摘  要：闡述了IT系統的定義、組成及特點，IT系統在醫療場所應用時的注意事項。介紹了醫用IT供電系統，IT系統絕緣監測功能的擴展，IT系統過負荷檢測，IT系統隔離變壓器溫度檢測，IT系統接地故障定位檢測，以及絕緣監測、各類檢測的中央監控系統。
關鍵詞：IT系統 絕緣監測 過負荷檢測 隔離變壓器溫度檢測

0　引言
病人是醫院或醫療機構所有活動的中心，所有員工的努力都是為了照顧和治療病人。如果電力供應突然中斷，病人的康復甚至健康就會受到影響甚至威脅。重癥監護室(ICU)中的時間非常寶貴,可靠的電氣系統尤為重要。因此使用最新的、最穩定的電力供應系統對醫院來說是至關重要的。
什么是醫用隔離電源：醫用隔離電源，簡單說就是隔離變壓器和絕緣監視儀以及報警終端三個放在一起。供電原理很簡單，說白了就是利用隔離變壓器把TN供電變成不接地的IT供電，實際上一個隔離變壓器就能實現應用的功能，但考慮到系統的長期穩定性，才會放上絕緣監測儀進行在線的實時檢測整體的絕緣水平。

1　醫療領域選用IT系統（IT系統，即中性點不接地系統）的必要性
a. IT隔離電源系統因降低了觸電壓和電網對地漏電流（有效控制對心臟的直接漏電流），故人身觸電危險被降低到最小程度。眾所周知，當用電設備對人體心臟直接漏電大于10uA時，會造成對 病人的微電擊事故。而一般在通用建筑中采用的RCD、ELCB等對地漏電保護開關，地動作響應值是mA級的（如：30mA），遠遠不能滿足醫療領域的需要。 
因此，現在國際上對醫療領域中的手術室、ICU、CCU等重要場所通常采用局部“中性線不接地供電系統”（即“IT系統”或稱“隔離電源系統”）供電。同過單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場所供電，首先可以防止其他供電回路中的漏電流通過接地線竄入手術室、ICU、CCU的醫療電器設備上對病人的安全構成威脅；另外，一旦隔離電源上所接的負載（如各種醫療電器設備）出現對地故障，因對地不構成回路，只能產生一個很小的容性漏電流，極大的保護了病人免遭漏電流的傷害。 
b. 當電網負載出現第一個絕緣故障點時，不會引起電源空開動作（跳閘），保證了供電的連續性。在醫療領域，某些場所對供電持續性要求很高，故設計成兩路（甚至三路）電源（接地供電系統）自動切換，以保證這些特殊場所的供電連續性。但如果在負載端出現相對絕緣故障時，故障電流將經過電流中性點對地構成回路，從而形成一個較大的故障電流使上一級空開或熔斷器動作，最終導致供電中斷，而如果在這些特殊場所局部采用IT配電系統時，因其電源中性點不接地，當負載端出現第一點相對地絕緣故障時，因其對地不能構成回路，只會產生一個很小的容性漏電流，對人體不會產生危害，同時也不會導致空開動作，從而保證了手術室供電的連續性。 
c. 降低了對地漏電流，故提高了防火安全性。

2　國內/外相關規定
許多國家和國際標準都對醫療領域，尤其是那些性命攸關的場所，如手術室、重癥監護室、心臟監護室等的電器作了特殊規定。其目的就是保證為該場所內的醫療電器提供一個安全可靠的電源，以確保病人的安全。 
國外相關標準有德國的DIN VDE0107﹑法國的NFC15-211﹑美國的NFPA99-1993﹑IEC（國際電工協會）60364-7-710.在國際電工協會IEC60364標準中規定，在醫療領域，由電網電源供電，用于維持生命或外科手術的醫療電器設備﹑以及用于手術室照明和類似照明設備﹑額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣電阻監視儀的IT電源系統。在國際電工協會IEC60364標準中規定，在醫療領域由電網電源供電，用于維持生命或外科手術的醫療電器設備，以及用于手術室照明和類似照明設備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣監視儀的IT系統。 
同時，我國《民用建筑電氣設計規范》中14.7.6.3中規定“在電源突然中斷后，有招致重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式”；14.2.8中規定“IT系統必須裝設絕緣監視及接地故障報警系統或顯示裝置”。以及我國2002年11月26日發布、12月1日開始實施的《醫院潔凈手術部建筑技術規范》8.3.1.3中規定“潔凈手術部用電應從建筑物配電中心專配供給。根據使用場所的要求，主要選用TN-S系統和IT系統兩種形式”；8.3.2.3中規定“潔凈手術室內的電源宜設備漏電檢測報警裝置”；8.3.4.2中規定“心臟外科手術室必須設置有隔離變壓器的功能性接地系統”等相關規定。

3　醫用IT不接地供電系統設計的注意事項
1）必須裝設絕緣監視及接地故障報警或顯示裝置。在ＩＴ系統的配電線路中，當發生第一次接地故障時，應由絕緣監視器發出音響或燈光信號，其動作電流應符合Ra×Id≤50V；當IT系統的配電線路發生第二次異相接地故障時，應切斷故障電路，并符合下列要求：①當IT系統不引出N線，應在0.4s內切斷故障回路，并符合Zs×Ia≤Uo；②當IT系統引出N線，應在0.8s內切斷故障回路，并符合Zs×Ia≤0.5Uo。公式中，Zs:相線和ＰＥ線故障回路阻抗(Ω)；Ia:保護電器切斷故障回路的動作電流(A)；Uo:相線對地標稱電壓（V）。建議IT系統不引出N線。
2）隔離變壓器需設置過載和溫度監測器。
3）盡量減少系統容量，減小系統線路的長度；手術室內常規照明燈電源不必通過隔離變壓器。
4）采用≤30mA的RCD保護的設備不必通過隔離變壓器。
5） 增加線路的絕緣等級,輔助以局部等電位接地，等電位干線保證在16mm2，支線在6mm2以上。IT系統的PE線仍是醫院內TNS系統的PE線延伸，也即IT系統和TNS系統共用同一個保護接地的接地裝置，切勿另打單獨的接地極，引入另一PE線給手術室內電氣設備進行接地，以防止2個接地裝置間可能存在的電位差對人身安全造成威脅。

4　醫用IT不接地供電系統的實際應用
在醫療過程中，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面（如：心電圖、腦電圖），還可能從人體內導出液體，經過處理后再輸入體內（如：腎透析），這些將使人體失去皮膚電阻的保護。當病人處于麻醉狀態，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，造成宏電擊。除上述情況外，在一些手術過程中，導電體會直接觸及心臟（如：埋置心臟起搏器或打開心臟的手術），這時如果有10μA的漏電流直接流過心臟，就會導致病人死亡，在醫學上稱之為微電擊。
目前國內心臟手術室、ICU、心血管造影、搶救室、血液透析等已采用局部IT系統。病人接觸的用電設備均為單相設備，通過隔離變壓器配出的IT系統均為單相。醫院專用隔離電源的品種很多，但原理幾乎都是隔離、提高絕緣阻抗最大限度降低漏電，并加入自動檢測報警功能，使醫護人員隨時掌握電力系統的運行狀況。
醫療IT不接地供電系統其組成設備主要包括：隔離變壓器、絕緣監測器、電流互感器，以及外接報警與顯示儀，見圖1。
 

圖1  單相IT系統組成框圖

　　系統中，絕緣監測儀具有系統絕緣檢測、系統過負荷檢測和變壓器溫度檢測功能，以及相應故障的報警與顯示功能，一般安裝在現場的終端配電柜中。外接報警與顯示儀則用于集中顯示相應的檢測值，并具有超限報警功能，一般安裝在位置明顯的地方，方便人員查看，如手術室IT系統的外接報警與顯示儀通常安裝在醫院手術室的情報面板上。
帶絕緣監視的醫用IT系統各部分的功能：
(1) 醫用隔離變壓器
1)IT系統須由專用的醫用隔離變壓器供電。
2)《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場所的要求—醫療場所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.512.1.6中規定:醫用隔離變壓器應符合IEC61558-2-15的要求。
3)單相醫用隔離變壓器二次線圈的額定電壓應不超過230V。
4)醫用隔離變壓器的金屬外殼需與局部等電位聯結端子板聯結。
5)根據最新報批的《綜合醫院建筑設計規范》，醫用隔離變壓器額定功率應為3.15～8kVA。
6)三相隔離變壓器在最新報批的《綜合醫院建筑設計規范》中被禁止使用。
7)醫用隔離變壓器的上級和下級饋電回路不允許裝設過負荷保護，可用熔斷器作短路保護。
(2) 絕緣監視器
1)《建筑物電氣裝置 第7-710部分：特殊裝置或場所的要求—醫療場所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.413.1.5中規定:醫用絕緣監視儀應符合IEC61557-8的要求。
2)醫用絕緣監視儀交流內阻抗應至少為100kΩ。
3)測量電壓不應大于直流25V。
4)即使在故障情況下，其注入電流的峰值不應大于1mA。
5)最遲在絕緣電阻降至50 kΩ時，應發出信號。應配置試驗此功能的器具。
6)監視IT系統中隔離變壓器的繞組溫度及負載電流。
(3) 外接報警顯示和測試單元
安裝在病人或醫務工作者的工作場所。用來顯示醫療場所內監視儀器的測量數據和報警情況，通知IT系統的使用者關于系統的運行情況。它能顯示絕緣監視儀的所有信息，還可并聯多個外接報警顯示器和測試單元，通過RS485接口實現通信。

5　醫用IT系統的應用實例
以上海安科瑞電氣股份有限公司的醫療IT產品GGF-I6.3 重癥監護室隔離電源柜為例。
應用于2類醫療場所的隔離供電系統隔離變壓器AITR，絕緣監測儀AIM-M100，報警與顯示儀AID100。

圖2  手術室或ICU配電系統圖

　　圖2中GGF-I6.3 重癥監護室隔離電源柜其工作原理：單端出現對地故障不會造成漏電，絕緣監測儀AIM-M100持續監控輸出線路對地絕緣。當其中一條線發生對地短路故障時，沒有實際的漏電流通過。另外隔離變壓器AITR還可以防止接地系統內的漏電流竄入與病人連接的設備回路。一旦發生一端接地的故障后，絕緣監測儀AIM-M100就能夠檢測到這個故障并通過報警與顯示儀AID100發出報警，而此時電源不會被切斷，保證了供電的連續性。醫護人員可以根據報警與顯示儀AID100上顯示的預期漏電流大小和手術的實際情況及時處理，因而人身觸電的危險被降低到了最小。
a) AITR隔離變壓器主要特點
• 初次級變比為1：1；   
• 泄露電流<180uA；
• 繞組與地之間采用加強絕緣，
• 兩繞組間屏蔽；
• 每個繞組內都預埋PT100溫度傳感器。

　　b) AIM-M100絕緣監測儀
• 系統絕緣電阻實時測量；   
• 變壓器繞組溫度實時測量；
• 變壓器負荷實時測量；
• 絕緣、超溫、過載、故障報警、故障記錄、自檢；   
• RS485、CAN通訊接口

　　c) AID100外接報警與顯示儀
• 系統絕緣電阻實時顯示；   
• 變壓器負荷實時顯示；
• 運行和故障指示
• 報警參數設置；   
• RS485通訊接口，基于Modbus —RTU總線協議

　　d) ACLP10-24儀用電源
• 輸入220VAC（可波動范圍85%~115%)；   
• 輸出24VDC（三路輸出）；
• 最大輸出功率10VA

6　醫用隔離電源柜的規格及配置
醫用隔離電源柜是針對醫療2類場所的供電需求而設計的具有局部IT系統的配電柜，IT系統裝設絕緣監測裝置來監測系統的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；其它系統輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產品根據使用場所的不同分為GGF-O系列手術室用隔離電源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜兩大類，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求-醫療場所》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低壓成套開關設備和控制設備》等標準。
6.1 ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統圖為例）

表1  方案配置表

6.2 手術室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電柜系統圖為例）

表2  方案配置表

7　結束語
帶有絕緣監測的IT系統能夠為局部場所提供安全、可靠、連續的供電，這是其它系統無法媲美的。因此在一些重要的生產加工場所、醫療場所，以及重要的設備運行場所，可以優先考慮使用IT系統。目前我國還沒有出臺關于IT系統絕緣監測產品方面的規范、標準，國內用于IT系統絕緣監測和故障點定位的產品也為數不多。因此，在期待國家標準盡快出臺的同時，尚需努力開發出各類用于IT系統的絕緣監測設備與故障點定位設備。相信在不久的將來，隨著人們對IT系統的充分認識，IT系統也會得到越來越廣泛的應用。

參考文獻：
[1]安科瑞電氣股份有限公司產品資料,2011.03版
[2]邵建勛. 醫用IT系統在醫療場所的應用. 信息管理, 2008(6): 32 - 39.