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(lǐng)域中，對比IEC標(biāo)準(zhǔn)和以美國為代表的NSPF標(biāo)準(zhǔn)的不同之處，進(jìn)一步理解應(yīng)用與醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護(hù)技術(shù)
關(guān)鍵詞 漏電 絕緣監(jiān)視 IEC標(biāo)準(zhǔn) NSPF 標(biāo)準(zhǔn) 醫(yī)療IT系統(tǒng)
醫(yī)療2類場所是醫(yī)院內(nèi)重要場所，通常指手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室或心臟監(jiān)護(hù)室等，對病人而言是生命攸關(guān)的場所，也是充滿醫(yī)療器械和醫(yī)療電氣設(shè)備的場所，此類場所的漏電保護(hù)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(yīng)用于醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護(hù)技術(shù)，首先對現(xiàn)行相關(guān)的不同標(biāo)準(zhǔn)作一介紹。
1 不同國家醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同標(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)如下：
美國 | NFPA 99 | 瑞士 | MED 4818 |
英國 | BS7671-SGN7.10 (2003) | 匈牙利 | MSZ2040 |
德國 | DIN VDE 710 | 比利時 | TN013 |
法國 | NF C15-211 | 巴西 | NBR13.543 |
荷蘭 | NEN 3134 | 智利 | N.SEG 4EP79 |
意大利 | TC 10 | 加拿大 | CSAZ31.1 |
奧地利 | OVE-EN7 | 日本 | JIS T 1022 |
挪威 | NVE-1991-FEB | 澳大利亞 | AS3003 |
芬蘭 | SFS 4372 | 中國 | GB 16895.24 - 2005 |
西班牙 | UNE20-615-80 | 電工委員會（IEC) | IEC60364-7-710 |
愛爾蘭 | TC 10 |
縱觀上述各國的規(guī)范，主要可以劃分為兩大標(biāo)準(zhǔn)，即以IEC60364-7-710為代表的、監(jiān)視IT系統(tǒng)對地絕緣阻值的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，醫(yī)療2類場所內(nèi)用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設(shè)備，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(yùn)行，盡快找出故障，以便在發(fā)生點(diǎn)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，除了符合絕緣監(jiān)視儀的通用規(guī)范IEC61557-8標(biāo)準(zhǔn)以外，還符合IEC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求：
1.內(nèi)部交內(nèi)阻抗應(yīng)至少為100kΩ；
2.測試電壓不應(yīng)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(yīng)大于1mA；
4.zui遲應(yīng)在絕緣電阻降至50kΩ時發(fā)生信號，應(yīng)配置試驗(yàn)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(gòu)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(yīng)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(guān)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(guān)系如下列公式：
通過測得的測量電流Im ， 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(fù)載電流及各種不同頻率的交流電流的干擾，因此改進(jìn)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。zui近20年由于計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)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(jī)控制，可準(zhǔn)確測量出當(dāng)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(yīng)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(yīng)用方案
醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用的方案如圖4和圖5，方案配置見表1和表2：
圖4 手術(shù)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(hù)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
外形 | 型號 | 規(guī)格 | 單位 | 價格(萬元) |
| GGF-I3.15 | 3.15KVA | 套 | 3.8~5.3 |
GGF-I6.3 | 6.3KVA | 套 | 4.4~5.9 |
GGF-I8 | 8KVA | 套 | 5~7 |
GGF-I10 | 10KVA | 套 | 6.8~9.8 |
不間斷電源 | 可選配，價另報 |
雙電源切換裝置 | 可選配，價另報 |
運(yùn)費(fèi) | 參照物流公司報價 |
備注 | 以上報價含調(diào)試費(fèi)，不含運(yùn)費(fèi)、安裝費(fèi) |
5.2 GGF-O系列手術(shù)室隔離電源柜
外形 | 型號 | 規(guī)格 | 單位 | 價格(萬元) |
| GGF-O6.3 | 6.3KVA | 套 | 6.4~7.9* |
GGF-O8 | 8KVA | 套 | 7~9* |
GGF-O10 | 10KVA | 套 | 8.6~11.6* |
不間斷電源 | 可選配，價另報 |
雙電源切換裝置 | 可選配，價另報 |
運(yùn)費(fèi) | 參照物流公司報價 |
備注 | 以上報價含調(diào)試費(fèi)，不含運(yùn)費(fèi)、安裝費(fèi) |
5.3醫(yī)療IT絕緣監(jiān)測產(chǎn)品
外形 | 名稱 | 型號 | 功能 | 價格 | 可選配及價格（元） |
| 絕緣監(jiān)測儀 | AIM-M100 | IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、負(fù)荷電流、變壓器溫度監(jiān)測 | 15600 | - 雙通訊 +800
- 故障報警輸出+400
- 溫度檢測 +800
- 負(fù)荷檢測 +800
- 集中監(jiān)控配套軟件 +3000
- 斷線檢測 +800
- SOE事件記 +2000
- 自檢功能 +1000
- 支持故障定位功能（僅AIM-M200支持） +2000
|
AIM-M200 | 19600 |
| 直流穩(wěn)壓電源 | ACLP10-24 | 儀表穩(wěn)壓電源 | 300 | / |
報警與顯示儀 | AID100 | 具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率；可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀報警閾值 | | / |
AID120 | | / |
AID200 | 采用CAN通訊，可遠(yuǎn)程顯示和設(shè)置多達(dá)16套絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù)，實(shí)時監(jiān)控通訊是否完好 | 900 | / |
| 電流互感器 | AKH0.66-P26 | 實(shí)時測量變壓器負(fù)荷電流 | 150 | / |
| 測試信號發(fā)生器 | ASG100 | 采用CAN總線技術(shù)，可與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時，可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)L1，L2斷線檢測 | 3780 | / |
| 故障定位（評估）儀 | AIL100-4 | 采用CAN總線技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時，可配合ASG100實(shí)現(xiàn)故障定位功能 | 6050 | / |
AIL100-8 | 8050 | / |
6. 實(shí)際應(yīng)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(yán)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(fù)載（醫(yī)療電器設(shè)備）的距離，距離越長，有線路產(chǎn)生的容性電流越大。美國標(biāo)準(zhǔn)的IT系統(tǒng)隔離變壓器通常于手術(shù)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(shè)備的界限距離。為滿足加拿大更嚴(yán)格的規(guī)范，手術(shù)室的隔離變壓器像吊塔一樣懸于手術(shù)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(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定從變壓器到手術(shù)室敷設(shè)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(shù)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(shù)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(shù)室功能的靈活性。而如若將塑料穿線管至于手術(shù)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(shù)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(shí)用性，又盡量抑制IT系統(tǒng)內(nèi)的容性電流，在IEC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn)中，嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)際應(yīng)用時，一套UPS設(shè)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(jié)語
綜上所述，在醫(yī)療IT 系統(tǒng)領(lǐng)域，IEC規(guī)范具有較強(qiáng)的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)比IEC標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)的難度和成本比IEC標(biāo)準(zhǔn)高。
參考文獻(xiàn)：
[1]醫(yī)療IT 系統(tǒng)的漏電檢測及其應(yīng)用.智能建筑電氣技術(shù)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?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，: :
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