浅谈现代医院手术室IT供配电系统的设计与研究

安科瑞 华楠

［摘要］ 随着人们的生活水平的不断提高，医疗条件的不断改善，人们对健康越来越重视同时对医疗条件的要求也越来越高，对医院手术室医疗设施提出了新的要求。以往医院普通手术室状况已不能满足人们的要求，如今一些大型综合医院已经引进和改建了许多由达到国际标准的手术室组成的手术部，使医院手术的硬件环境达到一个新的水平，本文就医院手术室供配电系统设计与研究作一些介绍和探讨。

［关键词］ 医院；手术室；配电系统；设计；探讨

1 对医院手术室配电系统的相关规定

        根据JGJ16-2008民用建筑电气设计规范的相关要求“医疗场所采用IT系统供电时应符合下列规定” 

1.1在2类医疗场所内,用于维持生命、外科手术和其他位于“患者区域”内的医用电气设备和系统的供电回路,均应采用医疗IT系统。 

1.2用途相同且相毗邻的房间内，至少应设置一回独立的医疗IT系统。医疗IT系统应配置一个交流内阻抗不少于100KΩ的绝缘监测器并满足下列要求：

        1）测试电压不应大于直流25V；

        2）注入电流的峰值不应大于1mA； 

        3）在绝缘电阻降至50KΩ时,应发出信号,并应配置试验此功能的器具。 

1.3每个医用IT系统应设在医务人员可以经常监视的地方,并应装设配备有下列功能组件的声光报警系统： 

        1)应以绿灯亮表示工作正常； 

        2)当绝缘电阻下降到整定值时,黄灯应点亮，且应不能消除或断开该亮灯指示；    

        3)当绝缘电阻下降到整定值时,可音响报警动作,该音响报警可解除； 

        4)当故障被清除恢复正常后，黄色信号应熄灭。

        当只有一台设备由单台专用的医疗IT变压器供电时,该变压器可不装设绝缘监测器。 

2 现代医院手术室的供配电设计

        1）医院手术室保证用电可靠性应当采用双路供电源有困难时，应设置备用电源并能在1min内自动切换，其用电应从本建筑物配电中心专线供给。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，不能采用 TN－C系统。为了减少外来尘、菌的侵入而带来交叉感染，医院手术室的总配电柜，应设于非洁净区内。

        2）手术室内用电应与辅助用房用电分开，每个手术室的干线单独敷设。每个手术室应设有一个独立专用配电箱，为了检修时工作人员不进手术室，减少外来感染，配电箱不得设在手术室内，应设在该手术室的外廊侧墙内。手术室的配电总负荷应按设计要求计算，并不应小于8kVA。手术室内的电源宜设置漏电检测报警装置。

        3）手术室内医疗设备用电插座，在每侧墙面上至少应安装3个插座箱，插座箱上应设接地端子，其接地电阻不应大于1Ω。如在地面安装插座，插座应有防水措施。

        4）手术室配电管线应采用金属管敷设，穿过墙和楼板的电线管应加套管，套管内用不燃材料密封。进入手术室内的电线管穿线后，管口应采用无腐蚀和不燃材料封闭，为使在火灾发生时也不会因烧坏电线绝缘而短路，宜采用矿物绝缘电缆；同时手术室内不应有明露管线。

3 医院手术室净化空调配电与控制设计

        1）空气净化处理是手术室洁净目标的关键，手术室强调空气洁净度是必要保障条件，因此手术室净化空调电源的可靠性至关重要，对于手术室净化空调的供电电源应是一级负荷，以双电源供电（切换时间可以超过15s） 或以独立回路引自低压柜的事故母线段。 

        2）各手术室的空调设备应能在室内自动或手动控制。控制装备显示面板应与手术室内墙面齐平严密，其检修口设在手术室之外；通常空调设备控制按钮全部设置在手术室综合控制面板上，方便医护人员的使用，该综合控制面板还包括时钟显示、医护对讲分机、医疗气体压力的检测等其他功能。

4 医院手术室供电安全与接地设计

        医疗电气设备不仅与人体表面接触，有的也与人的内脏接触，难免有医疗电气设备和电子仪器绝缘损坏，电流泄漏的现象，这就不可避免地导致医疗电击事故的发生，为此应予以高度重视，应根据不同手术室的要求，进行合理设计，选用安全供电设备。 

        1）漏电断路器的应用当流过人体电流小于30mA时，人体就不致发生心室纤颤而电击致死，因此国际上规定低压移动设备和插座等末端回路剩余漏电动作保护器（简称RCD）的额定动作电流为30mA。据IEC标准规定，在TN－S系统中对于由医护人员操作，不直接接触病人身体的正常医疗设备电源插座回路，选择动作电流不大于30mA的RCD作附加保护；在进行诸如心脏内部手术和中断供电将招致生命危险的治疗场所，RCD只能用在手术台、X光机、额定功率大于5kVA的大型电气设备、不重要的的电气设备回路上。《民用建筑电气设计规范》规定医疗电气设备的 RCD动作电流宜按6mA选择。IEC标准规定：进行心脏手术的医疗设备泄漏电流正常状态为10μA以下，单一故障状态为50μA以下(通过心脏电流超过 50μA就会心室纤颤而死亡，被称微电击致死)，相应地手术室内电位正常时为10mV，单一故障状态为50mV。所以对于进行心脏手术的医疗设备不宜采用漏电电流动作保护，应采取防止微电击的保护措施。

        2）作局部等电位联结为了有效防范手术室这个特殊场所因医疗设备发生泄漏电流而产生严重后果，减少手术室内用与方案的电位差，应采取等电位联结，我国《医院医院手术室建筑技术规范》规定所有手术室均应设置安全保护接地系统和等电位接地系统。手术室内等电位联结的做法为在房间墙上设置等电位联结箱，手术室内的照明灯，手术无影灯，金属器械柜，呼吸麻醉机，手术床，金属门窗，空调进出风口的金属格栅框，各种医用气体管道，防电磁干扰的屏蔽层，隔离变压器一、二次绕组间的金属屏蔽层，地板下可能的金属网格等，为安全起见均应作等电位联结，由等电位联结端子板连成一体，可参见国标图集02D501－2 《等电位联结安装》。

        3）设置局部IT系统。《医院医院手术室建筑技术规范》规定心脏外科手术室的配电盘加装隔离变压器，即采用IT系统供电。该供电方式设一台1:1专用隔离变压器，其二次侧不接地，箱内设一套漏电检测报警装置(绝缘监视装置)以防止产生接地故障电流。当发生第一次单相接地故障时，一般当系统绝缘水平低于50kΩ时，并不自动切断电源，而由绝缘监视装置发出故障报警。这时故障电流仅为医疗场所内的一小段线路的微量对地电容电流，引起该场所内的不同部分的电位差很小。这时医生可根据病人病情的严重程度，在确保病人安全的前提下，决定是否切断电源，并采取相应措施。发生第一次接地故障，在手术

后，应立即排除故障，防止第二次异相接地故障而引起相间短路。手术室IT系统设计应注意以下几点：

        a.应设置漏电检测报警装置。

        b.隔离变压器需设置过载和温度监测器。

        c.手术室内常规照明灯电源不必通过隔离变压器。

        d.上述采用不大于30mA的RCD保护的设备不必通过隔离变压器。

        e.手术室内IT系统的PE线仍是医院内TN－S系统的PE线延伸，也即IT系统和TN－S系统共用同一个保护接地的接地装置，切勿另打单独的接地极，以防止两个接地装置间可能存在的电位差对人身安全造成威胁。

        4)为防止无线电通信设备对医疗电器设备产生干扰，手术室内禁止设置无线通信设备。同时为防雷击电磁脉冲，保护医疗电子设备，以免对人身安全造成威胁，手术室电源应加装电涌保护器。

5 安科瑞医疗IT系统介绍

5.1概述

        随着电子医疗设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在手术中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些医疗设备用于维持重症病人的生命，一旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于医院这一特殊场所的电气设计，应严格按照国家标准和规范要求，采用IT系统供电。

        安科瑞医用IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的手术室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供安全、连续、可靠的供电解决方案。

5.2 医用隔离电源监控系统

        医用隔离电源监控系统用于集中监控医疗大楼内所有医疗2类场所医疗IT系统的运行状况。这种集中监控系统可以设置在医院电气运行和维护人员的值班室内，也可以集成在其它电力监控系统中，由专业的电气人员进行监控，一旦某套IT系统出现故障，电气维护人员也能在一时间内做出判断，并根据现场情况进行处理。

5.2.1 系统拓扑图

5.2.2软件功能

        安科瑞医用隔离电源监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为医院2类场所隔离电源系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下图2：

图2软件的主要功能

■ 一次图和现场分布显示

        系统具有一次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查；

■ 实时数据采集与显示

        利用安装于各隔离电源系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等如图3；

■ 故障报警

        将各医用隔离电源系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统一处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动消除。

■ 远程参数设置和查询

        通过系统，可根据要求远程调整和设置各医用隔离电源系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等如图4。

■ 图形显示功能：

        系统可以以曲线的形式，显示各套隔离电源系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。

5.3 产品选型

表1医用IT系统绝缘监测及故障定位产品

6 总结

        当前人们对医院手术室的环境要求越来越高，过去的一些设计远不能满足人们对安全保障的要求。尤其是手术室中大量设备触及人体内脏和大脑等器官，如发生电气漏电故障，很容易发生电气事故。如何保护医院的病人以及医护人员不受漏电事故的伤害已经变得非常重要，已经受到了国内外的继电保护专家和医生们的普遍关注。许多国家和国际标准都对医疗领域，尤其是那些生命攸关的场所，如手术室﹑重症监护室﹑心脏监护室等处的医用配电系统做出了特殊规定，其目的就是保证为该场所内的医疗电器设备提供一个安全可靠的电源，以确保病人的安全。

参考文献

[1] 段晋晋，现代医院手术室供配电系统设计与研究.

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版.