隨著電子工業(yè)與醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的醫(yī)療電氣設(shè)備介入到患者診斷、治療過(guò)程中，而供配電系統(tǒng)的型式選擇與低壓電氣設(shè)備可靠運(yùn)行以及醫(yī)護(hù)人員和患者人身安全密切相關(guān)，因此必須根據(jù)醫(yī)療場(chǎng)所實(shí)際情況合理選擇供配電系統(tǒng)型式。

1 概述

當(dāng)人遭受工頻交流電擊時(shí)可能受到不同程度的傷害，例如灼傷、肌肉麻痹、停止呼吸、心室纖維性顫動(dòng)等。根據(jù) GB/T 13870.1—2008電流通過(guò)人體的效應(yīng)一部分:通用部分表11及圖20可知接地故障電流持續(xù)時(shí)間 0.1S且不大于50mA，接地故障電流路徑是一手到雙腳，此時(shí)流經(jīng)人體的接地故障電流使人產(chǎn)生不自主肌肉收縮，但通常沒(méi)有有害的電生理學(xué)效應(yīng);當(dāng)故障路徑是胸膛至左手時(shí)，若使故障電流不對(duì)人產(chǎn)生傷害，要求故障電流不大于33mA。

因此故障電流路徑不一樣，若使故障電流不對(duì)人造成傷害，要求故障電流限值也不同。此外，如果漏電斷路器保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.1S，即故障電流持續(xù)時(shí)間大于0.1S，要求故障電流限值更小才能保證不對(duì)人產(chǎn)生傷害。

電擊對(duì)人造成嚴(yán)重傷害的是微電擊。當(dāng)故障電流路徑不經(jīng)過(guò)人體皮膚阻抗而流進(jìn)心臟組織內(nèi)部的電流所引起的人體電流效應(yīng)就是微電擊。例如手術(shù)時(shí)體外醫(yī)用電子器件直接接觸人體內(nèi)部組織、器官。10μA～50μA或者50mV(距離心臟越近閾值越低)的微電擊即可引發(fā)致命的心室顫動(dòng)。通常情況下，醫(yī)療電氣設(shè)備220V電源就近引自插座或配電箱預(yù)留回路，這些回路漏電斷路器的額定剩余電流一般為30mA，無(wú)法滿足此情況下的電擊安全防護(hù)要求。

2 IT 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 IT 系統(tǒng)定義

GB 14050—2008系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求對(duì)IT系統(tǒng)的定義是:電源端的帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過(guò)阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地。IT系統(tǒng)的系統(tǒng)圖參見(jiàn)圖1。

圖1 IT系統(tǒng)示意圖

2.2 IT 系統(tǒng)特點(diǎn)

1) IT系統(tǒng)電源端無(wú)接地的中性線或經(jīng)過(guò)阻抗接地，單相接地故障情況下通過(guò)非故障相的對(duì)地電容形成接地故障電流回路，接地故障電流很小，接地故障電壓Uf很低，可帶故障持續(xù)運(yùn)行，供電連續(xù)性及安全性高。

IT系統(tǒng)具有預(yù)防性、修復(fù)性的特點(diǎn)。

在絕緣下降但未出線接地故障時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)供電線路對(duì)地絕緣變化情況，在一次接地故障發(fā)生前及時(shí)處理隱患。

即使一次接地故障隱患未處理，其發(fā)生后并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成危害。但一次接地故障發(fā)生后并未處理，又發(fā)生二次接地故障時(shí)要求切斷供電電源。因此，二次接地故障發(fā)生前發(fā)現(xiàn)并處理一次接地故障，以確保故障點(diǎn)對(duì)地電壓及故障電流不會(huì)對(duì)人員造成傷害。IT系統(tǒng)故障電壓計(jì)算可參見(jiàn) GB/T 16895.10—2010低壓電氣裝置第4-44部分:安全防護(hù)電壓騷擾和電磁騷擾防護(hù)表44.A1中Uf值。IT系統(tǒng)Uf值更完整內(nèi)容參見(jiàn)GB 16895.11—2001電氣裝置對(duì)暫時(shí)過(guò)電壓和高壓系統(tǒng)與地之間的故障的防護(hù)圖44D至圖44K。2)IT系統(tǒng)不同于常見(jiàn)的TN，TT系統(tǒng)，其系統(tǒng)特性決定必須設(shè)置對(duì)地漏電流監(jiān)測(cè)裝置，工礦企業(yè)660V的IT系統(tǒng)常用漏電繼電器，醫(yī)療場(chǎng)所IT系統(tǒng)常用絕緣監(jiān)測(cè)器(IMD) 。

3 IT 系統(tǒng)在醫(yī)療場(chǎng)所的應(yīng)用

3.1 國(guó)內(nèi)外背景

國(guó)際、國(guó)內(nèi)均有關(guān)于手術(shù)室、ICU，CCU等醫(yī)療場(chǎng)所配電系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范。目的就是為了確保醫(yī)療場(chǎng)所用電的安全性、可靠性，見(jiàn)表1。

國(guó)外IT系統(tǒng)應(yīng)用更為成熟及廣泛，我國(guó)IT系統(tǒng)僅應(yīng)用于10kV及35kV的高壓系統(tǒng)和礦山、井下的某些低壓供電系統(tǒng)。

3.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范要求及應(yīng)用

GB 16895.24—2005建筑物電氣裝置第7-710部分: 特殊裝置或場(chǎng)所的要求 醫(yī)療場(chǎng)所、JGJ 16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和JGJ 312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范均對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所進(jìn)行了分類: 醫(yī)療場(chǎng)所分為0類場(chǎng)所、1類場(chǎng)所和2類場(chǎng)所。其中0類場(chǎng)所、1類場(chǎng)所醫(yī)療電氣設(shè)備不接觸患者、接觸軀體外部或斷電不危及生命的非重要治療場(chǎng)所。2 類場(chǎng)所為醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件用于諸如心內(nèi)診療室、手術(shù)室及斷電危及生命的重要治療場(chǎng)所。具體醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)各個(gè)功能房間的類別劃分詳見(jiàn)JGJ 312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范表3.0.2。

0類場(chǎng)所及1類場(chǎng)所可以采用TN-S系統(tǒng)供電。但應(yīng)滿足電擊安全防護(hù)相關(guān)要求，具體參見(jiàn)GB 50054—2011第5節(jié)相關(guān)內(nèi)容。JGJ 16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定: 2類場(chǎng)所內(nèi)用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)用電氣設(shè)備和系統(tǒng)的供電回路，均應(yīng)采用醫(yī)療IT系統(tǒng)。JGJ 312—2013醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范也有類似要求。

JGJ 16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范明確規(guī)定:醫(yī)療用途相同且相鄰的一個(gè)或幾個(gè)房間內(nèi)，至少應(yīng)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)，除只有一臺(tái)設(shè)備并由單臺(tái)專用的醫(yī)療場(chǎng)所局部IT 隔離變壓器供電外，每個(gè)房間應(yīng)配置絕緣故障監(jiān)測(cè)裝置，且應(yīng)符合下列規(guī)定: 交流內(nèi)阻不應(yīng)小于100kΩ;測(cè)量電壓不應(yīng)超過(guò)直流25V; 測(cè)試電流在故障條件下峰值不應(yīng)大于1mA; 應(yīng)設(shè)置絕緣故障報(bào)警，在絕緣電阻遲降至50kΩ時(shí)應(yīng)能報(bào)警、顯示，并應(yīng)配置試驗(yàn)設(shè)施。醫(yī)療IT變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷和過(guò)熱的監(jiān)測(cè)裝置。

實(shí)際應(yīng)用中，一般是一間手術(shù)室設(shè)一臺(tái)隔離變壓器及一套絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣發(fā)生絕緣故障的范圍小，便于手動(dòng)查找和維護(hù)。面積較大的2類場(chǎng)所可選用帶自動(dòng)定位功能的漏電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前我國(guó)醫(yī)療IT系統(tǒng)電壓還是以220V為主。主要原因是術(shù)室接觸設(shè)備負(fù)荷不大，220V能滿足用電需求。380V的IT系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)非故障相電壓升高為正常電壓1.732倍，由此會(huì)帶來(lái)設(shè)備、線纜的耐壓?jiǎn)栴}、安全問(wèn)題，故380V較220V的IT系統(tǒng)很少使用。此問(wèn)題GB 16895.24及相關(guān)文獻(xiàn)也有描述。

目前醫(yī)療場(chǎng)所配電系統(tǒng)絕大多數(shù)是以TN-S配電系統(tǒng)為主，個(gè)別2類場(chǎng)所通過(guò)隔離變壓器采用局部醫(yī)療IT系統(tǒng)。GB 50333—2013潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范11.1.6條要求“心臟外科手術(shù)室用電系統(tǒng)須設(shè)置隔離變壓器”且為強(qiáng)條，可見(jiàn)隔離變壓器作為間接接觸防護(hù)措施的有效性及重要性。

3.3 醫(yī)療 IT 系統(tǒng)構(gòu)成

1) 隔離變壓器。隔離變壓器一次、二次線圈分別設(shè)置，內(nèi)部設(shè)溫度傳感器，可將溫度信號(hào)傳至絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。具體要求應(yīng)滿足GB 16895.24第710.512.1.6條對(duì)隔離變壓器的要求。2) 絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括絕緣監(jiān)測(cè)儀、報(bào)警顯示儀、電流互感器，24 V 直流電源，另外可選配絕緣故障定位儀。3) 顯示報(bào)警單元。一般與絕緣監(jiān)視儀相互通信，在絕緣故障時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

4.1 工程項(xiàng)目背景

陽(yáng)煤集團(tuán)職業(yè)病防治中心大樓屬一類高層，地下1層地10層，總建筑面積13555.51m2，2 類場(chǎng)所包括3間手術(shù)室及5間ICU。以手術(shù)室配電系統(tǒng)為例進(jìn)行說(shuō)明。

4.2 醫(yī)療 IT 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目手術(shù)室獨(dú)立配電箱系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2。

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