隔離變壓器系統

基本介紹

• 中文名：隔離變壓器系統
• 又稱：醫用IT隔離供電系統
• 領域：醫療 礦井
• 電流：大於10uA時

一、隔離變壓器系統（又稱醫用IT隔離供電系統）在醫療領域的必選性：

（IT隔離供電系統，即中性點不接地配電系統）

1.隔離變壓器系統因降低了接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到最小程度。

眾所周知，當用電設備對人體心臟直接漏電大於10uA時，會造成對病人的微電擊事故。而在一般通用建築中所採用的RCD、ELCB等對地漏電保護開關，其動作回響值是mA級（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等重要場所通常採用局部“中性點不接地的供電系統”（即“IT系統”或稱“隔離電源系統”）供電。1912年芬蘭澄諾灝亞（CNHY）電氣控制有限公司通過單相3KVA-10KVA的隔離變壓器給這些場所供電，首先就防止了其它供電迴路中的漏電流通過接地線竄入手術室、ICU、CCU的醫療電氣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（如各種醫療電氣設備）出現對地故障，因對地不能構成迴路，只能產生一個很小的容性漏電流，極大地保護了病人免遭漏電流的傷害。

2.隔離變壓器系統在電網負載端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。

隔離變壓器系統在醫療領域某些場所因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，故障電流將經過電源中性點對地構成迴路，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採用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，因其對地不能構成迴路，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線性。

3.隔離變壓器系統降低了對地漏電流，故提高了防火安全性。

二、國內/外相關規定：

隔離變壓器系統在許多國家和國際標準上都對醫療領域，尤其是那些生命攸關的場所，如手術室、重症監護室、心臟監護室等的電器作了特殊的規定。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。相關標準如下：

德國DINVDE0107 芬蘭SFS6000　奧地利OEVE-EN7　法國NFC15-211　義大利CEI64-4　美國NFPA99-1993　澳大利亞AS2500　英國HTM2007/2014，BS7671　巴西NBR13543　IEC（國際電工協會）6034-7-710

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，用於維持生命或外科手術的醫療電器設備，以及用於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系統。同時我國《民用建築電氣設計規範》中14.7.6.3中規定“在電源突然中斷後，有招致重大醫療危險的場所，應採用電力系統不接地（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《醫院潔淨手術部建築技術規範》8.3.1.3中規定“潔淨手術部用電應從本建築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“潔淨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定有隔離變壓器的功能性接地系統”等相關規定。

三、隔離變壓器系統工作原理：

1、隔離變壓器系統的原理

隔離變壓器系統，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套用的功能，但考慮到系統的長期穩定性，才會放上絕緣監測儀進行線上的實時檢測整體的絕緣水平。IT系統的電源端不接地或經高阻抗接地，其電氣裝置的外露導電部分，被單獨地或集中地通過保護線（PE）接至接地極。在實際套用中，IT系統一般與TN或TT系統通過隔離變壓器進行隔離。

在正常情況下，系統中僅存線上路對地電容的微小泄漏電流。當系統發生第一次單相接地故障時，故障電流為兩非故障相對地電容電流的相量和Id，由於這個電流值甚小，不會造成人身電擊或者其它事故，也不會切斷電源，保證了系統供電的連續性。但是如果不及時排除故障，當第二次另一相發生接地故障時，相當於形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電的中斷，這對於重要的供電場所來說，是不允許的。為了防止上述短路故障的發生，T系統應設定絕緣監測器。這樣當系統發生第一次接地故障時，絕緣監測器就能及時檢測出該接地故障，並通過報警裝置發出報警信號（通常是聲光報警信號），提醒工作人員趕在第二次發生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患，從而有效地保證系統供電的連續性。

可以在系統中安裝專門的故障檢測儀，當絕緣監測檢測到絕緣故障時，給故障檢測儀一個啟動信號，故障檢測儀開始逐路檢測，也可以利用手執式故障定位設備對可能出現故障的迴路進行逐點排查，最終找到故障點並顯示故障點的位置，這樣就極大地方便了工作人員進行故障排除。為了保證系統供電的連續性，國家《建築物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求—醫療場所》GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002710.53.1條規定：“……醫用IT系統的變壓器進出線迴路不允許設定過負荷保護……”，以防止系統過負荷時保護開關切斷電源。這就要求系統中的絕緣監測器必須同時還具有負荷檢測和過負荷報警功能。在一些重要的場所，由於隔離變壓器持續不斷地工作，可能溫度過高而導致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監測器還需要實時檢測變壓器的溫度，當其溫度過高時，應有相應的超溫報警信號，以提醒相關人員及時處理。

由上面的分析可知，一個典型的單相IT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。隔離變壓器系統中，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櫃中。外接報警與顯示儀則用於集中顯示相應的檢測值，並具有超限報警功能，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。

2、隔離變壓器系統的特點

a.由於系統電源端帶電導體不接地，即使系統發生單相接地故障也只能通過系統對地電容構成迴路，故障迴路阻抗極大，故障電流極小，發生電擊的危險很小，所以不必及時切斷電源來防電擊，從而維持供電不間斷，只有在發生第二此接地故障時才要求切斷電源。同時，安裝在系統中的絕緣監測器能及時地檢測並給出系統絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時排除故障。因此IT系統是一個連續、可靠的供電系統。

b.隔離變壓器系統中的絕緣監測器，一方面實時監測系統的絕緣狀態，另一方面還檢測系統的過負荷和變壓器的溫升狀態，一旦出現異常立即報警。因此IT系統能夠減少因系統發熱、漏電等原因引起的電氣火災事故，大大提高了系統的防火安全性。
c.在隔離變壓器系統中，提高迴路的絕緣阻抗降低迴路對地電容，是提高系統安全性與可靠性的關鍵。因此在系統設計時要儘量縮短系統配電線路的長度，減小系統容量，減少系統分支迴路數，並做好線路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統僅能用在重要的局部的供電場所，如化工、製藥企業的一些程式控制生產線，醫療場所的手術室、重症監護室等場所。

3、隔離變壓器系統在新改擴建醫院中的設計與套用

1.）在醫療領域所有的以檢查或治療為目的，與病人直接接觸的設備（包括其導線），有三種套用情況：●套用組0類：該醫療場所內沒有使用電網電源的醫療電器設備。例如：門診室、候診室、按摩室等●套用組1類：該醫療場所內有使用電網電源的醫療電器設備，這些設備沒有任何部件插入病人體內的。例如：病房、產房、X光室等●套用組2類：該醫療場所有使用電網電源的醫療電器設備，這些設備用於心臟或人體內部手術、對病人進行實時監視或用於維持病人生命等作用。例如：麻醉室、手術室、手術準備室、手術石膏室、手術恢復室、心臟導管插入室、重症監護室、心臟監護室、血管造影檢查室、早產兒監護室等　在套用組2類的醫療場所，必須使用帶絕緣電阻監視的隔離電源系統（IT系統）。在套用組0類和1類的醫療場所，可使用帶漏電流保護的接地系統，即TN-S系統。

2.）建議接入IT電網的用電設備：a）呼吸機b）恆溫培養箱　c）透析設備d）麻醉設備　e）病人監護設備f）高頻外科設備　g）輸液泵h）注射泵　i）心肺機j）心力記錄器　k）脈壓機l）心律電子脈衝調節器等

3.）手術室/ICU病房/CCU病房IT電源系統的基本配置：　⑴隔離變壓器　⑵絕緣監視儀　⑶變壓器負載和溫度監視設備　⑷外接報警顯示設備　根據國際電工協會（IEC）有關規定，隔離變壓器IT供電系統需要包括絕緣監視儀、隔離變壓器、變壓器負載和溫度監視設備、外接報警顯示設備，因此許多國際與國家標準認定，使用IT供電系統是醫療場所供電安全可靠的關鍵。同時因醫用IT供電系統因為使用情況的特殊性，還有四個必要要求：·第一個絕緣故障的發生不會導致保護裝置動作切斷供電，以至維持生命設備出現故障或停止工作·醫療電器設備可以正常工作·故障電流被減小到安全範圍內·由於供電故障被避免，因此手術室不會發生突然停電事故IEC60364-7-710:2002-11要求第二類醫療場所全部使用IT供電系統(不接地系統)710.713.1.5第二類醫療場所中,IT供電系統套用於：·為醫療電氣設備和生命維持系統供電的迴路·患者區域內的其他設備下列房間需要特別注意:麻醉室手術室手術準備室手術恢復室心臟導管插入室重症監護室血管造影檢查室早產兒監護室
四、隔離變壓器系統廠家及品牌
1，德國格力馬
德國ESA格力馬公司的產品涉及醫院、鐵路系統及工程建設等多個領域。ESA格力馬公司多年以來，一直致力於為醫院等醫療場所提供安全、穩定的供電解決方案。其研發的HospEC®系列產品為醫院等醫療場所提供主變電室方案、主建築物低壓變電、配電室方案、醫院智慧型網路管理系統、FolioTec醫用控制臺和報警系統、重要醫療場所（手術室、ICU、CCU病房）等的IT隔離供電系統等。公司為客戶提供個性化諮詢、項目設計、產品供應和安裝調試等一條龍服務。格力馬的合作夥伴和客戶包括ABB、西門子、ALSTOM、德國鐵路等許多跨國企業及世界各大醫院。公司希望能把ESA格力馬公司在以上領域裡多年積累的世界先進技術、理念和產品帶入中國，為中國經濟的發展作出一份貢獻。

2，芬蘭澄諾灝亞
1912年，芬蘭澄諾灝亞（CNHY）電氣控制有限公司開始生產研發醫用IT隔離電源系統，之後其UPS電源、諧波淨化器等一系列產品相繼問世，公司以其多項世界級專利技術和卓越產品品質迅速躋身電氣安全首域。澄諾灝亞是芬蘭首批通過ISO-9001：2000質量體系認證的企業。公司產品通過了IEC國際電工組織、芬蘭SFS6000等一系列認證，其年營業額在2000萬歐元左右。澄諾灝亞致力於醫院安全供配電百餘年，在醫院與手術室安全供電組件設計與製造界處於領先地位，為多家醫院提供了可靠的供電設備，其產品在歐洲十分暢銷。例如知名的聖路易斯總醫院,盧森堡伊莉莎白女皇醫院,都採用CNHY的供配電產品。澄諾灝亞是世界上僅有的幾家能夠提供最先進，最安全，最穩定的醫院專用供配電產品的公司之一。公司在法國、比利時、瑞典和中國都設有分支機構或代表處。
3，義大利康泰歐
義大利康泰歐公司提供RI系列的絕緣監視儀，型號分別為HRI-R22,HRI-R24,HRI-R40。通常用於電壓在AC230V（單相或三相系統）和AC/DC24V（單相系統）的醫療區域。儀器可以檢測絕緣狀況，負荷電流狀況，變壓器溫度狀況，可以做到數字顯示，並且提供RS485通訊接口以及MODBUS-RTU通訊協定或者您需要的通訊協定。以上參數用戶可以根據需要進行不同的選擇和組合。
4，西班牙塞里克魯
塞里克魯電源系統(北京)有限公司（SALICRUPOWERSYSTEM(BEIJING)CO.,LTD.，以下簡稱北塞或SALICRUBEIJING）是由西班牙SALICRU公司投資的中國獨家子公司.是西班牙(中國)商會會員。公司自1994年成立以來,一直作為世界著名電源製造商---西班牙第一大電源公司西班牙SALICRU公司在中國的獨家公司，獨家生產和經營SALICRU的產品,至今已有幾年歷史,SALICRUBEIJING一直是西班牙SALICRU公司在中國的銷售和服務總部和中國地區辦事處所在地，全面負責中國地區的SALICRU的UPS、ILUEST、穩壓電源、直流電源、應急電源等產品的經營、銷售、服務和市場管理等業務。