淺析IT隔離電源系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電中的應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定   201801

【摘要】目前，為了進(jìn)一步提高我國醫(yī)療技術(shù)水平，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)化技術(shù)在其中的有效應(yīng)用。特別是其在醫(yī)療電氣設(shè)備運(yùn)行中的有效應(yīng)用，能夠在提高診斷準(zhǔn)確性的同時，保證醫(yī)院用電的安全性?；诖?，本文對IT系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能夠提高醫(yī)院用電的可靠性。

【關(guān)鍵詞】IT系統(tǒng)；醫(yī)院；安全用電

0　引言

新時期，IT系統(tǒng)由于自身具有非常強(qiáng)的自動化特點(diǎn)，所以其在醫(yī)院安全用電中得到了有效應(yīng)用。這種系統(tǒng)可以有效地降低醫(yī)護(hù)人員和患者被電擊灼傷以及危及生命等情況的發(fā)生。這就需要在醫(yī)院重點(diǎn)科室中科學(xué)地設(shè)置IT系統(tǒng)，保證整體的規(guī)范性，從而為醫(yī)院在社會中的穩(wěn)定發(fā)展提供條件。

1　發(fā)展背景

現(xiàn)如今，為了保證IT系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，要從醫(yī)療設(shè)備的具體應(yīng)用情況出發(fā)，對其進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，對相鄰的用電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)配置。在醫(yī)療場所局部也要設(shè)置IT系統(tǒng)，主要是為保證變壓器供電的穩(wěn)定性，并且每個房間都需要科學(xué)配置絕緣故障監(jiān)測裝置，保證試驗(yàn)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。由于醫(yī)療IT變壓器的作用效果比較好，所以相關(guān)技術(shù)人員要從醫(yī)院監(jiān)測裝置的實(shí)際情況出發(fā)，對IT系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)配置，保證醫(yī)院用電的安全性 [1] 。現(xiàn)如今，相關(guān)學(xué)者在對我國醫(yī)療IT系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)其主要以220V為主。主要是因?yàn)樾g(shù)室接觸的設(shè)備負(fù)荷不大，220V可以在滿足用電需求的同時，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免在單相接地時出現(xiàn)故障問題。由于此設(shè)備和線纜在運(yùn)行中會出現(xiàn)耐壓和安全問題，所以在對當(dāng)前的醫(yī)療場所配電系統(tǒng)進(jìn)行分析時，要從IT系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合醫(yī)院用電的具體情況，實(shí)現(xiàn)對TN-S配電系統(tǒng)的科學(xué)配置，從而為IT系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供條件，保證醫(yī)院用電的安全性。

2　醫(yī)療IT系統(tǒng)構(gòu)成

首先是對隔離變壓器進(jìn)行科學(xué)配置，對隔離變壓器進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析溫度傳感器的特點(diǎn)。由于此設(shè)備可以對溫度信號進(jìn)行有效傳遞，主要是將其傳遞到絕緣監(jiān)測系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。同時，絕緣監(jiān)測系統(tǒng)也是其中的主要組成部分。這種絕緣監(jiān)測系統(tǒng)主要有報(bào)警顯示儀和電流互感器，可以對故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。最后是報(bào)警單元，可以與絕緣監(jiān)視儀之間進(jìn)行通信，可以在絕緣故障的時候，及時發(fā)出聲光報(bào)警，進(jìn)而保證醫(yī)療用電的安全性。

3　IT系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電中的重要性

現(xiàn)階段，以前的醫(yī)院用電方式已經(jīng)不能滿足相關(guān)設(shè)備發(fā)展的要求了。再加上，醫(yī)院中的用電設(shè)備比較多，如果不對其相關(guān)用電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，就會對設(shè)備的安全運(yùn)行帶來影響。然而，IT系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電中的有效應(yīng)用，不僅可以降低觸電電壓，還能夠預(yù)防漏電流的發(fā)生，將人身觸電危險降到最小。如果當(dāng)用電設(shè)備對人體的心臟漏電已經(jīng)達(dá)到了10μA，就會導(dǎo)致患者在治療中觸電身亡，在醫(yī)學(xué)上將其稱為“微電擊"。但是，如果一直選擇民用中的RCD、ELCB等設(shè)備，就會對斷路器的安全運(yùn)行帶來影響，不能滿足我國醫(yī)療發(fā)展的要求?，F(xiàn)階段，國際上結(jié)合醫(yī)療手術(shù)室和CCU等重要場所的實(shí)際用電情況，分析了中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保證供電的安全性。這個時候可以通過單相0.5～10kVA的隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性供電，主要是為了防止醫(yī)院設(shè)備中的其它供電回路觸發(fā)漏電流問題，避免對患者的生命安全帶來威脅。

如果IT系統(tǒng)的電源系統(tǒng)中，已經(jīng)接到了負(fù)載，如醫(yī)療電氣設(shè)備等，就會出現(xiàn)絕緣故障，導(dǎo)致電源端不能有效接地。這就需要從IT系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，加強(qiáng)其在醫(yī)療用電設(shè)備中的有效應(yīng)用，預(yù)防漏電流等情況的發(fā)生，加強(qiáng)對患者的保護(hù)。當(dāng)IT系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)第一個對地漏電故障時，其并不會導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)斷路器問題，或者是熔斷器動作，在此基礎(chǔ)上保證電源供電的穩(wěn)定性和可靠性 [2] 。

由于我國醫(yī)療中的相關(guān)設(shè)備比較多，并且某些場所對供電的持續(xù)性要求也非常高，所以在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要將其設(shè)置為兩路，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)之間的自動切換，避免用電設(shè)備在特殊場所中出現(xiàn)供電問題，保證供電的連續(xù)性。如果其負(fù)載端出現(xiàn)了絕緣故障，這個時候故障電流就會經(jīng)過電源的中性點(diǎn)，構(gòu)成回路，進(jìn)而形成比較大的故障電流。這就需要加強(qiáng)IT系統(tǒng)在局部特殊場所的有效應(yīng)用，在應(yīng)用IT配電系統(tǒng)時，要注意電源中性點(diǎn)不接地，當(dāng)其中的負(fù)載端出現(xiàn)絕緣故障時，其并不能構(gòu)成回路，只會出現(xiàn)一個小的容性漏電，并不會對人的身體健康帶來影響，進(jìn)而為醫(yī)療場所供電的持續(xù)性提供保障。

4　IT系統(tǒng)特點(diǎn)

要想保證IT系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，需要從IT系統(tǒng)的作用機(jī)制出發(fā)，分析其特點(diǎn)，保證電源端無接地接觸的安全性，為中性線的穩(wěn)定運(yùn)行提供條件。在單相接地故障的情況下，IT系統(tǒng)不僅可以更加穩(wěn)定地運(yùn)行，還要保證電流回路的可靠性，降低接地故障中的電流，在此基礎(chǔ)上保證供電的連續(xù)性。其次，IT系統(tǒng)自身的預(yù)防性和修復(fù)性等是非常強(qiáng)的。如果絕緣下降，但是沒有出現(xiàn)接地故障，則要通過監(jiān)測供電線路，對絕緣變化的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，并且在一次接地故障發(fā)生前，此系統(tǒng)可以及時對其中的隱患進(jìn)行有效處理。即便上一次接地故障的隱患沒有處理，其在發(fā)生后也不會對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響。但是，當(dāng)出現(xiàn)二次接地故障時，操作人員要及時切斷供電電源。這就需要相關(guān)的技術(shù)要在二次接地故障發(fā)生前，對相關(guān)性高的故障進(jìn)行處理，確保故障點(diǎn)和電壓的穩(wěn)定，避免故障電流對人員的身體健康帶來傷害 [3] 。

在對IT系統(tǒng)中的故障電壓進(jìn)行計(jì)算時，可以參見GB/T16895.10-2010中的低壓電氣裝置，加強(qiáng)對安全防護(hù)電壓設(shè)備的科學(xué)配置，避免IT系統(tǒng)在運(yùn)行中受到電磁等因素的干擾。相關(guān)學(xué)者在對IT系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)其與常見的TN不同，主要是因?yàn)镮T系統(tǒng)可以對地漏電流進(jìn)行綜合性監(jiān)測。保證IT系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，加強(qiáng)對漏電繼電器的安全應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)療場所IT系統(tǒng)中常用絕緣監(jiān)測器的安裝，為醫(yī)院用電的安全性提供保障。

5　IT系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，各種先進(jìn)技術(shù)在醫(yī)療IT系統(tǒng)中得到了有效應(yīng)用。尤其是IT系統(tǒng)在醫(yī)院用電中的有效應(yīng)用，不僅可以保證其穩(wěn)定運(yùn)行，還可以減少用電故障的發(fā)生。醫(yī)院在具體的發(fā)展中，由于其自身的職能具有一定的特殊性，所以其配電方式也比較特殊，如外科手術(shù)室等，都需要加強(qiáng)對IT系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用，保證配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性配電。在對IT系統(tǒng)進(jìn)行安裝時，要結(jié)合相關(guān)的規(guī)章制度對醫(yī)療場所進(jìn)行科學(xué)劃分，主要將其分為了0類場所、1類場所和2類場所，不同場所的用電配置是不同的。一般情況下，0類和1類場所并不應(yīng)用和病人直接接觸的醫(yī)療設(shè)備，或者是所應(yīng)用的設(shè)備在斷電后也不會對患者的身體健康造成影響。因此，需要加強(qiáng)對TN-S系統(tǒng)的有效應(yīng)用，并且還要科學(xué)配置剩余的電流動作保護(hù)器，等到其發(fā)生接地故障時，需要及時斷開故障回路。在此過程中，操作技術(shù)人員要對剩余電流監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行科學(xué)配置，保證監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證各回路泄漏電流值正常，避免出現(xiàn)其它的意外情況。同時，在保護(hù)設(shè)備動作前，IT系統(tǒng)一般會發(fā)出報(bào)警信號，預(yù)防回路出現(xiàn)斷電。2類醫(yī)療場所中的設(shè)備在運(yùn)行中一般會出現(xiàn)斷電和接地故障問題，如果不及時對其中的故障進(jìn)行處理，就會對病人的生命安全帶來威脅。這就需要結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，為此類場所的穩(wěn)定運(yùn)行提供條件，科學(xué)設(shè)置醫(yī)療IT系統(tǒng)，為系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性提供保障。在對2類醫(yī)療場所中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)其中主要包括手術(shù)室和各類重癥監(jiān)護(hù)室等 [4] 。因此，在每個房間中要科學(xué)配有獨(dú)立的設(shè)備和隔離電源系統(tǒng)。主要結(jié)合各個手術(shù)室以及重癥監(jiān)護(hù)室中的相關(guān)情況，加強(qiáng)對獨(dú)立IT供電系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)置。在此過程中，IT系統(tǒng)在手術(shù)部和ICU總配電柜中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對TN-S系統(tǒng)的科學(xué)配置，保證配電的安全性。部分學(xué)者在對IT系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測器和總配電柜的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，需要加強(qiáng)對剩余電流監(jiān)測設(shè)備的優(yōu)化，在Modbus協(xié)議基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對RS485總線的有效設(shè)計(jì)。在此過程中，將各個監(jiān)測信號更加全面地反饋到手術(shù)部的監(jiān)控室中，幫助操作人員及時發(fā)現(xiàn)其中的問題，實(shí)現(xiàn)對中央控制室中上位機(jī)的優(yōu)化，主要通過中央控制系統(tǒng)，或者是相關(guān)的軟件對其進(jìn)行集中監(jiān)控。同時，IT系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)之間的有效結(jié)合，不僅可以保證用電設(shè)備在運(yùn)行中處于安全狀態(tài)，還可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的集中監(jiān)控，對其進(jìn)行綜合管理。相關(guān)技術(shù)人員在對IT系統(tǒng)進(jìn)行配置時，要從各類手術(shù)室以及重癥監(jiān)護(hù)室中的具體情況出發(fā)，結(jié)合各系統(tǒng)的容量，對單獨(dú)的IT系統(tǒng)進(jìn)行合理化配置，在醫(yī)療儀器和多功能吊塔等用電設(shè)備中更加安全地取電，保證照明燈和電動門等設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時，還要加強(qiáng)對醫(yī)療隔離電源系統(tǒng)的有效應(yīng)用，保證手術(shù)室的安全性。此外，IT系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測儀，還可以對IT系統(tǒng)的實(shí)際情況和絕緣狀態(tài)進(jìn)行全面檢測，等到系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，會發(fā)出報(bào)警信號 [5] 。

當(dāng)其外接時，報(bào)警就會和顯示儀之間有效結(jié)合，主要通過RS485接口，實(shí)現(xiàn)與絕緣監(jiān)測儀之間的數(shù)字通信，在此基礎(chǔ)上更加全面地顯示絕緣監(jiān)測儀的結(jié)果，及時發(fā)出聲光的報(bào)警信號。當(dāng)然除了要加強(qiáng)對絕緣監(jiān)測設(shè)備的科學(xué)應(yīng)用，還要保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對絕緣故障測試儀進(jìn)行科學(xué)安裝，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對絕緣故障的綜合性評估，及時查找出現(xiàn)問題的回路，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行中的絕緣故障。當(dāng)絕緣故障測試儀在開展運(yùn)行時，其會送出比較特殊的測試電流，對電流流經(jīng)的故障部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，避免醫(yī)院中的相關(guān)設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)其它問題。此外，醫(yī)療IT系統(tǒng)在運(yùn)行中，不僅可以及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障，還能夠?qū)Τ霈F(xiàn)故障的回路進(jìn)行準(zhǔn)確定位，進(jìn)而保證IT系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全性。

6醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

6.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對病人構(gòu)成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場所，病人在手術(shù)中或麻醉狀態(tài)下，各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi)，微小的漏電流都有可能導(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會對病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對于醫(yī)療這一特殊場所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

6.2應(yīng)用場所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動化。

6.3系統(tǒng)架構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)是基于觸摸屏軟件設(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具。軟件的主要功能如下：

一次圖和現(xiàn)場分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行故障排查；

實(shí)時數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數(shù)。采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等

故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)行統(tǒng)一處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監(jiān)測值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號可被手動消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)警值等。

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

6.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

7　注意事項(xiàng)

醫(yī)院中的設(shè)備比較多，相關(guān)場所也具有一定的特殊性，所以在對醫(yī)療IT系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，需要注意以下問題。

醫(yī)療中的IT系統(tǒng)在運(yùn)行時，要從醫(yī)療場所出發(fā)，加強(qiáng)對供電用隔離變壓器的有效應(yīng)用，主要結(jié)合電力變壓器安裝的安全內(nèi)容，對醫(yī)療場所中的內(nèi)容進(jìn)行整合，保證供電用隔離變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)其它的特殊問題。要想在IT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，保證醫(yī)療系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要強(qiáng)化此系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度。在對IT系統(tǒng)的配電箱進(jìn)行安裝時，要保證其在使用場所附近，減小系統(tǒng)在運(yùn)行中的容量，加強(qiáng)對系統(tǒng)分支數(shù)的控制，不斷縮短系統(tǒng)配電線路自身的長度，明確其中的注意事項(xiàng) [6]

由于心臟手術(shù)的危險系數(shù)比較高，所以在對其中的用電設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要做好防電擊等工作。如果在此過程中僅靠帶絕緣監(jiān)測的IT系統(tǒng)，就會影響這種系統(tǒng)用電的整體安全性。這就需要做好局部的電位聯(lián)結(jié)工作，提高電位水平，減少其它用電安全事故的發(fā)生。

8　結(jié)語

由此可見，由于醫(yī)院的用電設(shè)備直接影響著患者的生命安全，所以在信息化時代背景下要加強(qiáng)對IT系統(tǒng)的科學(xué)安裝，對整體的安裝流程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院用電設(shè)備的合理配置，避免用電事故的發(fā)生，從而進(jìn)一步促進(jìn)我國醫(yī)療事業(yè)在社會中的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[6]張?jiān)浩?分析IT系統(tǒng)在醫(yī)院安全用電中的應(yīng)用.

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用。