手術室是為患者提供手術及搶救的場所，承擔全院患者手術治療任務。手術室的電氣配電系統(tǒng)和接地的好壞，直接影響到患者和醫(yī)護人員的人身安全及手術過程中設備的正常使用。根據國家有關負荷分級及供電要求的標準，醫(yī)院手術室作為不允許中斷供電的場所，需要是一級負荷中的特別重要負荷。因此對手術室的低壓配電系統(tǒng)要求很高，既要保證電氣裝置突發(fā)故障情況下不能斷電，又要保證患者和相關醫(yī)護人員的人身安全。本研究就手術室低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)進行概述，并重點分析兩種系統(tǒng)在手術室的應用。
1低壓配電系統(tǒng)概述
國家相關電氣安全規(guī)范要求，手術室使用間接接觸防護低壓的配電系統(tǒng)主要指TN－S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)［1］。
1.1 TN－S系統(tǒng)
在變電所電源端引出的低壓配電系統(tǒng)是3L＋1N＋1PE線。其中N線和PE線是分開的。PE線基本不通過電流，也不帶電位；只在發(fā)生接地故障時通過故障電流。因此電氣裝置的外露可導電部分對地面平時幾乎不帶電位，比較安全。
1.2 IT系統(tǒng)
在變電所電源端不做系統(tǒng)接地或經高電阻接地，只做保護接地，用戶端電氣裝置接地系統(tǒng)做等電位聯結的系統(tǒng)。IT系統(tǒng)平時需要使用絕緣監(jiān)測器（IMD）監(jiān)測電氣裝置的絕緣水平。當發(fā)生一次接地故障時由于故障電流沒有返回電源的通路，故障電流很小，在保護接地的接地電阻R上產生的對地面故障電壓很低，不致引發(fā)電擊事故，不會切斷供電電源。但IMD會發(fā)出報警信號，提示系統(tǒng)出現接地故障，在手術完成后應停電檢修。如果不及時檢修排除故障而繼續(xù)帶故障運行，當發(fā)生第二次接地故障時就轉變成相間短路，這是因為手術室各種設備PE線相互連通，在某些情況下當第一臺設備外露可導電部分發(fā)生接地故障時，使得其接地故障電流通過PE線傳遞到相鄰設備的外露可導電部分上，當第二臺設備外露可導電部分也發(fā)生接地故障，也就是發(fā)生第二次接地故障時，兩臺設備的相線和PE線之間形成短路電流回路，導致設備的操作人員發(fā)生電擊傷害事故。IT系統(tǒng)就演變成TN系統(tǒng)或TT系統(tǒng)。只能通過過電流保護電器或剩余電流保護器（RCD）強制切斷供電電源，造成手術間停電跳閘。IT系統(tǒng)一般不引出N線，這是因為當引出N線時，IT系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，相間對地電壓將升高為380 V，N線對地電壓將為220 V，導致設備的絕緣損壞；同時醫(yī)護人員的直接接觸或間接接觸的預期接觸電壓可高達380 V，電擊死亡危險變大［2］。由于沒有引出N線，不能提供220 V電源電壓，其應用受到限制。它主要適用于對供電不間斷要求很高的地方。如醫(yī)院的手術室、重癥監(jiān)護病房（ICU）等一旦發(fā)生系統(tǒng)短路造成停電危及患者生命安全的場所。
2手術室的接地系統(tǒng)概述
手術室的接地系統(tǒng)包括總等電位聯結和局部等電位聯結。總等電位聯結是通過進線配電箱旁的接地母排將下級配電箱的PE線、建筑物的金屬結構和接地裝置互相連通，形成一個大的接地系統(tǒng)。局部等電位聯結是在局部場所內將各個可導電部分連通，也可將就近的PE線、金屬管道和建筑物金屬構件連通，形成一個局部的接地系統(tǒng)。當發(fā)生單相接地故障時，局部等電位聯結可以進一步減少接地電阻，從而進一步降低接觸電壓，這是局部等電位聯結的優(yōu)勢所在。
3手術室低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的應用
按照國際電工委員會標準，場所按照電氣設備與人體接觸的狀況、斷電的危險程度和允許間斷供電時間的分級分為0類、1類、2類場所［3］。其中2類場所內可以使用用于心臟手術的設備或是中斷供電將導致生命危險的設備。手術室就是2類場所，需要使用IT系統(tǒng)或TN－S系統(tǒng)，不允許使用TN－C系統(tǒng)。
前面提到的IT系統(tǒng)發(fā)生第一次接地故障時既不切斷電源，又不發(fā)生電擊事故，只通過絕緣監(jiān)測器發(fā)出報警信號，第一次接地故障時保護電器動作特性需滿足下列公式：
RA Id≤50V
RA—外露可導電部分的接地電阻（Ω）；Id—發(fā)生第一次接地故障時，相線和外露可導電部分阻抗可忽略不計的故障電流（A）。
為滿足上述公式的要求，應降低接地極的接地電阻RA，或者減少設備對地正常泄漏電流以及限制線路總長度［4］。所以手術室發(fā)生第一次接地故障時接觸電壓會控制在50 V以下，對現場操作的醫(yī)護人員和手術患者是安全的。根據國家電氣安全的相關規(guī)范標準，在干燥環(huán)境下發(fā)生接地故障時預期接觸電壓不允許＞50 V，潮濕環(huán)境下≤25 V，水下環(huán)境≤12 V。手術間的IT系統(tǒng)故障狀態(tài)下*高允許不停電的接觸電壓只能是50 V，醫(yī)護人員接觸＞50 V就可能發(fā)生觸電危險。
手術室的進線配電箱使用的IT系統(tǒng)，但為了能提供給監(jiān)護儀、呼吸機、麻醉機等設備220 V的電壓，應使用380／220 V的變壓器，這種變壓器既起到變換電壓的作用，又有安全隔離的效果。其容量≥0.5 kVA，但≤10 kVA。在隔離變壓器后IT系統(tǒng)局部等電位聯結。設備的PE線在和局部等電位聯結后仍和醫(yī)院內TN－C－S系統(tǒng)或TN－S系統(tǒng)的PE線連通，但手術室不能再單獨打接地極，以免發(fā)生重復接地的錯誤。因為如果在別處發(fā)生單相接地短路時，當通過PE線傳遞接地故障電流經過手術間正常使用的設備上的外露可導電部分時，瞬間使得該地局部等電位聯結面上設備和地的電位同時升高。相對于設備與地之間無電位差，使手術臺上的患者和相鄰操作設備的醫(yī)護人員免受電擊傷害。而如果手術室出現重復接地時，就會因為局部等電位聯結與大地“0"電位之間出現電位差，對手術間人員人身安全十分不利。由于兩個接地系統(tǒng)間可能出現電位差，通過別處PE線傳遞過來的雜散電流會竄進監(jiān)護儀、呼吸機、麻醉機等精密設備當中，干擾設備的各種參數，甚至會擊穿精密的電路板。
手術室總的進線配電箱使用的是TN－S系統(tǒng)，即3L＋1N＋1PE的接線方式。但IEC規(guī)定離手術臺周邊水平距離1.5 m，高度為2.5 m內被稱為患者環(huán)境。圍繞著患者環(huán)境的手術臺鄰近手術間懸臂吊塔應采用局部IT系統(tǒng)供電。在懸臂吊塔上的插座主要用于維持生命或進行外科手術的設備。使用1：1變比的單相隔離變壓器通過懸臂吊塔的插座給生命支持設備供電，將局部IT系統(tǒng)內所有的設備和隔離變壓器的PE線端子及進線配電箱的PE線端子相連通，以保證整個局部患者環(huán)境處在局部等電位聯結的保護范圍內。手術室等電位聯結系統(tǒng)中，局部等電位聯結端子板與插座PE線端子、設備PE線端子，以及裝置外可導電部分等連接線和連接點的電阻總和≤0.2Ω，使整個手術室接地系統(tǒng)的電位差接近相等。
手術室應將IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測的聲光信號安裝在合適的位置，使醫(yī)務人員在手術過程中便于監(jiān)視。應以不同顏色的燈光顯示系統(tǒng)不同的絕緣狀況。當絕緣電阻下降時，*遲降至50 kΩ時應發(fā)出信號。在故障未排除前不允許切斷，音響信號允許中止，但燈光信號不應切斷。
在實際工程中，也可以在同一手術間內分別設計TN－S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)的插座，懸臂吊塔采用IT系統(tǒng)供電，手術間墻壁采用TN－S系統(tǒng)供電。但應嚴格區(qū)分和標記清楚，相關設備防止混插。提供生命支持的設備，如呼吸機、麻醉機、監(jiān)護儀及手術無影燈等設備需要使用IT系統(tǒng)的插座，以保證在一次接地故障時保護電氣裝置不跳閘。而其他手術輔助設備可使用TN－S系統(tǒng)的插座。每個系統(tǒng)有各自的過電流保護裝置和剩余電流保護器，以免TN－S系統(tǒng)出現接地故障時過電流保護裝置或剩余電流保護器跳閘殃及IT系統(tǒng)。分開設計的*大優(yōu)點就是降低隔離變壓器的容量和發(fā)熱，提高隔離變壓器的使用壽命，使隔離變壓器能更好地為IT系統(tǒng)服務。
4醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應用
4.1概述
隨著電子設備在醫(yī)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(tài)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，對于這一特殊場所的電氣設計，應嚴格按照國家標準和規(guī)范進行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所，能為這類場所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。
4.2應用場所
適用于醫(yī)院的手術室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內窺鏡室及造影室等二類場所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。
4.3系統(tǒng)架構
4.4系統(tǒng)功能
安科瑞IT配電監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強大的系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)現IT供電系統(tǒng)的報警地點或區(qū)域，從而方便專業(yè)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(tǒng)中絕緣監(jiān)測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統(tǒng)的參數。采集到的數據實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測參量含IT系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測值、故障地點以及故障發(fā)生時間等信息。同時啟動監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報警系統(tǒng)，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(tǒng)，可根據要求遠程調整和設置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)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(tǒng)可以以曲線的形式，顯示各IT配電系統(tǒng)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(tǒng)的運行變化情況，有針對性的對某些系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)。
4.5安科瑞產品功能和技術參數
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