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淺談IT隔離電源系統(tǒng)在場所的接地設計研究與應用

更新時間:2022-11-09 點擊次數(shù): 630次
劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定2 01801
【摘要】現(xiàn)代設備越來越多樣化和復雜化,設備的電氣要求也越來越髙。文章結合武平縣婦幼醫(yī)院接地設計,主要探討了低壓配電系統(tǒng)接地型式,TN-C-S系統(tǒng)的選用及局部IT系統(tǒng)在室、ICU、急診搶救室及無痛人流室等重要場所的應用,目的為確保各場所內(nèi)人體。
【關鍵詞】醫(yī)院接地設計;IT隔離電源;T8-C-S系統(tǒng);IT系統(tǒng)
0引言
       隨著科學技術水平和技術水平飛速發(fā)展,電氣設備不斷更新,大量電子儀器不斷應用于臨床診斷和治療,比如:CT、核磁共振、DR、CR、工頻X光機、彩色超聲等。電氣設備在診斷和治療過程中的應用越來越普遍,作用也越來越顯著,但很多醫(yī)院在內(nèi)部結構、運營管理、電氣設備措施和供電條件存在很多不完善的地方,為設備在操作過程中埋下了很大的隱患。為了各種隱患,不僅要不斷優(yōu)化和完善醫(yī)院的內(nèi)部結構和運營管理,吸取和積累經(jīng)驗,不斷規(guī)范醫(yī)護人員的操作,同時也嚴格要求在建和新建的醫(yī)院在設計和施工過程中滿足相關規(guī)范標準,確保電氣設備措施的正確性和供電電源的可靠性。
       IEC標準將場所定為電氣上的特殊場所,由于場所的電氣設備與人體甚至是人體內(nèi)部器官直接接觸,大大增加了電擊危險性。室、搶救室等重要場所的供電中斷或其他電氣事故會嚴重威脅病人生命。如何選擇合理的接地形式,確保各場所中電氣設備的接地和醫(yī)院供電的可靠性,筆者以武平縣婦幼醫(yī)院電氣設計為案例,針對上述問題提出相關建議。
1醫(yī)院接地設計
       該工程為武平縣婦幼醫(yī)院,局部地下1層、地上7層,病床數(shù)59床,為三級醫(yī)院。功能分布為地下一層為消防泵房、配電間等設備用房。一層為急診診室、急診搶救室、急診觀察室、消控室、CR-DR機房、藥房、輸液室和門廳等;^二層為B超、心電圖、檢驗科;三層為婦科診室、無痛人流室、宣教室、產(chǎn)檢;四層為兒科、婚檢、宣教室;五層為病房、LU(重癥監(jiān)護室;六層為病房、室及待產(chǎn)室等;七層為辦公室、會議室。
       場所電氣防護根據(jù)要求可劃分為3類。
       ①0類:不使用電氣設備接觸部件的場所;②1類:電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)(除2類場所所述部位外)接觸的場所;③2類:電氣設備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的場所[1]。根據(jù)上述的分類,各場所的具體類別如表1所示。該工程變配電房設于室外,低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-C-S系統(tǒng),進線電纜的PEN線在入戶配電箱進線開關之前作重復接地,設PE專用接地保護線,PE線與N線不得混接。急診搶救室、產(chǎn)房、室、ICU、無痛人流室內(nèi)等2類場所采用局部IT系統(tǒng)。采用IT系統(tǒng)的各場所應作局部等電位聯(lián)結,設LEB端子箱,要求該局部等電位聯(lián)結端子板與插座PE線端子。固定式設備PE線端子及裝置外可導電部分等之間的聯(lián)結線和連接點的電阻總和不應大于0.2(,任何兩個導電體間的電位差在10mV以下,并實現(xiàn)下列部分之間等電位:①PE線;②裝置外導電部分;③防電場干擾的屏蔽層;④隔離變壓器一、二次繞組間的金屬屏蔽層;⑤地板下的金屬網(wǎng)格;⑥除設備要求與地絕緣外,固定安裝的、可導電的非電氣裝置的患者支撐物。
 
2接地型式
       《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ16-2008指出:低壓配電系統(tǒng)的接地形式可分為TN、TT、IT3種系統(tǒng),其中TN系統(tǒng)又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S3種形式[2]。在TN系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)有一點直接接地,電氣裝置的外露可導電部分應采用保護導體(PE)或保護接地中性導體(PEN)與該點相連接。在TT系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)有一點直接接地,電氣設備的外露可導電部分通過保護線接至與電力系統(tǒng)接地點無關的接地極,如圖1所示。在I系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)不直接接地,應對地絕緣或通過足夠大的阻抗接地[3],電氣裝置的外露可導電部分可單獨接地或成組接地,如圖2所示。
 
3 TN-C-S系統(tǒng)的選用
       如何為建筑及其建筑內(nèi)不同場所選擇合適的接地系統(tǒng)?根據(jù)《建筑電氣設計規(guī)范》J_J312-2013指出:場所配電系統(tǒng)的接地形式嚴禁采用TN-C系統(tǒng)[1]。因為TN-C系統(tǒng)中N、PE線始終是合一的,如圖3所示。在三相負荷不平衡或接地故障時PEN上有電流通過,從而使電氣設備外殼帶上對地電壓,嚴重危及場所的人身。此外,TN-C系統(tǒng)還可能給電氣設備帶來電磁干擾,采用TT或TN-S系統(tǒng)則能避免這些問題。但TT系統(tǒng)將電氣設備的外露可導電部分直接接地,設備對地絕緣比較容易受到過電壓損害。且接地故障電流較小時,低壓斷路器或熔斷器不一定能及時動作,造成漏電設備的金屬外殼對地電壓高于電壓(屬危險電壓$,因此還需要設置漏電保護器起保護作用。此外,TT系統(tǒng)采用獨立于電源端接地極的接地網(wǎng),需消耗大量鋼材和工時,所以TT系統(tǒng)比較適宜戶外場所,接地保護比較分散的地方,如室外路燈等。
 
       對于民用建筑的低壓配電系統(tǒng)應采用tt、tn-S或TN-C-S接地型式,然而TT接地系統(tǒng)比較適合戶外場所,所以在建筑內(nèi)部的低壓配電系統(tǒng)選用T8-S或TN-C-S接地型式。TN-S系統(tǒng)中的工作零線N和保護線PE線始終分開,如圖4所示,系統(tǒng)正常運行時,PE線上沒有電流,對地沒有電壓,所以電氣裝置的外露導電部分接在專用的保護線PE上可靠。當建筑物采用TN-C-S系統(tǒng)時,在建筑物的進線處設置重復接地,在重復接地點前TN-C-S系統(tǒng)的N'PE線是合一的,可看作為TN-C系統(tǒng);重復接地點后N'PE線分開,可看作為TN-S系統(tǒng),如圖5所示。TN-C-S或TN-S系統(tǒng)中PE線是連通的,任何一處發(fā)生故障均可能導致故障電壓沿PE線傳導至其它地方引起危害。因此,當PE線較長時,需要再設多處接地點作等電位聯(lián)結,以降低保護導體的電位與其附近的對地電位產(chǎn)生位差的可能性。當建筑物與室外變配電房的距離較遠時,采用TN-C-S系統(tǒng)當PEN線斷裂時,N線通過重復接地點形成電流通道,系統(tǒng)依舊能繼續(xù)運行,而不至于產(chǎn)生零點電位偏離燒壞單相電器設備,比TN-S系統(tǒng)更且節(jié)省投資,所以該工程采用TN-C-S系統(tǒng)。采用TN-C-S系統(tǒng)時,應注意當保護導體與中性導體從某點分開后不應再合并,且中性導體不應再接地,否則造成前段的N'PE并聯(lián),PE導體可能會有大電流通過,提高PE導體的對地電位,危及人身。
4 IT系統(tǒng)的應用
       根據(jù)IEC標準規(guī)定:在2類場所內(nèi),用于維持生命、外科和其他位于“患者區(qū)域"內(nèi)的電氣設備和系統(tǒng)的供電回路,均應采用I系統(tǒng)。用途相同且相鄰的一個或幾個房間內(nèi),至少應設置一
 
個獨立的場所局部I系統(tǒng)[4]。IT系統(tǒng)由隔離變壓器、絕緣監(jiān)視儀及外接報警和顯示裝置3部分組成。其中隔離變壓器應設置過載和溫度監(jiān)測器。絕緣監(jiān)視儀應滿足下列要求:①交流內(nèi)阻不應小于100kΩ;②測量電壓不應超過直流25V;③測試電流在故障條件下峰值不應大于1mA;④應設置絕緣故障報警,在絕緣電阻最遲降至50k(時應能報警、顯示,并應配置試驗設施[4]。報警和顯示裝置設置在有專職人員值班的場所,以便醫(yī)務人員能實時監(jiān)察系統(tǒng)的絕緣狀況,利用第二故障(此故障將使預期危險電流變成實際的故障電流$尚未發(fā)生的時機及時采取措施,隱患。IT系統(tǒng)在場所的應用中應注意以下問題:                         (1)場所內(nèi)非生命支持系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng),局部采用TT系統(tǒng),如圖6所示。為避免二者之間存在電位差,局部I系統(tǒng)供電的設備金屬外殼接地應與TN-S系統(tǒng)共用接地裝置。(2)IT系統(tǒng)不宜配出中性線(N線$,系統(tǒng)中單相220V電源經(jīng)1:1隔離變壓器的二次提供,因此配電線路均為帶電導線,應設置雙極開關作為線路保護。
(3)場所局部IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側與二次側應設置短路保護,為了保證重要負荷的不間斷供電,不應設置動作于切斷電源的過負荷保護裝置。
 
(4)同一場所局部IT系統(tǒng)的所有插座箱或插座組不應由一個回路供電,防止某個地方出現(xiàn)故障影響所有插座使用,確保供電的可靠性。L系統(tǒng)插座應有固定的明顯標志,防止誤操作。
(5)為單相設備供電的L系統(tǒng)應采用單相隔離變壓器,當需通過L系統(tǒng)為三相負荷供電時,應采用單獨的三相隔離變壓器。隔離變壓器宜靠近場所設置,并應設置明顯標志和采取防護措施,防止無關人員接觸。
5安科瑞隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)
5.1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,病人在中或麻醉狀態(tài)下,各種電極、傳感器直接插入人體內(nèi),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)院的室、ICU(CCU)監(jiān)護病房等重要場所,能為這類場所提供、連續(xù)、可靠的供電解決方案。
5.2應用場所
       適用于醫(yī)院的室、各類重癥監(jiān)護室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等二類場所的隔離電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及自動化。
5.3系統(tǒng)架構
 
5.4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(shù)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(xiàn)場分布顯示
       系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場分布圖顯示功能,能直觀的了解并及時地發(fā)現(xiàn)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(xiàn)場進行故障排查;
       實時數(shù)據(jù)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(shù)。采集到的數(shù)據(jù)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(xiàn)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。
       遠程參數(shù)設置和查詢
       通過系統(tǒng),可根據(jù)要求遠程調(diào)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(shù)閾值,也可以任意查看這些報警參數(shù)值。參數(shù)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)。
5.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術參數(shù)
 
 
6結語
       現(xiàn)代醫(yī)院的設備日新月異,電氣接地和供電要求越來越高且事關患者生命,要求電氣設計人員在設計過程中一定要慎之又慎。隨著建筑電氣設計的內(nèi)容越來越多且越來越復雜,作為電氣設計人員要熟悉國家相關規(guī)范及行業(yè)標準,通過不斷學習提高自身的業(yè)務水平,不斷完善對建筑的電氣設計,為患者提供舒適的就診環(huán)境和可靠的治療條件。
參考文獻
[1]JGJ312-2013建筑電氣設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.
[2]JGJ16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范[G].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
[3]GB50052-2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[G].北京:中國計劃出版社,2009.
[4]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場所[S].北京:中國國家標準化管理委員會,2005.
[5]饒世營.場所的接地設計研究與應用——以武平縣婦幼醫(yī)院接地設計為例.
[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版
作者簡介:劉細鳳,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電氣防火限流式保護器的研發(fā)與應用


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