IT接地系统在医疗场所中的应用

谢泉明

（福州市建筑设计院有限责任公司，福建 福州 350000）

随着国家的飞速发展，我国经济和人民生活水平也不断提高，对电力的需求迅速增加。同时，因断电、漏电、触电、电线绝缘等原因造成的火灾事故也频繁发生，对人民的生命和财产安全造成了严重威胁。因此，提高系统供电的安全性和可靠性是国家相关标准中的一项重要内容。二级医疗机构应对基础生命支持系统、手术室患者区域、医疗电气设备和系统电源电路进行相关优化，使用现如今最科学合理的医疗保健IT系统，提高医疗服务质量和安全水平。IT系统具有泄漏电流小和容错能力强等优势。因此，IT系统在医疗设施、地下矿山、化工厂、船舶、化工及交通工程等领域广泛应用。IT接地系统在医疗场所的应用为众多的患者和医护人员建立了科学技术先进、功能齐全，安全可靠的环境，有着非常重要的应用价值。

1 IT系统及其特点

1.1 定义和配置IT系统

IT系统是指在电源中性点不接地系统中,将所有设备的外露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地，则此系统被称为IT供电系统。在实际应用中，IT系统通常与TN或TT系统通过使用隔离变压器进行隔离。当IT接地系统第一次发生单相对地故障时，系统故障电流为两相故障之和，即对地之间的电容电流。电流额定值太小，不会发生触电等事故，也不会切断电源，确保了系统电源供电的连续性。但是，如果在发生问题时不及时解决，将会导致更严重的事故发生。如果发生相间短路，应打开过流保护装置，并暂时停止IT系统的使用，这可以有效避免上面提到的问题。另外，IT系统需要屏障监控功能测试仪，这样可以为系统提供第一个接地屏障。绝缘监测设备可及时检测系统是否正常运行，并且提供来自警报设备的警告信号（通常是声音和视频），让工作人员提醒您应加快处理问题，并在因疏忽导致的问题变成负面问题之前解决，以此有效地保证了系统供电的连续性。并且，可以在系统中安装特殊的故障检测器，当测试仪检测到绝缘问题时，装置激活并发送问题提示。顺便说一下，故障检测器会检测并排除潜在的故障电路，最后定位并记录故障位置，从而方便维修人员解决故障问题。

变压器的输入、输出电路不得安装过载保护。因为一旦系统过载，安全开关会切断电源。由此可以看出，系统隔离监视器可以在系统过载关键设置安装过载检测和报警功能，保证供电设备可以正常的连续运行，防止分离变压器的高温漂移。另外，隔离监测器还必须实时确定变压器温度。如果温度过高，则会触发过热警报，维修负责人此时应对其进行修理。从上面的分析可以看出，这是典型的单相IT系统，其主要部件包括独立变压器、隔离监视器、电源变压器以及相关的外部显示和报警设备。在系统中，绝缘监测通常安装在终端配电箱，即现场终端配电箱内，包括系统绝缘材料、系统过热功能、变压器温度检测功能、故障报告报警和相关指示功能。接着，相应的检测值由报警显示装置显示出来，包括过载警告功能。报警装置通常安装在不显眼的地方，这也方便了维修人员进行维修工作。另外，用于外部信号和IT系统（如医院手术室）的显示设备通常安装在手术室的智能面板上。

1.2 IT系统特点

（1）即使IT系统只有一个端口连接，IT系统的接地功能也可以由系统与大地之间的电容形成，系统开路具有高阻抗和减少电流的作用。因此，在发生事故时不必立即关闭电源，以免触电，可以在出现二次接地故障的情况下关闭系统。同时，该系统包括一个可以及时检测到系统故障的绝缘监视器。系统将绝缘故障及时通知维修团队，保证维修团队在第一时间就可以采取维修行动。因此，IT系统是一个持续可靠的供电系统。

（2）IT系统隔离监控。保证实时监控系统、检测系统、变压器因温度过载出现故障，一旦出现故障可以立即向维修人员报告异常情况。因此，IT系统可以减少因过热和接地引起的电气火灾，这显著提高了系统的安全性。

（3）在IT系统中，增加电路绝缘电阻与圆形接地电容是提高系统安全性和可靠性的关键。因此，系统中分配通道的长度必须设计的尽可能短，减少系统中分配电路的数量。这也大大增加了IT系统的可靠性与安全性。

2 医疗IT系统的选择

（1）IT系统降低触电电压和电力系统漏地电流（有效控制漏入铁芯），降低受害者触电的风险。众所周知，当电子设备在出现故障后会泄漏一部分电流，当漏电流达到一定量时患者就会出现休克，医学上称为“微震”。医疗场所的IT接地系统应为国际医学领域手术室、ICU、CCU和其他关键位置中的“中性电力系统”（IEC标准包括“医疗IT系统”和“独立能源系统”)提供0.5～10kVA的单相电源，隔离变压器可以防止这些电源电路的漏电流通过地线进入手术室、ICU、CCU等其他医疗设施，减少了对患者安全的潜在威胁。另外，如果接入电网的负载是隔离的（各种医疗电气设备、配电元件、配电线等）并且没有与大地充分绝缘。由于IT接地系统的特性，因此泄漏电流不会产生接地回路，只发生微弱的电容泄漏电流，由此可以保护患者免受泄漏电流的伤害。

（2）如果IT接地系统第一次短路可能导致系统开关和保险丝发生故障，这将无法保证供电的可靠性。在医疗场所，专为某些要求较高的二路（或三路）电源设计了TN-S供电模式，为这些场所提供了可以自动切换特定地点的电路系统。但是，如果IT接地系统发生接地绝缘故障时，故障电流会流过电源，从故障点到地面的循环会产生更大的循环。造成故障电流、旧断路器或保险丝损坏，从而导致医疗场所出现停电。在中性线未接地或绝缘不良的情况下，地线不能形成回路，电容只会发生小量的漏电，对人体不会造成过大的伤害。通过避开断路器和保险丝来避免触电危险，确保医疗场所的持续供电，供电系统的运行也会更加安全可靠。

（3）IT接地系统可以减少和避免电流泄漏，安全性更高。

3 IT系统的设计与选择

3.1 根据相关的国家标准，医疗区域应分为零类、一类、二类标准

（1）第零类。不使用接触点的区域，如门诊、候诊室、按摩院等医疗设施。

（2）第一类。医疗设备接触身体外部或医疗设备的电击不会影响患者或身体。例如，在医院和产科护理等高风险环境中的诊断室、X光室等。

（3）第二类。医疗电气设备因辐射而危及患者生命的医疗设施；例如，急诊室、手术室、重症监护室、心血管影像室、心导管实验室、早期护理室。

3.2 获准连接IT系统的电子设备

实时监测电气设备对患者身体的影响，例如，手术器械和监控患者心脏、大脑和其他内脏器官的设备，并在吸气器、恒温箱、透析器、麻醉机、心电监护仪护理设备、多功能手术、电外科、注射泵、注射泵、心肺机、脉搏记录仪、脉搏压缩器、起搏器电子心脏装置、体外循环等设备中使用。

4 IT系统基本配置

4.1 医用隔离变压器

系统类型取决于手术室的大小和整个手术的类型，以此计算医用隔离变压器所需的具体后备功率容量。中国和国际电工委员会标准决定：“医疗IT系统必须使用单相隔离变压器。其额定输出功率应小于0.5kVA”。因此，建议在手术室创建多个分区，关键区域远离变压器。通用隔离变压器（单相/三相）有6种规格：3.15kVA、4kVA、5kVA、6.3kVA、8kVA和10kVA。变压器的初级和次级绕组是独立绕制的，初级和次级绕组之间有一个屏蔽层，并连接到在单端子中，固定变压器外壳与铁芯隔离。变压器有一个内部温度传感器，可以用绝缘监测器进行监测。监控变压器温度并触发过热警报。

4.2 监测特殊医学隔离

隔离电气系统配备绝缘监测器。检查隔离电气系统中所有电路的绝缘情况执行实时监控和警报。AMP脉冲是一种新型医疗隔离监护仪测量方式，AMP脉冲测量方式优于传统上行模式，是最可靠的电压测量方法。测量额定电压由微处理器控制，自动适应监控的系统条件，以确保运行可靠性和抗干扰能力，以此适应具有故障因素的电网系统（关键逆变器组件、磁通量分量和电磁干扰）。不同频率的电波适用于医疗电气设备的监控设计，医疗隔离监护仪的隔离状态响应值：50～500千欧可调，监视器预期值过大时可从5A调整到50A；120℃以上为变压器绕组温度的预警温度，变压器负载监视器会指示当前负载与额定负载之间的关系，系统具有多种功能以提高系统的可靠性。并且该系统拥有LED显示测量结果、LED报警、控制菜单及其POST功能等。

4.3 变压器负载和温度监测

在安装变压器后，配电线路有一个电流互感器，与医疗隔离变压器中负载的隔离监视器一起使用进行负载监控。

4.4 外接报警装置

警报指示器可用于监控电气系统出现的任何故障，并且可以实现多点报警显示。可安装在手术室和护士站、中控室等位置，在出现问题时可以被相关工作人员第一时间发现。警告指示器的安装数量取决于需要着重进行监控的位置，并且根据需求数量，每个IT接地系统至少配备一份外部报警指示器。报警显示装置可并联多台外接显示器，可以在单独的监视器上同步图像或数字等数据。

4.5 设备专用电源

内部转换电源AC230V AC/CC24V外接报警电源，一台IT接地系统的专用电源最多可为三个外部报警设备进行持续供电。

4.6 绝缘故障检测系统

多个手术室和重症监护室需要配备满足其使用需求的IT接地系统。例如，基本的医疗设备，手术灯等电气设备必须由IT接地系统供电，由此可以保证医疗IT系统或重症监护室中的电力分配问题。IT接地系统可通过隔离栅检测系统进行实时的监控隔离工作，在出现事故或发生故障时会发出警报，外接报警及显示装置由实时数字通讯和单独监控，提供程序绝缘测试结果，并且报警出现时会伴随着红色的声光报警。绝缘故障检测系统还配备了非易失性电压表，绝缘故障测试系统可以更精准的跟踪故障电路。当系统检测到系统中出现潜在的故障问题时，绝缘故障测试系统立即开始寻找故障点。随时检测潜在故障点的运行状态，并送出特殊的电流进行测试。故障电路带有绝缘屏障，检测结果将会发送到警报和设备以供相关工作人员查看。医疗IT接地系统还配备了电子阻断装置，当系统绝缘损坏时，隔离故障检测系统会发现电路出现的故障，帮助维修人员跟踪故障情况并即使解决出现的故障问题。因此，医疗场所的安全性和可靠性得到了有效保障。

5 在医疗场所中应用IT接地系统的注意事项

在设计IT系统时，应特别注意以下几点。

（1）医疗场所的IT系统必须使用隔离系统为医疗场所供电，并且符合变压器和相关国家标准。医疗场所的IT系统必须使用单相变压器设备，额定输出容量在0.5kVA以上且不超过是千伏安。电源必须使用单独的三相变压器，输出线电压为250V以下。

（2）医疗系统接地能力降低。IT接地系统配电箱应在安装时应量减少系统容量，减少系统中的电路数量，减少系统配电线路的长度。

（3）直接与心脏相连的手术器械应采取适当措施避出现设备免触电，只应用绝缘监测IT系统是无法保证其安全性的，应将所有可导电部件存放在受保护的区域。

6 结语

现代医院快速增长的设备数量以及日新月异的技术，对电气接地安全和供电要求越来越高且事关患者生命安全，IT接地系统的可靠性高、安全性好等特点，大大保障了医疗场所的安全性。但是，现如今的IT接地系统仍有许多不完善的地方，这就要求电气设计人员在设计过程中加强对IT接地系统的优化，不断提高医疗场所在使用医疗设备时的安全性，不断完善对医疗建筑的电气设计，为患者提供舒适的就诊环境和安全可靠的治疗条件。