医用电气设备的保护接地阻抗测试

韩晓鹏，梁振士，任新颖，魏红霞

（北京市医疗器械检验所，北京101111）

医用电气设备的保护接地阻抗测试

韩晓鹏，梁振士，任新颖，魏红霞

（北京市医疗器械检验所，北京101111）

本文阐述了医用电气设备保护接地阻抗测试中需要注意的几个问题，旨在帮助测试人员更好地理解标准要求并进行正确的测试。

医用电气设备；保护接地阻抗

保护接地是I类医用电气设备一项重要的电击防护措施，当网电源部分与外壳金属部件之间的绝缘程度能达到基本绝缘，但未能达到加强绝缘或双重绝缘时，在基本绝缘失效的单一故障状态下，外壳金属部件就会处于危险带电状态，而此时如果外壳金属部件已经保护接地，则故障电流从故障点开始，经由设备的保护接地通路，流到供电系统的保护接地导体中，在这一过程中，故障电流会触发过流保护装置动作，切断设备电源，从而使外壳金属部件不再带电。考虑到从故障发生到过流保护装置动作需要一些时间，在这段时间内也要确保设备外壳金属部件的电压处于安全范围内，这就要求设备保护接地通路的阻抗要足够低，同时，在保护装置动作前，设备保护接地通路应能承载故障电流，不能被烧断。因此，保护接地阻抗的测量一方面要求测得的阻抗小于规定值，另一方面通过大的试验电流来检验保护接地通路的电流承载能力。

IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENT-Part 1：General requirements for basic safety and essential performance》，是国际电工委员会发布的最新版医用电气设备的安全标准，它的版本号是3.1，目前，该标准还未转化为国内标准，GB9706.1-2007标准是国内现行有效的医用电气设备安全标准，它是由IEC60601-1第2版（IEC60601-1：1988及其修改件1：1991和修改件2：1995）转化而来的。本文接下来就是围绕这两个标准，阐述保护接地阻抗测试中需要注意的几个问题，希望能对从事这方面工作的人员有所帮助。

1 试验电流的确定

关于试验电流的要求，GB9706.1-2007标准的18f）中规定：“……产生25A或1.5倍于设备额定电流，两者取较大的一个……”，IEC60601-1：2012标准的8.6.4a）中规定：“A current of25A or 1.5 times the highest RATED current of the relevant circuit（s），whichever is greater……”，上述两个标准的要求基本相同，尤其都提到了额定电流这一概念，通过额定电流来确定试验电流，也就是模拟故障电流，但是，设备或相关电路的额定电流与故障电流并没有直接的联系，而与故障电流有直接关系的恰恰是设备或相关电路配备的过流保护装置的额定值。关于这一问题，IEC TR 60601-4-3：2015技术报告中3.2.189条给出了说明：对于网电源过流保护装置之后 （设备一侧）的电路，额定电流宜理解为是网电源过流保护装置的额定值；对于网电源过流保护装置之前 （电源一侧）的电路，额定电流宜理解为是建筑物供电系统过流保护装置的额定值。在与其他电气设备安全标准（例如：GB4943.1-2011）中对应内容进行比较后发现，这一解释与上述标准中的思路也是一致的。

2 测试位置的选择

保护接地阻抗需要在设备的保护接地端子 （或电源输入插口中的保护接地脚或电源插头中的保护接地脚）与已保护接地的部件之间进行测量，前者可根据设备类型来确定，后者需要测试人员自行确定，这就会出现不同测试人员可能会选择不同的位置进行测试的情况。实际工作中，我们发现，有的测试位置未能模拟最严酷的情况，从而埋藏下安全隐患；还有在本来不必测试的位置进行测试，这可能会造成设备损坏或增加设备不必要的整改。

基于上述原因，有必要明确如何选择测试位置。试验前，有些测试人员首先使用万用表测量设备外壳部件与保护接地端子的连接情况，以确定哪些部件与保护接地端子是连接的，然后选择一个与保护接地端子距离最远的部件进行测试。上述做法存在两个问题：首先，与保护接地端子连接的部件可能是起保护接地作用，也可能是起功能接地作用，若对功能接地进行保护接地阻抗测试，显然是错误的。其次，仅仅依靠距离保护接地端子远近来选择测试点，而忽略网电源部分 （危险源）与测试点之间的距离，这是不科学的。根据正文第一段所述的通过保护接地来实现电击防护的原理，保护接地阻抗的测试点应该是那些基本绝缘失效时会与网电源部分接触的位置，换言之，对于那些与网电源部分的隔离已经达到加强绝缘或者双重绝缘位置处的部件，不需要进行保护接地阻抗测试。依据GB9706.1-2007标准举例来说，如果网电源部分与保护接地之间的基准电压为a.c.220V，则与网电源部分爬电距离小于8mm或电气间隙小于5mm或耐压小于a.c.4000V的所有位置构成了空间上的一个区域，对于在该区域外部的外壳部件，不需要进行保护接地阻抗试验，而对于该区域内部的外壳部件，通过分析基本绝缘失效后故障电流的流经路径，选择载流能力较弱和 （或）距离较长的路径进行测试。需要注意的是，当网电源部分有运动部件或存在单一故障状态下会脱落的导线等情况时，网电源部分要相应地扩展。

3 保护接地部件位于设备内部的情况

在上文中多次提到外壳金属部件或外壳部件，这只是出于行文简捷的目的，而不是意味着保护接地部件都位于外壳上。GB9706.1-2007标准的17a）3）和17g）3）中提到了保护接地的中间电路，这种结构意味着应用部分或可触及部分并未直接保护接地，但它们的安全是通过将中间电路保护接地来保证的。因此，对于一台I类医用电气设备，外部没有接地部件并不意味着不需要进行保护接地阻抗测试，这时需要对设备结构进行仔细检查，分析应用部分或可触及部分的安全是否取决于设备内部保护接地的中间电路，如果是这种情况，则需要在设备内部选择测试点进行保护接地阻抗测试。在I类开关电源适配器中这种情况比较常见，例如：地线在适配器内部串联一个电容后与次级输出直流的负极相连，这种情况下从设备外部无法找到接地点，但次级输出的安全取决于适配器内部保护接地的有效性，这时就要打开适配器外壳，参考上面2中所述方法确定测试点，进行保护接地阻抗测试。

4 结束语

总之，保护接地阻抗测试是在对被测设备电气结构有清楚认识的基础上进行的，盲目测试无法保证测试结果的有效性，有时还会损坏被测设备。本文列举了几个测试中需要注意的问题，希望能给相关测试人员带来一些帮助。

［1］IEC60601-1：2012《MEDICAL ELECTRICAL EQUIPMENTPart1：General requirements for basic safety and essential performance》

［2］GB9706.1-2007《医用电气设备第1部分：安全通用要求》

［3］IEC TR 60601-4-3：2015《Medical electrical equipment-Part 4-3：Guidance and interpretation-Considerations of unaddressed safety aspects in the third edition of IEC 60601-1 and proposals for new requirements》

Several issues in protective earth im pedancemeasurement ofmedical electrical equipment

Han xiaopeng，Liang zhenshi，Ren xinying，Wei hongxia
（Beijing Institute of Medical Device Testing，Beijing 101111）

Several issues in protective earth impedancemeasurementofmedical electricalequipmentare addressed in this article. It is intended to help the test engineers to understand the requirements of the standard much better and perform the test correctly.

medical electrical equipment；protective earth impedance

R197.39

B

1002-2376（2015）08-0057-02

2015-05-15