淺談IT隔離電源在低壓配電系統和接地系統中的應用

　更新時間：2023-05-29　點擊量：608

[摘要]本文介紹了低壓配電系統和接地系統的原理和安/全性，分析了低壓配電系統對醫務人員、患者和醫療設備的影響，并提出了保護醫務人員和患者人身安/全、確保醫療設備安/全運行的措施。

【關鍵詞】TN－S；IT；國際電工委員會；剩余電流保護器；總等電位連接；局部等電位連接；IT隔離電源；隔離變壓器

【技術支持唯新：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

0前言

是為患者提供手術和搶救的場所，承擔全院患者的手術和治療任務。的電氣配電系統和接地質量直接影響患者和醫務人員的人身安/全，以及手術過程中醫療設備的正常使用。根據國家有關負荷分級和供電要求的標準，醫院需要是一ji負荷中特別重要的負荷，作為不允許中斷供電的場所。因此，對低壓配電系統的要求很，不僅要保證電氣設備突然故障時不能停電，還要保證患者及相關醫務人員的人身安/全。本研究總結了低壓配電系統和接地系統，重/點分析了兩種系統在的應用。

1低壓配電系統概述

根據國家有關電氣安/全規范的要求，間接接觸保護低壓配電系統主要是指TN－S系統和IT系統［1］。

1.1 TN－S系統

從變電站電源端引出的低壓配電系統為3L＋1N＋1PE線。N線和PE線是分開的。PE線基本不通過電流或電位；只有在接地故障發生時才通過故障電流。因此，電氣設備的暴露導電部分通常對地面幾乎沒有電位，更安/全。

1.2 IT系統

變電站電源端不做系統接地或電阻接地，只做保護接地，用戶端電氣設備接地系統做等電位連接系統。IT系統通常需要使用絕緣監測器（IMD）監測電氣設備的絕緣水平。當接地故障發生時，故障電流很小，因為故障電流沒有返回電源。保護接地的接地電阻R產生的地面故障電壓很低，不會造成電擊事故，也不會切斷電源。但IMD會發出報警信號，提示系統接地故障，術后停電維修。如果不及時維護和排除故障，繼續運行故障，當D二次接地故障變成短路時，這是因為各種醫療設備PE線相互連接，在某些情況下，當d一個醫療設備暴露導電部分接地故障時，接地故障電流通過PE線傳輸到相鄰醫療設備的暴露導電部分，當D二個醫療設備暴露導電部分也發生接地故障時，也就是說，當D二次接地故障發生時，兩臺醫療設備的相線和PE線之間形成短路電流電路，導致設備操作人員發生電擊傷害事故。IT系統演變成TN系統或TT系統。IT系統演變成TN系統或TT系統。電器或剩余電流保護器只能通過電流保護。（RCD）強制切斷電源，導致手術間停電跳閘。IT系統一般不會引出N線，因為當引出N線時，IT系統會發生單相接地故障，相間對地電壓會升到380 V，N線對地電壓為220 V，導致醫療設備絕緣損壞；醫務人員直接或間接接觸的預期接觸電壓可達380 V，電擊死亡的風險越來越大［2］。不能提供220，因為N線沒有引出。限制了V電源電壓的應用。主要適用于對供電要求的地方。如醫院、重癥監護病房等（ICU）等待系統短路導致停電危及患者生命安/全的場所。

2接地系統概述

接地系統包括總等電位連接和局部等電位連接。總等電位連接是通過進線配電箱旁邊的接地母排連接下級配電箱的PE線、建筑物的金屬結構和接地裝置，形成大型接地系統。局部等電位連接是在局部場所連接各可導電部件，也可連接很近的PE線、金屬管道和建筑金屬構件，形成局部接地系統。當單相接地故障發生時，局部等電位連接可以進一步降低接地電阻，進一步降低接觸電壓，這是局部等電位連接的優點。

3低壓配電系統和接地系統的應用

根據國際電工委員會的標準，醫療場所根據醫療電氣設備與人體接觸的情況、停電的危險程度和允許間歇供電時間分為0、1、2類［3］。可用于心臟手術的醫療設備或中斷電源會導致生命危險的醫療設備。是兩種需要IT系統或TN的地方－TNS系統不允許使用－C系統。

上述IT系統在d一次接地故障時不切斷電源或電擊事故，只通過絕緣監測器發出報警信號。d一次接地故障時，保護電器的動作特性應符合以下公式：

RA Id≤50V

RA—暴露可導電部分的接地電阻（Ω）；Id—當d一次接地故障發生時，W故障電流可以忽略相線和暴露導電部分的阻抗（A）。

為滿足上述公式的要求，應降低接地極的接地電阻RA，或減少設備對地面的正常泄漏電流，限制線路總長度［4］。因此，當d一次接地故障發生時，接觸電壓將控制在50 V以下，對醫護人員和手術患者進行現場操作是安/全的。根據國家電氣安/全相關規范和標準，在干燥環境下發生接地故障時，不允許預期接觸電壓＞50 V，潮濕環境下≤25 V，水下環境≤12 V。在IT系統故障狀態下，*允許不停電的接觸電壓只能是50 V，聯系醫護人員＞50 V可能有觸電危險。

IT系統用于的進線配電箱，但220用于監護儀、呼吸機、麻醉機等醫療設備 V的電壓應為380／220 V變壓器，該變壓器不僅可以改變電壓，而且具有安/全隔離的效果。其容量≥0.5 kVA，但≤10 kVA。IT系統在隔離變壓器后進行局部等電位連接。在與局部等電位連接后，醫療設備的PE線仍與醫院TN相連－C－S系統或TN－S系統的PE線連接，但不能單獨接地，以免重復接地錯誤。因為如果在其他地方發生單相接地短路，當接地故障電流通過PE線傳輸到正常使用的醫療設備上的暴露導電部分時，當地等電位連接面上的醫療設備和地面電位立即增加。與設備與地面之間無電位差相比，手術臺上的患者和相鄰操作醫療設備的醫務人員免受電擊傷害。如果重復接地，由于局部等電位連接與地面“0"電位之間的電位差，對人員的人身安/全非常不利。由于兩個接地系統之間可能存在電位差，通過其他PE線傳輸的雜散電流會沖進監護儀、呼吸機、麻醉機等精/密醫療設備，干擾設備的各種參數，甚至突破精/密電路板。

TN用于的總進線配電箱－S系統，即3L＋1N＋1PE的接線方式。但IEC規定了與手術臺周圍的水平距離1.5 m，度為2.5 m內被稱為患者環境。圍繞患者環境的手術臺相鄰懸臂吊塔應采用局部醫療IT系統供電。懸臂吊塔上的插座主要用于維持生命或手術的醫療設備。使用1：1變比單相隔離變壓器通過懸臂吊塔插座為生命支持醫療設備供電，連接當地醫療IT系統中的所有醫療設備、隔離變壓器PE線端子和進線配電箱PE線端子，確保當地患者環境在當地等電位連接的保護范圍內。在等電位連接系統中，局部等電位連接端子板、插座PE線端子、醫療設備PE線端子、設備外可導電部件的電阻總和≤0.2Ω，使整個接地系統的電位差接近相等。

應在適當的位置安裝IT系統絕緣監測的聲光信號，以便醫務人員在手術過程中進行監測。不同顏色的燈應顯示系統的不同絕緣狀態。當絕緣電阻下降時，*下降到50 kΩ應發出信號。故障排除前不允許切斷，聲信號允許中止，但燈信號不得切斷。

在實際工程中，TN也可以在同一設計－S系統和IT系統插座，懸臂吊塔由IT系統供電，墻壁由TN供電－S系統供電。但要嚴格區分和標記，防止相關醫療設備混插。呼吸機、麻醉機、監護儀、手術無影燈等醫療設備需要使用IT系統插座，以確保電氣設備在接地故障時不會跳閘。TN可用于其他手術輔助醫療設備－S系統插座。每個系統都有自己的過電流保護裝置和剩余電流保護器，以避免TN－過電流保護裝置或剩余電流保護器在S系統接地故障時跳閘，影響IT系統。單獨設計的優點是降低隔離變壓器的容量和加熱，提隔離變壓器的使用壽命，使隔離變壓器能夠更好地服務于IT系統。

4.隔離電源監控系統的選擇和應用

4.1概述

隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對患者的威脅越來越大，尤其是那些生命危險的地方。各種電極和傳感器直接插入手術或麻醉狀態下的人體，微小的漏電流可能導致患者觸電。此外，一些醫療設備用于維持重癥患者的生命。一旦設備停電，也會對患者的生命構成威脅。因此，醫療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IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院，ICU(CCU)對病房等重要場所進行監測，可為此類場所提供安/全、連續、可靠的供電解決方案。

4.2應用場所

遠程監控和自動化適用于醫院、各類、搶救室、內窺鏡室、造影室等醫療二級場所的醫療隔離電源系統。

4.3系統架構