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醫(yī)用IT隔離電源柜的設計與應用
更新時間:2023-10-30   點擊次數(shù):428次

近年來,隨著我國事業(yè)的發(fā)展及人民生活水平的提高,傳統(tǒng)的7710部分:特殊裝置或場所的要求場所》,特別2008年新版的《民用建筑電氣設計規(guī)范》對場所的設計加入了很多新的內容。本文就潔凈手術室電氣設計作一些介紹和探討。

1潔凈手術室的供配電設計

1.1潔凈手術室需要保證供電的可靠性

為了減少因外來塵、菌的侵入而帶來交叉感染,潔凈手術部的總配電柜,應設于非潔凈區(qū)內。潔凈手術部需要保證用電可靠性,當采用雙路供電源有困難時,應設置備用電源,并能在規(guī)范規(guī)定的時間內自動切換,主電源應從本建筑物配電中心專線供給。備用電源可以采EPS來解決。潔凈手術室內用電應與輔助用房用電分開,每個手術室的干線需要單獨敷設。每個潔凈手術室應設有一個獨立配電箱,為了檢修時工作人員不進手術,減少外來感染,配電箱不得設在手術室內,應設在該手術室的外廊側墻內。潔凈手術室的配電總負荷應按設計要求計算,并不應小8 kVA。當電網(wǎng)電源中斷或電網(wǎng)電壓低于標稱電壓90%時,為避免電壓的質量問題引起的事故,需通過轉換開關將供電自動轉換至自備電源上。

1.2潔凈手術室需要保證供電的安全性

在過程中,為了進行各種目的的測量、診斷或治療,病人常常和各種電氣設備連接,電極有可能進入人體或牢固地附著在人體表(如:心電圖、腦電圖、B),還可能從人體內導出液體,經(jīng)過處理后再輸入體(如:腎析),這些將使人體失去皮膚電阻的保護。當病人處于麻醉狀態(tài),或因痛覺喪失了對電擊的自然反映,會導致人體不能自行脫離電源。那么此時就需要一種經(jīng)過特殊處理的安全電源。

1.2.1IT系統(tǒng)供電時,用醫(yī)用IT隔離電源系統(tǒng)

*新的《民用建筑電氣設計規(guī)范》200812.8.6條內規(guī)2類場所(見1)用途相同且相毗鄰的幾個房間內至少配備一套醫(yī)IT電源供(隔離供電電),且該電源系統(tǒng)需要安裝絕緣監(jiān)視儀。即在手術室內或貼近處安裝一11的隔離變壓器,其二次回路不接地,IT系統(tǒng)供電。

當用電設備對人體心臟直接漏電大10 uA時,會造成對病人的微電擊事故。而一般在通用建筑中采用RCD、ELCB等對地漏電保護開關,動作響應值mA的(如30 mA),遠遠不能滿足領域的需要。IT隔離電源系統(tǒng)因降低了接觸電壓和電網(wǎng)對地漏電流(有效控制對心臟的直接漏電流),故人身觸電危險發(fā)生第一次對地故障時,因為二次回路不接地,其接地故障電流為非故障帶電導體的對地電容電流,故障電流非常小,可將接觸電壓限制到極低值。

諸如某些心臟手術等,既要保證供電的連續(xù)性,又要嚴格控制其第一次接地故障時,因對地不構成回路,僅有很小的對地電容電Ic,所以不必切斷電源,從而保證供電的連續(xù)性和手術防電擊的安全性。同時通過絕緣監(jiān)視系統(tǒng)報警及時地排除故障。

img1 

下面就一個工程實例來說IT系統(tǒng)的應用應注意如下幾點:

1)醫(yī)IT系統(tǒng)裝用的隔離變壓器的電源測和負載側的回路上,不允許也沒必要裝設因防過載而切斷重要設備的電源,但可裝設熔斷器作為短路保護。(如某一工程實例平面圖2以及系統(tǒng)圖3)。

img2 

2)醫(yī)IT系統(tǒng)應裝設過負荷和過熱的監(jiān)測裝置。絕緣監(jiān)視器裝設在回路相線與地之間。用于監(jiān)測中央控制屏上)、外接報警顯示監(jiān)視系統(tǒng)MK2007置于護士站。

32類場所內給病人進行治療處應設置多個IT系統(tǒng)供電的插(3,4)。該插座需要與同房間TN-STT系統(tǒng)的插座區(qū)分開來??梢约由现甘緹粢约白髅黠@的IT系統(tǒng)標志,以防誤插入IT系統(tǒng)的設備而IT系統(tǒng)的隔離變壓器燒毀。

1.2.2采用帶漏電保護RCD作為線路保護1類場所(見2)中應采*大剩余動作電流30 mA的剩余電流動作保護器作為附加防護。2類場所中要注意僅規(guī)范規(guī)定的電氣設備回路才可以采用。特別要注意的是當多臺設備同時接入同一回路時,還應考慮設備本身固有的泄漏電流引起剩余電流動作保護器RCD誤動作。

1.2.3采用安全特低電壓系統(tǒng)SELV)、保護特低電壓系統(tǒng)PELV

img3 

2插座設置及配線等其他問題

img4 

1)潔凈手術室內備用電插座,在每側墻面上至少安3個插座箱(如4),插座箱接地端子,其接地電阻不應大1歐姆。如在地面上安裝插座,插座應有防水措施。

2)潔凈手術部配電管線采用金屬敷設,穿過墻和樓板的電線管應加套管,套管內用不燃材料密封。進入手術室內的電線管穿線后,管口應采用無腐蝕和不燃材料密閉,為在火災發(fā)生時也不會因燒毀電線絕緣而短路,宜采用礦物絕緣電纜,同時手術室內不應有明露管線。

3潔凈手術室的照明設計

3.1照度

根據(jù)《建筑照明設計標準》GB50034-2004)規(guī)定手術室一般照明的照度750 lx左右,而輔助用房則按潔凈*低標準200300 lx設置。

3.2光源及燈具設置

潔凈手術室一般照明用光源可選用色溫4000~5000K之間的潔凈熒光燈,其色溫與無影燈光源的色溫相適應,其顯色性應接近自然光,要求顯色指數(shù)Ra90。同時為克服熒光燈的頻閃效應,對熒光燈帶可采用三相均勻配電。手術室重點照明為手術無影燈。無影燈應根據(jù)手術室尺寸和手術要求進行配置,宜采用多頭型;調平板的位置應在送風面之上,距離送風面不應小5 cm。手術無影燈選擇與設計涉及到照明和醫(yī)學等多方面知識,一般由照明設計人員與專業(yè)醫(yī)務人員研究確定,以達到滿意效果。手術室大門外側上方手術工作指示燈可由室內側開關單獨控制,也可與手術室自動感應門或無影燈等標志手術開始的設備連鎖控制。手術室內應設置觀片燈,觀片燈聯(lián)數(shù)可根據(jù)手術室大小類型配(3~6聯(lián)/)。觀片燈應嵌入術者對面的墻上,不凸出墻面,安裝高度可定為中心距1.5 m。多聯(lián)觀片燈通常每聯(lián)燈光單獨控制,開關可設于觀片燈下側的控制面板上。潔凈手術室采用的是空氣潔凈技術,所以不必設置紫外線滅菌燈進行消毒滅菌。

4潔凈手術室的接地設計

及診斷電氣設備,應采用保護接地、功能接地、等電位接地或不接地等形,并根據(jù)使用的功能要求設置防靜電接地。這里主要說說等電位接地聯(lián)結的應用。如5接地平面圖,CE為醫(yī)用接地中心,E為接地端子。

img5 

1)應盡量減12類場所內的電位差,在該場所內設置局部等電位聯(lián)結,即在該區(qū)域的配電箱旁設置一局部等電位聯(lián)結端子板,用聯(lián)結線將下列部分聯(lián)結到端子板上。

1)外界可導電部分;

2PE線;

3)防電場干擾的屏蔽層;

4)隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層;

5)地板下可能有的金屬網(wǎng)格等。

2組場所內局部等電位聯(lián)結的接地電阻總和不應大0.2歐姆。另外固定的可導電但不用電的病人躺坐的臺、椅等也宜與局部等電位聯(lián)結系統(tǒng)連接,除非這些部分要求與地絕緣。

.       醫(yī)IT系統(tǒng)PE線不能獨立于醫(yī)院內的原有TNTT系統(tǒng)而另設接地裝置,而應共用一個接地裝置,以此來減少電位差,避免電擊危險。

5醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用

5.1概述

隨著電子設備在醫(yī)院領域的廣泛應用,漏電流對病人構成的威脅也越來越大,尤其是那些生命攸關的場所,病人在手術中或麻醉狀態(tài)下,各種電極、傳感器直接插入人體內,微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些設備用于維持重癥病人的生命,一旦設備停電,也會對病人的生命構成威脅。因此,對于這一特殊場所的電氣設計,應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞醫(yī)IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術室ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所,能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

5.2應用場所

適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。

5.3系統(tǒng)架構

img6 

5.4系統(tǒng)功能

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

img7 

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)的報警地點或區(qū)域,從而方便專業(yè)人員及時到達現(xiàn)場進行故障排查;

實時數(shù)據(jù)采集與顯示

利用安裝于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)實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面,這些監(jiān)測參量IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

img8 

故障報警

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)的聲光報警系統(tǒng),及時提醒相關人員,進行故障處理。其中,聲音報警信號可被手動消除。

遠程參數(shù)設置和查詢

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

img9 

圖形顯示功能

系統(tǒng)可以以曲線的形式,顯示IT配電系統(tǒng)的絕緣狀況、負載狀況,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)的運行變化情況,有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。

5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術參數(shù)

名稱

型號

圖片

功能

IT配電監(jiān)控系統(tǒng)

GGF-800

img10 

基于觸摸屏軟件設計,具有遠程測量、遠程參數(shù)設置和遠程自檢等多種功能

醫(yī)用隔離電源柜

GGF-I

img11 

三相進單相出,包含單套隔離電源系統(tǒng)

GGF-O

三相進三相、單相出,包含單套或者多套隔離電源系統(tǒng)

絕緣監(jiān)測儀

AIM-M10

img12 

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能1路繼電器、1RS485通訊24VDC電源輸出

AIM-M100

img13 

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能;2路繼電器、2RS485通訊

AIM-M200

img14 

絕緣監(jiān)測,隔離變壓器溫度監(jiān)測,負載監(jiān)測,接線判斷及故障報警功能2路繼電器、1RS485通訊、1CAN通訊;支持絕緣故障定位

儀用電源

ACLP10-24

img15 

AID系列報警與顯示儀提24V穩(wěn)壓電源

HDR-60-24

AIM-M200智能絕緣監(jiān)測儀ASG150測試信號發(fā)生器、AIL150-4/AIL150-8絕緣故障定位儀AID200集中報警與顯示儀提24V穩(wěn)壓電源

報警與顯示儀

AID10

img16 

出現(xiàn)絕緣故障、過負載、變壓器溫升過高和接線故障時報警

AID120

img17 

具有絕緣電阻、變壓器負荷率實時顯示功能;可遠程設置絕緣監(jiān)測儀的報警閾值

AID150

img18 

RS485通訊,可遠程監(jiān)*16AIM-M10/AIM-M100/AIM-M200絕緣監(jiān)測儀AIM-R100剩余電流監(jiān)視儀的運行狀況,也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢??蓪崟r監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記20條故障記錄

AID200

img19 

CAN通訊,可遠程監(jiān)*16AIM-M200絕緣監(jiān)測儀的運行狀況,也可以遠程設置各類報警參數(shù)和遠程啟動儀表自檢??蓪崟r監(jiān)測與儀表通訊是否正常,并可記20條故障記錄

測試信號發(fā)生器

ASG150

img20 

CAN通訊,可與其他設備進行數(shù)據(jù)交互。當系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時,可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中,配合故障定位儀定位故障回路。且具L1,L2斷線監(jiān)測功能及故障所在線指示功能

絕緣故障定位儀

AIL150-4

img21 

CAN通訊,可與其他設備進行數(shù)據(jù)交互。配合測試信號發(fā)生器可實現(xiàn)故障定位功能

*多可定4個支路

AIL150-8

*多可定8個支路

電流互感器

AKH-0.66P26

img22 

AIM系列絕緣監(jiān)測儀配套使用的保護型互感器*大可測電流50A,變比2000:1

醫(yī)用隔離變壓器

AITR3150

img23 

單相隔離變壓器,電壓變比11,用于TN-S系統(tǒng)轉換IT系統(tǒng)

*大容量為3150VA

AITR5000

*大容量為5000VA

AITR6300

*大容量為6300VA

AITR8000

*大容量為8000VA

AITR10000

*大容量為10000VA

剩余電流監(jiān)測儀

AIM-R100

img24 

12路剩余電流監(jiān)測1路繼電器輸出,事件記錄,點LCD顯示,RS485/ModBUS通訊,報警范6mA~1A

剩余電流互感器

AKH-0.66/L-20

img25 

AIM-R100剩余電流監(jiān)測儀搭配使用的剩余電流互感器

6結束語

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展,手術室內的電氣設備越來越多,其供電的安全問題更顯得重要。電氣設備不僅與人體表面接觸,有的與人的內臟直接接觸,但是電氣設備和電子儀器絕緣難免會有絕緣損壞,電流泄漏等現(xiàn)象,這就不可避免地帶來電擊事故的發(fā)生。為此我們應根據(jù)不同手術室的要求,合理地設計選用安全的供電設備,為患者創(chuàng)建一個安全可靠舒適的環(huán)境。以上是筆者在醫(yī)院潔凈手術室電氣設計及學習中的一些體會,不足之處,請指出批評。

12類場所:將接觸部件用于諸如心內診療術手術室以及斷電(故障)將危及生命的重要場所。使用下列設備的場所:呼吸機,恒溫培養(yǎng)箱,透析設備,麻醉設備,病人監(jiān)護設備,高頻外科設備,輸液泵,注射泵,心肺機,心力記錄儀,脈壓機,心率電子脈沖調節(jié)器等。

21類場所,接觸部件接觸軀體外部。2類場所外的,接觸部件其侵入軀體的任何部位。

參考文獻:

[1]王厚.低壓電氣裝置的設計安裝和檢[H].北京:中國電力出版,2003.

[2]IEC60364-7-7102002,IDT建筑物電氣裝置國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)).

[3]《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范GB 50333-2002.

[4]《民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ/T16-2008.

[5]《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范JGJ49-88.

[6]陳建.醫(yī)院潔凈手術室的電氣設計

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手2022.05

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