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隔离变压器的作用

发布日期:2015-10-13

一,隔离变压器系统(又称医用IT隔离供电系统)在医疗领域的必选性:    (IT隔离供电系统,即中性点不接地配电系统)     

1. 隔离变压器系统因降低了接触电压和电网对地漏电流(有效控制对心脏的直接漏电流),故人身触电危险被降到*小程度。   众所周知,当用电设备对人体心脏直接漏电大于10uA 时,会造成对病人的微电击事故。而在一般通用建筑中所采用的RCDELCB等对地漏电保护开关,其动作响应值是mA级(如:30 mA),远远不能满足医疗领域的需要。因此,现在国际上对医疗领域中的手术室、ICUCCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”(即“IT系统”或称“隔离电源系统”)供电。1912年芬兰澄诺灏亚(CNHY)电气控制重庆时时彩通过单相3KVA-10KVA的隔离变压器给这些场所供电,首先就防止了其它供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICUCCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁;另外,一旦隔离电源上所接的负载(如各种医疗电气设备)出现对地故障,因对地不能构成回路,只能产生一个很小的容性漏电流,极大地保护了病人免遭漏电流的伤害。     2. 隔离变压器系统在电网负载端出现第一个绝缘故障点时,不会引起电源空开动作(跳闸),保证了供电的连续性。     隔离变压器系统在医疗领域某些场所因对供电持续性要求很高,故设计成两路(甚至三路)电源(接地供电系统)自动切换,以保证这些特殊场所的供电连续性,但如果在负载端出现相对绝缘故障时,故障电流将经过电源中性点对地构成回路,从而形成一个较大的故障电流,使上一级空开或熔断器动作,*终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时,因其电源中性点不接地,当负载端出现第一点相对地绝缘故障时,因其对地不能构成回路,只会产生一个很小的容性漏电流,对人体不会产生危害,同时也不会导致空开动作,从而保证了手术室供电的连接性。     

3. 隔离变压器系统降低了对地漏电流,故提高了防火安全性。    

二、 国内/外相关规定:     隔离变压器系统在许多国家和国际标准上都对医疗领域,尤其是那些生命攸关的场所,如手术室、重症监护室、心脏监护室等的电器作了特殊的规定。其目的就是保证为该场所内的医疗电器提供一个安全可靠的电源,以确保病人的安全。相关标准如下:    

德国 DIN VDE 0107    

芬兰SFS6000     

奥地利 OEVE-EN7     

法国 NFC 15-211    

意大利 CEI 64-4    

美国 NFPA 99-1993    

澳大利亚 AS2500     

英国 HTM2007/2014BS7671    

巴西 NBR 13543     

IEC(国际电工协会) 6034-7-710     

在国际电工协会IEC60364标准中规定,在医疗领域,由电网电源供电,用于维持生命或外科手术的医疗电器设备,以及用于手术室照明和类似照明设备,额定电压超过AC25V DC60V的设备,必须使用带绝缘电阻监视仪的IT系统。     同时我国《民用建筑电气设计规范》中14。7。6。3中规定“在电源突然中断后,有招致重大医疗危险的场所,应采用电力系统不接地(IT系统)的供电方式”;14.2.8中规定“IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警系统或显示装置”。以及我国20021126日发布、12日开始实施的《医院洁净手术部建筑技术规范》8。3。1。3中规定“洁净手术部用电应从本建筑物配电中心专配供给。根据使用场所的要求,主要选用TN-S系统和IT系统两种形式”;8.3.2.3中规定“洁净手术室内的电源宜设备漏电检测报警装置”;8.3.4.2中规定“心脏外科手术室必须设置有隔离变压器的功能性接地系统”等相关规定。    

三、 隔离变压器系统工作原理:   

1、隔离变压器系统的原理   

隔离变压器系统,简单说就是隔离变压器和绝缘监视仪以及报警终端三个放在一起。供电原理很简单,说白了就是利用隔离变压器把TN供电变成不接地的IT供电,实际上一个隔离变压器就能实现应用的功能,但考虑到系统的长期稳定性,才会放上绝缘监测仪进行在线的实时检测整体的绝缘水平。 

IT 系统的电源端不接地或经高阻抗接地,其电气装置的外露导电部分,被单独地或集中地通过保护线(PE)接至接地极。在实际应用中,IT 系统一般与 TN 或 TT系统通过隔离变压器进行隔离。 在正常情况下,系统中仅存在线路对地电容的微小泄漏电流。当系统发生第一次单相接地故障时,故障电流为两非故障相对地电容电流的相量和 Id ,由于这个电流值甚小,不会造成人身电击或者其它事故,也不会切断电源,保证了系统供电的连续性。但是如果不及时排除故障,当第二次另一相发生接地故障时,相当于形成相间短路,使过电流保护装置动作,引起供电的中断,这对于重要的供电场所来说,是不允许的。

为了防止上述短路故障的发生, 系统应设置绝缘监测器。这样当系统发生第一次接地故障时,绝缘监测器就能及时检测出该接地故障,并通过报警装置发出报警信号(通常是声光报警信号),提醒工作人员赶在第二次发生异相接地故障前及时排除故障,消除隐患,从而有效地保证系统供电的连续性。可以在系统中安装专门的故障检测仪,当绝缘监测检测到绝缘故障时,给故障检测仪一个启动信号,故障检测仪开始逐路检测,也可以利用手执式故障定位设备对可能出现故障的回路进行逐点排查,*终找到故障点并显示故障点的位置,这样就极大地方便了工作人员进行故障排除。    

为了保证系统供电的连续性,国家《建筑物电气装置 第 7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》GB16895。24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710。53。1 条规定:“……医用 IT 系统的变压器进出线回路不允许设置过负荷保护……”,以防止系统过负荷时保护开关切断电源。这就要求系统中的绝缘监测器必须同时还具有负荷检测和过负荷报警功能。在一些重要的场所,由于隔离变压器持续不断地工作,可能温度过高而导致隔离变压器工作异常。因此绝缘监测器还需要实时检测变压器的温度,当其温度过高时,应有相应的超温报警信号,以提醒相关人员及时处理。 由上面的分析可知,一个典型的单相 IT系统,其组成设备主要包括:隔离变压器、绝缘监测器、电流互感器,以及外接报警与显示仪。   

隔离变压器系统中,绝缘监测仪具有系统绝缘检测、系统过负荷检测和变压器温度检测功能,以及相应故障的报警与显示功能,一般安装在现场的终端配电柜中。外接报警与显示仪则用于集中显示相应的检测值,并具有超限报警功能,一般安装在位置明显的地方,方便人员查看,如手术室 IT 系统的外接报警与显示仪通常安装在医院手术室的情报面板上。    

2、隔离变压器系统的特点     

     a.由于系统电源端带电导体不接地,即使系统发生单相接地故障也只能通过系统对地电容构成回路,故障回路阻抗极大,故障电流极小,发生电击的危险很小,所以不必及时切断电源来防电击,从而维持供电不间断,只有在发生第二此接地故障时才要求切断电源。同时,安装在系统中的绝缘监测器能及时地检测并给出系统绝缘故障报警信号,提醒工作人员及时排除故障。因此 IT 系统是一个连续、可靠的供电系统。     

     b.隔离变压器系统中的绝缘监测器,一方面实时监测系统的绝缘状态,另一方面还检测系统的过负荷和变压器的温升状态,一旦出现异常立即报警。因此 IT 系统能够减少因系统发热、漏电等原因引起的电气火灾事故,大大提高了系统的防火安全性。   

     c.在隔离变压器系统中,提高回路的绝缘阻抗降低回路对地电容,是提高系统安全性与可靠性的关键。因此在系统设计时要尽量缩短系统配电线路的长度,减小系统容量,减少系统分支回路数,并做好线路的绝缘防护措施。这也就限制了 IT 系统仅能用在重要的局部的供电场所,如化工、制药企业的一些程序控制生产线,医疗场所的手术室、重症监护室等场所。     

3、隔离变压器系统在新改扩建医院中的设计与应用    

1.) 在医疗领域所有的以检查或治疗为目的,与病人直接接触的设备(包括其导线),有三种应用情况:   

   ● 应用组0类:该医疗场所内没有使用电网电源的医疗电器设备。  例如:门诊室、候诊室、按摩室等  

   ● 应用组1类:该医疗场所内有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备没有任何部件插入病人体内的。   例如:病房、产房、X光室等   

   ● 应用组2类:该医疗场所有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备用于心脏或人体内部手术、对病人进行实时监视或用于维持病人生命等作用。     例如:麻醉室、手术室、手术准备室、手术石膏室、手术恢复室、心脏导管插入室、重症监护室、心脏监护室、血管造影检查室、早产儿监护室等     在应用组2类的医疗场所,必须使用带绝缘电阻监视的隔离电源系统(IT系统)。在应用组0类和1类的医疗场所,可使用带漏电流保护的接地系统,即TN-S系统。   

2.) 建议接入IT电网的用电设备: 

   a)呼吸机 b)恒温培养箱  

   c)透析设备 d)麻醉设备    

   e)病人监护设备 f)高频外科设备  

   g)输液泵 h)注射泵   

   i)心肺机 j)心力记录器   

   k)脉压机 l)心律电子脉冲调节器等   

    3) 手术室/ICU病房/CCU病房IT电源系统的基本配置: 

       ⑴ 隔离变压器   

       ⑵ 绝缘监视仪  

       ⑶ 变压器负载和温度监视设备   

       ⑷ 外接报警显示设备 

根据国际电工协会(IEC)有关规定,隔离变压器IT供电系统需要包括绝缘监视仪、隔离变压器、变压器负载和温度监视设备、外接报警显示设备,因此许多国际与国家标准认定,使用IT供电系统是医疗场所供电安全可靠的关键。同时因医用IT供电系统因为使用情况的特殊性,还有四个必要要求:· 第一个绝缘故障的发生不会导致保护装置动作切断供电,以至维持生命设备出现故障或停止工作· 医疗电器设备可以正常工作· 故障电流被减小到安全范围内· 由于供电故障被避免,因此手术室不会发生突然停电事故IEC 60364-7-710:2002-11 要求第二类医疗场所全部使用 IT 供电系统 (不接地系统)710.713.1.5  第二类医疗场所中, IT 供电系统应用于:· 为医疗电气设备和生命维持系统供电的回路· 患者区域内的其他设备下列房间需要特别注意:麻醉室    


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