醫(yī)院手術(shù)室供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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　　摘要：參考國(guó)外及國(guó)際對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)有關(guān)的規(guī)范﹑標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)手術(shù)室供配電系統(tǒng)作出了探討；論述了IT配電系統(tǒng)在醫(yī)院的應(yīng)用范圍；分析了IT系統(tǒng)接地故障的特點(diǎn)；提出了醫(yī)院手術(shù)室IT電源系統(tǒng)的基本配置。

　　關(guān)鍵詞：手術(shù)室配電系統(tǒng)、故障、絕緣監(jiān)視、漏電

　　隨著醫(yī)療電子電器技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療日益依賴(lài)于電氣和電子設(shè)備。人們對(duì)醫(yī)院手術(shù)室的環(huán)境要求越來(lái)越高，過(guò)去的一些設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們對(duì)安全保障的要求。尤其是手術(shù)室中大量設(shè)備觸及人體內(nèi)臟和大腦等器官，如發(fā)生電氣漏電故障，很容易發(fā)生電氣事故。如何保護(hù)醫(yī)院的病人以及醫(yī)護(hù)人員不受漏電事故的傷害已經(jīng)變得非常重要，已經(jīng)受到了國(guó)內(nèi)外的繼電保護(hù)專(zhuān)家和醫(yī)生們的普遍關(guān)注。許多國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，如手術(shù)室﹑重癥監(jiān)護(hù)室﹑心臟監(jiān)護(hù)室等處的醫(yī)用配電系統(tǒng)做出了特殊規(guī)定，其目的就是保證為該場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電器設(shè)備提供一個(gè)安全可靠的電源，以確保病人的安全。

　　一、電擊對(duì)人體的傷害

　　電流流入人體主要有三種后果。首先是灼傷，特別是在電流流入和流出人體的地方。其次是肌肉的麻痹，它可能短暫地使呼吸停止。第三是電擊造成心臟發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)，這種心室纖維性顫動(dòng)會(huì)造成心室和心瓣膜的失調(diào)，從而使血液循環(huán)停止。前兩種結(jié)果會(huì)使人感到不適，但很少造成持久性損傷，而發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)則需盡快進(jìn)行處理，否則會(huì)造成腦損傷或死亡。

　　電擊對(duì)人體造成傷害的程度取決于兩個(gè)因素：流過(guò)人體的電流大小、電流流過(guò)人體的時(shí)間。IEC標(biāo)準(zhǔn)中明確標(biāo)出了15～100Hz的交流電對(duì)人體的影響與時(shí)間和電流大小的關(guān)系。

　　在正常情況下，人體對(duì)電擊的自然反映可以避免或減少電流對(duì)人體的傷害。第一，人體的皮膚電阻可以限制流過(guò)人體的流量。第二，肌肉在受到電擊時(shí)會(huì)收縮，一般能夠使人體迅速脫離電源。

　　二、相關(guān)規(guī)范對(duì)醫(yī)院手術(shù)室配電系統(tǒng)的規(guī)定

　　國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有德國(guó)的DIN VDE0107﹑法國(guó)的NFC15-211﹑美國(guó)的NFPA99-1993﹑IEC（國(guó)際電工協(xié)會(huì)）60364-7-710.在國(guó)際電工協(xié)會(huì)IEC60364標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在醫(yī)療領(lǐng)域，由電網(wǎng)電源供電，用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備﹑以及用于手術(shù)室照明和類(lèi)似照明設(shè)備﹑額定電壓超過(guò)AC25V或DC60V的設(shè)備，必須使用帶絕緣電阻監(jiān)視儀的IT電源系統(tǒng)。

　　同時(shí)我國(guó)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中14.7.6.3中規(guī)定在電源突然中斷后，有招致重大醫(yī)療危險(xiǎn)的場(chǎng)所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式；14.2.8中規(guī)定IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警系統(tǒng)或顯示裝置。以及我國(guó)2002年11月26日發(fā)布，12月1日開(kāi)始實(shí)施的《醫(yī)療潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》8.3.1.3中規(guī)定潔凈手術(shù)部用電應(yīng)從本建筑物配電中心專(zhuān)線(xiàn)供給。根據(jù)使用場(chǎng)所的要求，主要選用TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)兩種形式；8.3.2.3中規(guī)定潔凈手術(shù)室內(nèi)的電源宜設(shè)置漏電檢測(cè)報(bào)警裝置；8.3.4.2中規(guī)定心臟外科手術(shù)室必須設(shè)置有隔離變壓器的功能性接地系統(tǒng)等相關(guān)規(guī)定。

　　三、IT系統(tǒng)，即中性點(diǎn)不接地配電系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　1.IT系統(tǒng)降低了接觸電壓和電網(wǎng)對(duì)地漏電流，人身觸電危險(xiǎn)降到最小程度；

　　眾所周知，當(dāng)用電設(shè)備對(duì)人體心臟直接漏電電流大于10uA時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致病人死亡，在醫(yī)學(xué)上稱(chēng)之為微電擊。而在一般通用建筑中所用的RCD等對(duì)地漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作響應(yīng)值是mA級(jí)（30mA），遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足醫(yī)療領(lǐng)域的需要。因此，現(xiàn)在國(guó)際上對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域中的手術(shù)室﹑ICU﹑CCU等重要場(chǎng)所，除了按要求做局部等電位聯(lián)結(jié)外，配電系統(tǒng)通常采用局部中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)（即IT系統(tǒng)或稱(chēng)隔離電源系統(tǒng)）供電。通過(guò)單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場(chǎng)所供電，首先可以防止其它回路中的漏電電流通過(guò)接地線(xiàn)竄入手術(shù)室﹑ICU﹑CCU的醫(yī)療電氣設(shè)備上對(duì)病人的安全構(gòu)成威脅；另外，一旦隔離電源上所接負(fù)載（如各種醫(yī)療電氣設(shè)備）出現(xiàn)對(duì)地故障，因?qū)Φ夭荒軜?gòu)成電氣回路，所以只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電流，可有效控制對(duì)心臟等器官的直接漏電流，極大地保護(hù)了病人免造漏電流的傷害。

　　2.IT系統(tǒng)保證供電的連續(xù)性，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載出現(xiàn)第一個(gè)絕緣故障時(shí)，不會(huì)引起電源自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；

　　在醫(yī)療領(lǐng)域，某些場(chǎng)所對(duì)供電連續(xù)性要求很高，故設(shè)計(jì)為兩路（甚至三路）電源（TN-S系統(tǒng)）自動(dòng)切換，以保證這些特殊場(chǎng)所的供電連續(xù)性。但此種配電系統(tǒng)如果在負(fù)載端出現(xiàn)相對(duì)絕緣故障時(shí)，故障電流將經(jīng)過(guò)電源中性點(diǎn)對(duì)地構(gòu)成電氣回路，從而形成一個(gè)較大的接地故障電流，使上一級(jí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)或熔斷器動(dòng)作，最終導(dǎo)致供電中斷。不能滿(mǎn)足重要設(shè)備用電的可靠性。而如果在這些場(chǎng)所局部采用IT配電系統(tǒng)時(shí)，因其電源中性點(diǎn)不接地，當(dāng)負(fù)載端出現(xiàn)第一點(diǎn)相對(duì)絕緣故障時(shí)，因其對(duì)地構(gòu)不成電氣回路，只能產(chǎn)生一個(gè)很小的容性漏電電流，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生危害，同時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而保證了特殊場(chǎng)所的供電的連續(xù)性。依據(jù)規(guī)范IT系統(tǒng)必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視及接地故障報(bào)警裝置，提醒絕緣故障的發(fā)生，以便維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，排除故障，防止IT系統(tǒng)電源二次異相接地故障時(shí)切斷電源。

　　3.IT系統(tǒng)降低了對(duì)地漏電電流，因此也提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的防火安全性。

　　四、醫(yī)院配電系統(tǒng)的選擇

　　在醫(yī)療過(guò)程中，為了進(jìn)行各種目的的測(cè)量、診斷或治療，病人常常和各種電氣設(shè)備連接，電極有可能進(jìn)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(nèi)導(dǎo)出液體，經(jīng)過(guò)處理后再輸入體內(nèi)（如：腎透析），這些將使人體失去皮膚電阻的保護(hù)。當(dāng)病人處于麻醉狀態(tài)，或因痛覺(jué)喪失失去了對(duì)電擊的自然反映，會(huì)導(dǎo)致人體不能自行脫離電源。

　　除上述情況外，在一些手術(shù)過(guò)程中，導(dǎo)電體會(huì)直接觸及心臟（如：埋置心臟起搏器或打開(kāi)心臟的手術(shù)）。

　　1.在醫(yī)療領(lǐng)域所有以檢查或治療為目的的，與病人直接接觸的設(shè)備，有三種應(yīng)用情況；

　?、俳M0類(lèi)：沒(méi)有醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的場(chǎng)所。例如：門(mén)診室、候診室、按摩室等。此類(lèi)型場(chǎng)所沒(méi)有增加被電擊的風(fēng)險(xiǎn)，且電力中斷不會(huì)對(duì)病人造成危害。

　?、趹?yīng)用組1類(lèi)：使用醫(yī)療電氣設(shè)備進(jìn)行診斷或治療的場(chǎng)所，這些設(shè)備需要與人體接觸，與病人身體之間有能量交換，監(jiān)視病人體內(nèi)的能量交換。在此類(lèi)場(chǎng)所醫(yī)療設(shè)備電源中斷不會(huì)引起病人生命危險(xiǎn)，醫(yī)療設(shè)備因停電而重新開(kāi)始不會(huì)影響對(duì)病人的診斷。例如：病房、產(chǎn)房、X光室等。

　　在0類(lèi)和1類(lèi)場(chǎng)所允許采用帶漏電保護(hù)的接地系統(tǒng)供電（脫扣電流30mA，脫扣時(shí)間100mS），既TT或TN-S系統(tǒng)，禁止使用三相四線(xiàn)制接地系統(tǒng)，即TN-C系統(tǒng)。

　?、蹜?yīng)用組2類(lèi)：在這類(lèi)場(chǎng)合使用的醫(yī)療電氣設(shè)備包括：在病人體表或體內(nèi)使用的實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器；用于手術(shù)的儀器設(shè)備；維持病人生命和軀體功能的設(shè)備；用于打開(kāi)心臟、大腦的設(shè)備。在此類(lèi)場(chǎng)合醫(yī)療設(shè)備電源中斷會(huì)引起病人生命危險(xiǎn)；微弱的漏電流會(huì)產(chǎn)生‘微電擊’。在2類(lèi)場(chǎng)所中每個(gè)房間必須至少配備一套醫(yī)用IT電源供電（隔離供電電源），該電源系統(tǒng)必須安裝絕緣監(jiān)視儀。例如：麻醉室﹑手術(shù)室﹑手術(shù)準(zhǔn)備室﹑手術(shù)石膏室﹑手術(shù)恢復(fù)室﹑心臟導(dǎo)管插入室﹑重癥監(jiān)護(hù)室﹑心臟監(jiān)護(hù)室﹑血管造影檢查室﹑早產(chǎn)嬰兒監(jiān)護(hù)室等。均屬于2類(lèi)場(chǎng)所在應(yīng)用組2類(lèi)的醫(yī)療場(chǎng)所，必須使用帶絕緣監(jiān)視的隔離電源系統(tǒng)，即IT系統(tǒng)。

　　2.建議接入醫(yī)用IT電源系統(tǒng)的用電設(shè)備：

　　A） 呼吸機(jī) B） 恒溫培養(yǎng)箱 C） 透析設(shè)備 D） 麻醉設(shè)備 E） 病人監(jiān)護(hù)設(shè)備 F） 高頻外科設(shè)備 G） 輸液泵 H） 注射泵 I） 心肺機(jī) J）心力記錄儀 K）脈壓泵 L）心律電子脈沖調(diào)節(jié)器等。

　　3.手術(shù)室/ICU病房/CCU病房IT電源系統(tǒng)的基本配置應(yīng)包括：隔離變壓器﹑絕緣監(jiān)視儀﹑變壓器負(fù)載和溫度監(jiān)視設(shè)備﹑外接報(bào)警顯示設(shè)備等。

　　五、手術(shù)室設(shè)備設(shè)計(jì)舉例

　　奇勝公司的漏電保護(hù)產(chǎn)品

　　應(yīng)用于2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所的隔離供電系統(tǒng)隔離變壓器E14，絕緣及過(guò)載監(jiān)視器E05.

　　工作原理：?jiǎn)味顺霈F(xiàn)對(duì)地故障不會(huì)造成漏電，LIOM持續(xù)監(jiān)控輸出線(xiàn)路對(duì)地絕緣。僅在輸出線(xiàn)L1、L2之間存在220V電壓，當(dāng)其中一條線(xiàn)發(fā)生對(duì)地短路故障時(shí)，沒(méi)有實(shí)際的漏電流通過(guò)。另外還可以防止接地系統(tǒng)內(nèi)的漏電流竄入與病人連接的設(shè)備回路。一旦發(fā)生一端接地的故障后，絕緣監(jiān)視器就能夠檢測(cè)到這個(gè)故障并發(fā)出報(bào)警，而此時(shí)電源不會(huì)被切斷，保證了供電的連續(xù)性。醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)監(jiān)視器上顯示的預(yù)期漏電流大小和手術(shù)的實(shí)際情況及時(shí)處理，因而人身觸電的危險(xiǎn)被降低到了最小。

　　產(chǎn)品特性：電源：220Vac，50Hz；環(huán)境溫度：10°C 到35°C；顯示器：面板上有10格顯示表，最低的一格指示燈始終亮著，表示已連通電源。顯示表的其他部分亮起表示測(cè)得的PHC值（PHC：預(yù)期危險(xiǎn)電流）；PHC報(bào)警：表示所測(cè)得的PHE已超過(guò)5mA的報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)動(dòng)作時(shí)表示為淡黃色燈閃亮；過(guò)負(fù)荷報(bào)警LED：顯示變壓器的二次側(cè)電流已至少連續(xù)三秒鐘超過(guò)隔離變壓器的額定值。當(dāng)動(dòng)作時(shí)，表示為淡黃色燈閃亮。15A或20A的組件分別用于3.6kVA和4.8kVA的變壓器；雙音頻報(bào)警器：兩個(gè)不同頻率的振蕩器輪流驅(qū)動(dòng)一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，聲音大小由生產(chǎn)廠(chǎng)在印刷線(xiàn)路板上設(shè)定：1米的距離82dB（標(biāo)準(zhǔn)的）；音頻按扭：按下此按扭聲音報(bào)警即停止。同時(shí)啟動(dòng)靜音發(fā)光二極管，當(dāng)報(bào)警狀態(tài)取消后，靜音的功能即恢復(fù)；停止報(bào)警發(fā)光二極管：表示報(bào)警已經(jīng)停止下來(lái)，動(dòng)作時(shí)表示為淡黃色燈恒亮；測(cè)試按鈕：按下此按鈕隔離系統(tǒng)與地之間的試驗(yàn)阻抗線(xiàn)路就會(huì)接通，試驗(yàn)阻抗的PHC近似7.5mA，同時(shí)E05反映出此數(shù)值，使它的報(bào)警器發(fā)出聲音，同時(shí)PHC報(bào)警LED閃亮；外接報(bào)警繼電器：根據(jù)報(bào)警電路情況驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器去驅(qū)動(dòng)一個(gè)外接報(bào)警器，這個(gè)繼電器不受靜音功能的影響，并有失壓轉(zhuǎn)接繼電器觸頭，其額定容量為5A 220Vac。