安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

【摘要】現代醫療電氣設備的使用對電力系統要求較高，提高醫療場所用電安全性是患者及醫務人員生命健康的重要保障。患者及醫務人員已深陷醫療電子儀器、設備包圍之中，潛在漏電流風險顯著升高，特別是手術或麻醉狀態下的患者，體內連接著各種電極和傳感器，一旦有極微弱的漏電流通過患者心臟，可致其觸電死亡。我國大部分醫院仍使用T N-S配電系統，金屬性短路故障較多，易引起斷路器或熔斷器工作，醫院病房停電。隔離電源系統供電距離相對縮短時供電安全、可靠性更高，在連續供電要求嚴格場所應用價值高。本研究詳細介紹了隔離電源的工作原理和部件功能，并簡要分析了其作用，探討在醫療場所中的相關應用。

【關鍵詞】隔離電源系統；醫療設備；隔離變壓器；用電安全

0前言

近年來，隨著醫療技術的迅猛發展，電子電氣相關醫療設備在醫院中的應用越來越廣泛，各類疾病治療也越來越依賴醫療電氣設備[1]。人們對醫院醫療環境提出更高要求，傳統的建筑、電氣等設計已難以充分保障其人身安全。患者及醫務人員己深陷醫療電子儀器、設備包圍之中，潛在漏電流風險顯著升高，特別是手術或麻醉狀態下的患者，體內連接著各種電極和傳感器，一旦有極微弱的漏電流通過患者心臟，可致其觸電死亡[2_3]。我國大部分醫院仍使用TN-S配電系統，金屬性短路故障較多，易引起斷路器或熔斷器工作，醫院病房停電[4]。隔離電源系統供電距離相對縮短時供電安全、可靠性更高，在連續供電要求嚴格場所應用價值高。

1隔離電源系統

隔離電源系統簡稱IT系統，是將隔離變壓器、絕緣監視儀以及報警終端三個部件聯合構成的電力系統。I是指電源一側未進行工作接地或未經高阻抗接地；r是指負載一側連接的設備進行接地保護[5]。簡單地說n系統就是利用隔離變壓器將TN供電轉化為不接地的IT供電，隔離變壓器起主要應用的功能，絕緣監測儀的設置是為了實現整體絕緣水平的在線實時檢測，以確保IT系統的長期穩定性。一般情況下，對供電穩定要求高、不允許停電的場所或者需嚴格連續供電的場所多采用IT系統。根據國家標準《建筑物電氣裝置》中特殊裝置或場所的醫療場所要求，可分為0-2類場所[6],0類場所為人體不直接接觸醫療電氣設備的場所，如門診室、候診室、推拿室等；1類場所為人體接觸醫療電氣設備但斷電不會影響診療或造成生命危險的場所，如病房、X光室等；2類場所則為人體直接接觸醫療電氣設備且電源中斷危及患者生命健康的場所。醫院麻醉室、手術室和重癥監護室等在醫療場所劃分中均屬2類場所，故必使用r r系統。國際和國家眾多標準認定提出，隔離電源供電系統的使用是可靠保障醫療場所供電、用電安全的關鍵。

2IT系統的組成與功能

國際電工協會（IEC)規定，IT系統須包括隔離變壓器、絕緣監視儀、外接報警顯示設備、電流互感器以及專用電源。如圖1所示。I圖1隔離電源系統組成圖隔離變壓器：即輸入繞組和輸出繞組帶有電氣隔離的變壓器部件。變壓比1:1，其初級線圈匝數與次級相等[7]。變壓器的隔離主要是將原副邊繞組線圈各自的電流進行隔離，以避免帶電體和地同時觸及所造成的危險。因次級不接地，輸出電壓不以大地作為參考端，大地和次級任意一根線都不存在電位差，且初級和次級線圈之間高度絕緣，人體僅接觸變壓器次級線圈任意一端無生命危險，從而保證使用安全。但值得注意的是，人體同時接觸次級線圈兩端，通過的交流電為220V,仍存在生命危險[8]。絕緣監視儀：該部分是在線實時檢測直流電源系統中支路和母線絕緣狀態，并進行管理的一種裝置。一旦電源系統發生絕緣相關故障，或者隔離變壓器中繞組、負荷電流溫度超過限定值，絕緣監視儀可立即檢測故障并由外界報警顯示設備顯示出來，以便維修。

報警顯示設備：IT系統中的外接報警顯示設備通常安裝在護士站。當儀器設備絕緣電阻達不到設定值或者變壓器負載超限，都會發出報警聲顯示故障。醫護人員及時查看可明確故障位置，實施應急方案，同時通知有關部門加緊維修處理。電流互感器：包括繞組和鐵芯兩個部分，工作原理為電磁感應原理。電流互感器主要作用在于配合絕緣監視儀，實時監測隔離變壓器負荷情況。專用電源：專用電源在整個IT系統中為外接報警顯示設備提供20V直流電[9]，故而也是報警顯示儀專用電源。

3IT 系統作用及應用必要性

隔離電源系統在醫療場所的應用主要有以下幾點作用。

(1)實現醫療設備供電連續性。由于IT系統與大地不構成回路，醫療設備在發生漏電故障時只會出現極微弱的容性漏電流，對人體無危害，同時也不會造成電路保護裝置動作，從而確保醫療場所連續性供電。

(2)提高配電系統防火安全性。TN-S配電系統在使用中易發生短路、斷路、漏電等故障，從而引發火災，IT系統的應用極大地降低了這一風險,有利于提高醫院配電系統防火安全性。

(3)保障患者與維修人員人身安全。患者與各類醫療設備直接接觸，于麻醉狀態下防衛能力喪失或降低，漏電流通過各種電極、傳感器或管路進入心臟時即對患者生命構成重大威脅。醫學研宄表明，10#電流經過患者心臟就可造成觸電死亡，也稱作“微電擊"[w]。醫療設備或配電出現故障需要檢修維護時，維修人員有時需在通電條件下觸及元器件等，而IT系統不與大地形成回路，所以避免了觸電，極大地確保了維修人員的人身安全。如上所述，隔離電源系統在醫院場所中的應用具有必要性。IT系統在醫療環境中應用優勢眾多，有效地確保了醫療場所的正常供電和電氣設備的正常運行。即使醫療電氣設備出現絕緣故障，其電源中性點與地面無連接，也只會產生微小漏電流，空氣開關等電路保護裝置也不會因此進行動作切斷供電，可避免手術室發生突然斷電事故，對醫院連續性供電、手術患者生命安全意義重大。醫療特殊場所使用呼吸機、除顫儀、麻醉機、透析設備、心肺機以及體外循環設備等對供電要求極為嚴格，因此必須使用連續配電系統。

4安科瑞隔離電源監控系統

4.1概述

隨著電子醫療設備在醫院領域的廣泛應用，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。另外有些醫療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，對于醫療這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規范進行。

安科瑞IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的手術室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續、可靠的供電解決方案。

4.2應用場所

適用于醫院的手術室、各類重癥監護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等醫療二類場所的隔離電源系統的遠程監控及自動化。

4.3系統架構

4.4系統功能

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

一次圖和現場分布顯示

系統具有一次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；

實時數據采集與顯示

利用安裝于各IT配電系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實時顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等；

故障報警

將各IT配電系統出現的各類故障，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、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，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。

遠程參數設置和查詢

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

圖形顯示功能

系統可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統的絕緣狀況、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的運行變化情況，有針對性的對某些系統進行維護和保養。

4.5安科瑞產品功能和技術參數

5結束語

隔離電源系統因配置了隔離變壓器極大地提高了用電安全性，實現了連續性供電，是醫院等特殊場所重要的安全電源。隔離電源對各種醫療電氣設備的使用安全以及患者、醫務人員、維修人員人身安全有較高的保障作用，同時具有較高的實用價值。

參考文獻

[1]曹華.新一代智能電源保障系統簡析[〇.建筑電氣,2017,36(1):36-39.

[2]楊海.醫院衛生技術評估在耗材管理中的應用〇].中國醫療設備,2017,32(5):123-126.

[3]陳庚，董秀成，李浩然，等.非隔離新型高增益DC-DC升壓變換器⑴.電源學報，2017,15(5):46-51.

[4]尹瓏翔，韋雪明，羅和平，等.一種基于L C振蕩器的兩效隔離式D C-D C開關電源[J].微電子學，2018,48(6):32-36.

[5]賀延蒙，強興運.電流源型高壓隔離驅動電源研究[J].機械與電子，2018,36(2):62-65.

[6]韓蒙，吳紅飛，邢巖.基于隔離升降壓變換器的單級軟開關功率因數校正變換器[J].中國電機工程學報,2017,37(8):208—217.

[7]朱家琦，朱家沐，馬明芳，等醫院耗材精細化閉環管理系統的設計與應用LJ】.中國醫學裝備,2017,14(8):119-122.

[8]崔志凱.隔離電源及其在醫院的應用.

[9]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.