了隔離變壓器的容量不得大于10kVA，這樣可以在一定程度上防止使用很長很多線路的醫(yī)療IT系統(tǒng)。

    3. IEC標準的隔離變壓器有相對較低的浪涌電流，降低了對IT系統(tǒng)前級的電源自動切換裝置的要求。IEC61558-2-15標準對隔離變壓器的規(guī)范，符合該規(guī)范的隔離變壓器與美國標準的相對體積較小，噪聲水平低，浪涌電流在額定電流的12倍以下，較小的浪涌電流無疑對與隔離變壓器的初級連接的UPS的要求降低了。而美國標準的隔離變壓器為了滿足低水平的對地漏電流的要求，隔離變壓器常常具有較高的噪聲，浪涌電流常常在額定電流的20倍左右。在實際應用時，一套UPS設備常常連接了多臺隔離變壓器，這樣隔離變壓器的浪涌電流水平越高，UPS后備電源的造價也越高。

    7.結語

    綜上所述，在醫(yī)療IT 系統(tǒng)領域，IEC規(guī)范具有較強的實用性，因而在世界范圍內(nèi)被廣泛接受并采用。以美國為代表的NSPF標準比IEC標準更嚴格，實施該標準的難度和成本比IEC標準高。

    參考文獻：

    [1]醫(yī)療IT 系統(tǒng)的漏電檢測及其應用.智能建筑電氣技術2010.3

    [2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電<