淺談醫療隔離電源系統在醫院配電系統應用分析

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定   201801

 

【摘要】根據醫療場所分類說明醫院尤其是 2 類 醫療場所的接地方案，分析醫療場所自動切斷電源措 施，提出校驗醫療 IT 系統配出回路長度；說明 RCD、RCM、IMD、IFLS 等的用途和范圍；就應急醫 院 2 類場所的配電方案進行探討。 

【關鍵詞】醫院；接地；自動切斷電源；輔助等 電位聯結；醫用 IT 系統；

       國家建筑標準設計圖集 08SD706 - 2 《醫療場所電氣設計與設備安裝》（以下簡稱 《原圖集》）于 2009 年發布，彼時可依據的醫療場所專用設計規范 主要為 GB 16895. 24 - 2005 / IEC 60364 - 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 醫療場所》。近10年來，隨著社會的發展，一大批醫院在新建、改擴建，以滿足人們日益醫療服務需要。在此期間針對醫療場所的專用設計規范也陸續發布，如：JGJ 312 - 2013《醫療建 筑電氣設計規范》、GB 50333- 2013《醫院潔凈手術 部建筑技術規范》、GB 51039- 2014《綜合醫院建筑設計規范》等。同時可以看到 IEC 標準和英國 BS 標準針對醫療場所電氣設計、通用場所電氣安全的相關規范也在不斷 更新中，如：IEC 60364 - 7- 710： 2018 CDV《Low ? voltage electrical installations — Part 7 - 710：Requirements for special installations or locations — Medical locations》、 BS 7671： 2008 Amendment 3 ： 2015 《Requirements for Electrical Installations — Part 7：Special installations or locations — Section 710：Medical locations》 以及 IEC 60364 - 4 - 41：2017 《 Low ? voltage electrical installations — Part 4 - 41：Protection for safety—Protection against electric shock》等均已更新或正在更新中。在此基礎上新出版的國家建筑標準設計圖集19D706 - 2 《醫療建筑電氣設計與安裝》（以下簡稱《圖集》） 在 《原圖集》 的基礎上也作了更新。其中關于醫療場所的接地及安全防護內容也參照國內外新的相關標準、規范進行了更新、編制。本文就以下內容進行討論：醫院的接地、醫療場所的自動切斷電源措施、醫療場所配電系統的監控與保護、應急醫院 2 類場所的配電方案思考。 

1. 1 醫院醫療場所分類 

       國內及歐洲的標準均將醫療場所分為 3 類，其定義為：a．0 類：不使用醫療電氣設備接觸部件的醫療場所；b．1 類：醫療電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內 （除 2 類醫療場所所述部位外） 接觸的醫療場所；c．2 類：醫療電氣設備接觸部件需要與患者體內接觸、手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫療場所。 

國內各醫療標準及歐洲醫療標準對于以上 3 類醫療場所的定義與劃分基本一致，其簡要劃分見表 1。

注：根據我國的規范，手術輔助用房如術前準備室、術后復 蘇室、麻醉室等為 1 類醫療場所，而 IEC 的相關標準 （IEC 60364- 7 - 710：2018 CDV） 中將上述用房等歸為 2 類醫療場所。

1. 2 醫院的接地 

       a．醫院建筑的接地裝置宜優先采用自然接地體，當采用人工接地體時，應采取有效的防腐措施。接地裝置承擔著保護性接地和功能性接地兩種功能， 應優先考慮保護性要求。根據 GB 16895. 3 - 2017/IEC 60364 - 5 - 54：2011《低壓電氣裝置 第 5 - 54部分：電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體》規定，接地極的材料和尺寸的選擇，應使其既耐腐蝕又具有適當的機械強度。當利用自然接地導體時，應確保接地導體的可靠性，禁止利用可燃液體或氣體管道、供暖管道及供水管道做保護接地極。 

       b．醫院建筑低壓配電系統的接地型式宜采用TN - S 或 TT 系統，并采用共用接地和保護等電位聯結。此處所說的低壓配電系統的接地型式是由低壓配電系統主配電盤的出線端處開始考慮。以 TN 系統為例，由變壓器低壓側中性線套管引至主配電箱（柜）盤低壓母線的出線是PEN線，由主配電箱（柜）盤低壓母線的引出線再分為 N 線和PE 線。 

       c．醫院建筑內由 IT 系統供電的設備金屬外殼接地應與TN - S 系統共用接地裝置。2 類醫療場所內通常采用局部IT 系統，其余部位仍采用TN - S 系統，如為 IT 系統設單獨接地極，在同一場所內將存在兩個相對獨立的接地裝置，兩個相對獨立的接地裝置之間可能存在電位差，這對人身安全不利，在 2 類醫療場所內更不允許這種電位差的出現。 

       d．在 1 類及 2 類醫療場所內，應做輔助等電位聯結，并將下列設備進行等電位聯結：① 保護接地導體 （PE 線）；② 外露可導電部分；③ 抗電磁干擾場的屏蔽物；④ 導電地板金屬網格；⑤ 隔離變壓器的金屬屏蔽層；⑥ 固定安裝的可導電但不用電的患者支撐物，諸如手術臺、理療椅和牙科治療椅，除非該設備要求與地絕緣。 

       e．等電位聯結母線應位于醫療場所內或靠近醫療場所。在每個配電箱內或附近應裝設附加的等電位聯結母線，應將輔助等電位導體和保護接地導體與該母線相連接。連接的位置應使接頭清晰易見，并便于單獨拆卸。上述要求是為了加強 2 類場所的輔助等電位聯結的可靠性，盡量減少其間距，從而降低這些部分與等電位聯結母線之間的電阻值。輔助等電位聯結的定義范圍包括在區域內所有外露可導電部分 （包括插座的 PE 插孔） 之間、外露可導電部分與裝置外可導電部分之間均應相互連接。為此，該等電位聯結母線安裝在配電柜 （箱） 內，有困難時 （例如已有的箱柜條件受限），則盡可能靠近箱柜。這種要求高于其他普通場所的常規做法是有道理的。

f．醫療場所內的電子設備應設置等電位聯結，等電位聯結網絡可采用 S 型結構、M 型結構或 SM 組合型結構。 

1.3 2類醫療場所的接地 

       2 類醫療場所低壓配電通常采用局部 IT 系統 （醫用 IT 系統） 供電。以手術室為例，手術室的配電通常采用 TN - S （或 TT 系統） 加醫用 IT 系統共同供電的方式。《圖集》提供了兩種醫用 IT 系統在手術室中的接地與等電位聯結方案。圖 1 是 《圖集》 提供的 IT系統接地方案（一）的簡化，僅畫出單相并縮減了部分TN 系統配電內容，引自 BS 7671：2008 Amendment 3：2015。圖 2 是 《圖集》 提供的 IT 系統接地方案（二）的簡化，僅畫出單相并縮減了部分 TN 系統配電內容，引自BS 7671：2018《Requirements for Electrical Installations IET Wiring Regulations Eighteenth Edition》。分析圖 1、圖 2，可以看出，兩方案主體相同，細節略有差異，其異同點見表 2。對于方案一、方案二的不同點，筆者認為其主要是基于等電位聯結范圍內導體電阻的考慮。即：在2 類醫療場所內，電源插座的保護接地導體端子、安裝設備的保護接地導體端子或任何外界可導電部

分與等電位聯結母線排之間的導體的電阻 （包括連接部分的電阻） 不應超過 0. 2 Ω ［1］。這一規定的目的是保證輔助等電位聯結的可靠性，故障防護時降低人的雙手承受的接觸電壓值［4］。以 IT 系統電源專用插座和非電手術臺金屬構架間為例，按上述等電位聯結電阻 ≤ 0. 2 Ω 的要求，其包含的聯結如下： 

       a．為 SEBT 至非電手術臺金屬構架聯結導體。 

       b．為方案一中：IT 電源配電箱 PE 端子至IT系統電源專用插座的聯結線 （PE 線）；方案二中：SEBT 至 IT 系統電源專用插座的聯結線。 

       c．為 SEBT 至 IT 電源配電箱 PE 端子的聯結線。則方案一的聯結導體包括 a + b + c；而方案二的聯結導體包括 a + b。由此可以得到如下結論： 

       a．由于插座面板聯結的導線截面通常為 2. 5 mm2 、4 mm2 等固定規格，因此方案一、方案二中的導線 b 截面通常一致。基于此，方案二的導體長度無疑更短，更容易滿足電阻 ≤ 0. 2 Ω 的要求。 

       b．導線 c 通常為截面不小于 10 mm2 的銅導體， 其電阻較 2. 5 mm2 銅導體電阻小得多。以 2. 5 mm2 、10 mm2 的銅導線電阻為例，2. 5 mm2 銅導線電阻值為0. 006 9 Ω / m，10 mm2銅導線電阻值為 0. 001 8 Ω / m。 因此實際使用中方案二的聯結范圍內導體電阻更低，但由于導線 c 的電阻不高，因此方案一、方案二的等電位聯結導體間的電阻值差異不會太大。 

       c． 采用方案二時，如假定SEBT 至電源插座的保護接地導體端子、安裝設備的保護接地導體端子或任何外界可導電部分與等電位聯結母線排之間的導體均為2. 5 mm2 的銅導線，則按 0. 2 Ω反推聯結線長度約為29ｍ，對于常規手術室當采用S型等電位聯結方案時，需嚴格控制聯結導線長度、截面大小。 

       d．方案二中輔助等電位聯結還包括外界可導電部分 （普通照明和燈具外殼），這樣 2 類場所內的輔助等電位聯結范圍更大，原則上是應聯結的設備盡數聯結。