浅谈IT隔离电源系统在医疗场所的应用
【摘要】本文从IT接地系统的原理出发，通过对IT系统的介绍，提出IT系统在医院场所的应用的特点及原理，并通过对医疗场所中手术室的配电系统的设计，阐述IT系统在医院手术室等配电系统的应用方式。
【关键词】IT接地系统；医疗IT系统；手术室配电系统
0 前言
随着社会的发展与科学技术水平的提高，医疗电子设备得到了迅速的发展，越来越多的电子医疗设备被应用于医疗诊治过程中，医院的低压配电系统接地型式一般为TN系统，采用这种接地方式的2类医疗场所内的电子医疗设备对患者的威胁大，需采用局部医疗IT系统来解决这一问题。
1 IT系统
1.1 IT系统接地型式及特点
IT系统：电源端系统的所有带电部分应与地隔离，或系统某一点（一般为中性点）通过足够高的阻抗接地。电气装置的外露可导电部分应被单独或集中地接地，或在满足电击安全防护的条件下集中接到系统的保护接地上。IT系统的电源端不做系统接地，在发生第一次接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路，故障电流为两非故障相对地电容电流的
相量和，故障电流值很小。IT系统因其接地故障电流很小，故障电压很低，不致引发电击、火灾、爆炸等危险，供电连续性和安全性*高。因此适用于不间断供电要求较高和对接地故障电压有严格限制的场所。
2 医疗IT系统
2.1医疗IT系统的特点
对于2类场所的手术室以及中断供电将导致生命危险的场所内的医疗电气设备，规范及标准规定需采用1:1隔离变压器，其配电系统隔离变压器二次侧不接地，即采用IT系统接地方式供电。IT系统供电方式对于2类场所的手术室以及中断供电将导致生命危险的场所内的医疗电气设备有如下特点：，
1）系统单一接地故障电流小，无危险的故障电压
在医院手术室的配电系统中，为了防止在外科手术过程中由于发生手术设备的接地故障而产生的接地故障电流对人体产生的微电击致死情况的发生，一般在手术室配电系统中限制故障电流。采用1:1隔离变压器，二次回路导体不接地，并采用IT系统供电及局部等电位联结就能有效的限制接地故障电流。如图1所示，当手术设备发生接地故障时，故障电流流过的路径为：隔离变压器馈线回路→手术设备外壳→PE线→配电箱内等电位联结线→非故障线路对地电容→隔离变压器首端，由示意图可知故障电流为非故障线路的对地电容
电流，此一小段线路的微量对地电容电流所引起该场所内不同设备的电位差很小。
2）系统电源供电的可靠性高
在医疗IT系统中，不能装设剩余电流保护装置，而需要装设具有声光功能的绝缘检测器。当发生第二故障点尚未发生时采取必要的预防措施，这样就可以保证供电的连续性。
2.2医疗场所局部IT系统设计要求及配电
系统图见表1根据规范及相关要求，手术室配电箱的配电一次系统图设计如图2所示。
3隔离电源监控系统的选型与应用
3.1概述
随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医疗这一特殊场所的电气设计，应严格按照标准和规范进行。安科瑞IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。
3.2应用场所
适用于医院的手术室、各类重症监护室、抢救室、内窥镜室及造影室等医疗二类场所的隔离电源系统的远程监控及自动化。
3.3系统架构
3.4系统功能
安科瑞IT配电监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为各类场所的IT配电系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下：
一次图和现场分布显示
系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查；
实时数据采集与显示
利用安装于各IT配电系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等。
故障
将各IT配电系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音信号可被手动消除。
远程参数设置和查询
通过系统，可根据要求远程调整和设置各IT配电系统中绝缘监测仪的各类参数阈值，也可以任意查看这些参数值。参数包括绝缘值、负载电流值和隔离变压器温度值等。
图形显示功能
系统可以以曲线的形式，显示各IT配电系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。
3.5安科瑞产品功能和技术参数
| 名称 | 型号 | 图片 | 功能 | |
| IT配电监控系统 | GGF-800 |
| 基于触摸屏软件设计，具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能 | |
| 隔离电源柜 | GGF-I |
| 三相进单相出，包含单套隔离电源系统 | |
| GGF-O | 三相进三相、单相出，包含单套或者多套隔离电源系统 | |||
| 绝缘监测仪 | AIM-M10 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障功能；1路继电器、1路RS485通讯、24VDC电源输出 | |
| AIM-M100 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障功能；2路继电器、2路RS485通讯 | ||
| AIM-M200 |
| 绝缘监测，隔离变压器温度监测，负载监测，接线判断及故障功能；2路继电器、1路RS485通讯、1路CAN通讯；支持绝缘故障定位 | ||
| 仪用电源 | ACLP10-24 |
| 为AID系列与显示仪提供24V稳压电源 | |
| HDR-60-24 | 为AIM-M200医疗智能绝缘监测仪、ASG150测试信号发生器、AIL150-4/AIL150-8绝缘故障定位仪和AID200集中与显示仪提供24V稳压电源 | |||
| 与显示仪 | AID10 |
| 出现绝缘故障、过负载、变压器温升过高和接线故障时 | |
| AID120 |
| 具有绝缘电阻、变压器负荷率实时显示功能；可远程设置绝缘监测仪的阈值 | ||
| AID150 |
| 采用RS485通讯，可远程监测*多16套AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200绝缘监测仪和AIM-R100剩余电流监视仪的运行状况，也可以远程设置各类参数和远程启动仪表自检。可实时监测与仪表通讯是否正常，并可记录20条故障记录 | ||
| AID200 |
| 采用CAN通讯，可远程监测*多16套AIM-M200绝缘监测仪的运行状况，也可以远程设置各类参数和远程启动仪表自检。可实时监测与仪表通讯是否正常，并可记录20条故障记录 | ||
| 测试信号发生器 | ASG150 |
| 采用CAN通讯，可与其他设备进行数据交互。当系统出现绝缘故障时，可产生故障定位信号注入系统中，配合故障定位仪定位故障回路。且具有L1,L2断线监测功能及故障所在线指示功能 | |
| 绝缘故障定位仪 | AIL150-4 |
| 采用CAN通讯，可与其他设备进行数据交互。配合测试信号发生器可实现故障定位功能 | *多可定位4个支路 |
| AIL150-8 | *多可定位8个支路 | |||
| 电流互感器 | AKH-0.66P26 |
| 与AIM系列绝缘监测仪配套使用的保护型互感器。*大可测电流为50A，变比为2000:1 | |
| 隔离变压器 | AITR3150 |
| 单相隔离变压器，电压变比为1：1，用于将TN-S系统转换为IT系统 | *大容量为：3150VA |
| AITR5000 | *大容量为：5000VA | |||
| AITR6300 | *大容量为：6300VA | |||
| AITR8000 | *大容量为：8000VA | |||
| AITR10000 | *大容量为：10000VA | |||
| 剩余电流监测仪 | AIM-R100 |
| 12路剩余电流监测，1路继电器输出，事件记录，点阵LCD显示，RS485/ModBUS通讯，范围6mA~1A | |
| 剩余电流互感器 | AKH-0.66/L-20 |
| 与AIM-R100剩余电流监测仪搭配使用的剩余电流互感器 | |
参考文献：
[1]中国航空规划设计研究总院有限公司组编.工业与民用供配电设计手册[M].4版.北京:中国电力出版社,2016:1391-1395.
[2]王厚余.建筑电气装置500问[M].北京:中国电力出版社,2008.1391-1395.
[3]GB/T50065-2011，交流电气装置的接地设计规范[S].
[4]贝钰垠.IT 系统在医疗场所的应用.
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版