【摘要】該文介紹了手術(shù)室低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的原理和安全性，并分析低壓配電系統(tǒng)對(duì)手術(shù)室醫(yī)護(hù)人員和患者以及醫(yī)療設(shè)備的影響，提出保護(hù)醫(yī)護(hù)人員、患者人身安全和保證醫(yī)療設(shè)備安全運(yùn)行的措施。

【關(guān)鍵詞】TN－S；IT；國(guó)際電工委員會(huì)；PE線；剩余電流保護(hù)器；總等電位聯(lián)結(jié)；局部等電位聯(lián)結(jié)；醫(yī)用IT隔離電源；隔離變壓器

0前言

手術(shù)室是為患者提供手術(shù)及搶救的場(chǎng)所，承擔(dān)全院患者手術(shù)治療任務(wù)。手術(shù)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(hù)人員的人身安全及手術(shù)過(guò)程中醫(yī)療設(shè)備的正常使用。根據(jù)國(guó)家有關(guān)負(fù)荷分級(jí)及供電要求的標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)院手術(shù)室作為不允許中斷供電的場(chǎng)所，需要是一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。因此對(duì)手術(shù)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(guān)醫(yī)護(hù)人員的人身安全。本研究就手術(shù)室低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)進(jìn)行概述，并重點(diǎn)分析兩種系統(tǒng)在手術(shù)室的應(yīng)用。

1低壓配電系統(tǒng)概述

國(guó)家相關(guān)電氣安全規(guī)范要求，手術(shù)室使用間接接觸防護(hù)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(guò)電流，也不帶電位；只在發(fā)生接地故障時(shí)通過(guò)故障電流。因此電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分對(duì)地面平時(shí)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(jīng)高電阻接地，只做保護(hù)接地，用戶端電氣裝置接地系統(tǒng)做等電位聯(lián)結(jié)的系統(tǒng)。IT系統(tǒng)平時(shí)需要使用絕緣監(jiān)測(cè)器（IMD）監(jiān)測(cè)電氣裝置的絕緣水平。當(dāng)發(fā)生一次接地故障時(shí)由于故障電流沒(méi)有返回電源的通路，故障電流很小，在保護(hù)接地的接地電阻R上產(chǎn)生的對(duì)地面故障電壓很低，不致引發(fā)電擊事故，不會(huì)切斷供電電源。但I(xiàn)MD會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，在手術(shù)完成后應(yīng)停電檢修。如果不及時(shí)檢修排除故障而繼續(xù)帶故障運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生第二次接地故障時(shí)就轉(zhuǎn)變成相間短路，這是因?yàn)槭中g(shù)室各種醫(yī)療設(shè)備PE線相互連通，在某些情況下當(dāng)?shù)谝慌_(tái)醫(yī)療設(shè)備外露可導(dǎo)電部分發(fā)生接地故障時(shí)，使得其接地故障電流通過(guò)PE線傳遞到相鄰醫(yī)療設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分上，當(dāng)?shù)诙_(tái)醫(yī)療設(shè)備外露可導(dǎo)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(shí)，兩臺(tái)醫(yī)療設(shè)備的相線和PE線之間形成短路電流回路，導(dǎo)致設(shè)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(guò)過(guò)電流保護(hù)電器或剩余電流保護(hù)器（RCD）強(qiáng)制切斷供電電源，造成手術(shù)間停電跳閘。IT系統(tǒng)一般不引出N線，這是因?yàn)楫?dāng)引出N線時(shí)，IT系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，相間對(duì)地電壓將升高為380 V，N線對(duì)地電壓將為220 V，導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的絕緣損壞；同時(shí)醫(yī)護(hù)人員的直接接觸或間接接觸的預(yù)期接觸電壓可高達(dá)380 V，電擊死亡危險(xiǎn)變大［2］。由于沒(méi)有引出N線，不能提供220 V電源電壓，其應(yīng)用受到限制。它主要適用于對(duì)供電不間斷要求很高的地方。如醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)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(chǎng)所。

2手術(shù)室的接地系統(tǒng)概述

手術(shù)室的接地系統(tǒng)包括總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)。總等電位聯(lián)結(jié)是通過(guò)進(jìn)線配電箱旁的接地母排將下級(jí)配電箱的PE線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和接地裝置互相連通，形成一個(gè)大的接地系統(tǒng)。局部等電位聯(lián)結(jié)是在局部場(chǎng)所內(nèi)將各個(gè)可導(dǎo)電部分連通，也可將就近的PE線、金屬管道和建筑物金屬構(gòu)件連通，形成一個(gè)局部的接地系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，局部等電位聯(lián)結(jié)可以進(jìn)一步減少接地電阻，從而進(jìn)一步降低接觸電壓，這是局部等電位聯(lián)結(jié)的優(yōu)勢(shì)所在。

3手術(shù)室低壓配電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)的應(yīng)用

按照國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療場(chǎng)所按照醫(yī)療電氣設(shè)備與人體接觸的狀況、斷電的危險(xiǎn)程度和允許間斷供電時(shí)間的分級(jí)分為0類、1類、2類場(chǎng)所［3］。其中2類場(chǎng)所內(nèi)可以使用用于心臟手術(shù)的醫(yī)療設(shè)備或是中斷供電將導(dǎo)致生命危險(xiǎn)的醫(yī)療設(shè)備。手術(shù)室就是2類場(chǎng)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)。手術(shù)室應(yīng)將IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)的聲光信號(hào)安裝在合適的位置，使醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)過(guò)程中便于監(jiān)視。應(yīng)以不同顏色的燈光顯示系統(tǒng)不同的絕緣狀況。當(dāng)絕緣電阻下降時(shí)，*遲降至50 kΩ時(shí)應(yīng)發(fā)出信號(hào)。在故障未排除前不允許切斷，音響信號(hào)允許中止，但燈光信號(hào)不應(yīng)切斷。

在實(shí)際工程中，也可以在同一手術(shù)間內(nèi)分別設(shè)計(jì)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(shù)間墻壁采用TN－S系統(tǒng)供電。但應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分和標(biāo)記清楚，相關(guān)醫(yī)療設(shè)備防止混插。提供生命支持的設(shè)備，如呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀及手術(shù)無(wú)影燈等醫(yī)療設(shè)備需要使用IT系統(tǒng)的插座，以保證在一次接地故障時(shí)保護(hù)電氣裝置不跳閘。而其他手術(shù)輔助醫(yī)療設(shè)備可使用TN－S系統(tǒng)的插座。每個(gè)系統(tǒng)有各自的過(guò)電流保護(hù)裝置和剩余電流保護(hù)器，以免TN－S系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)過(guò)電流保護(hù)裝置或剩余電流保護(hù)器跳閘殃及IT系統(tǒng)。分開設(shè)計(jì)的*大優(yōu)點(diǎn)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(wù)。

4醫(yī)用隔離電源監(jiān)控系統(tǒng)的選型與應(yīng)用

4.1概述

隨著電子醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，漏電流對(duì)病人構(gòu)成的威脅也越來(lái)越大，尤其是那些生命攸關(guān)的場(chǎng)所，病人在手術(shù)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(dǎo)致病人觸電身亡。另外有些醫(yī)療設(shè)備用于維持重癥病人的生命，一旦設(shè)備停電，也會(huì)對(duì)病人的生命構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于醫(yī)療這一特殊場(chǎng)所的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。安科瑞醫(yī)用IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)故障定位裝置及系統(tǒng)適用于醫(yī)院的手術(shù)室、ICU(CCU)監(jiān)護(hù)病房等重要場(chǎng)所，能為這類場(chǎng)所提供安全、連續(xù)、可靠的供電解決方案。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于醫(yī)院的手術(shù)室、各類重癥監(jiān)護(hù)室、搶救室、內(nèi)窺鏡室及造影室等醫(yī)療二類場(chǎng)所的醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動(dòng)化。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

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(shè)計(jì)，軟件具有遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程自檢等多種功能，為各類場(chǎng)所的IT配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控提供了強(qiáng)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(chǎng)分布顯示

系統(tǒng)具有一次圖及現(xiàn)場(chǎng)分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)IT供電系統(tǒng)的報(bào)警地點(diǎn)或區(qū)域，從而方便專業(yè)人員及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查；

實(shí)時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面，這些監(jiān)測(cè)參量含IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻、變壓器負(fù)荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等。

故障報(bào)警

將各IT配電系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，如絕緣故障、過(guò)載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進(jìn)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(cè)值、故障地點(diǎn)以及故障發(fā)生時(shí)間等信息。同時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)提醒相關(guān)人員，進(jìn)行故障處理。其中，聲音報(bào)警信號(hào)可被手動(dòng)消除。

遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和查詢

通過(guò)系統(tǒng)，可根據(jù)要求遠(yuǎn)程調(diào)整和設(shè)置各IT配電系統(tǒng)中絕緣監(jiān)測(cè)儀的各類報(bào)警參數(shù)閾值，也可以任意查看這些報(bào)警參數(shù)值。參數(shù)包括絕緣報(bào)警值、負(fù)載電流報(bào)警值和隔離變壓器溫度報(bào)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(fù)載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢(shì)，以便于分管理人員了解和分析各電源系統(tǒng)的運(yùn)行變化情況，有針對(duì)性的對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

4.5安科瑞產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)