1 引言
目前，我國大型綜合醫院配電系統的接地形式多采用TN系統。該系統接地故障多為金屬性短路。因故障電流較大，使斷路器等過電流保護裝置動作，造成停電。顯然TN系統不能滿足醫院中一些重要場所對不間斷供電的使用要求。《民用建筑電氣設計規范》（以下簡稱民規）14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，有招致重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。
IT系統具有泄漏電流小，可帶故障運行等優點，因此在醫療場所、地下礦井、化工企業、船舶、電信、冶金、石油化工及交通工程等領域，IT系統得到了廣泛的應用。
2 IT系統及其特點
2.1 IT系統的定義及組成
《民規》14.2.1.3對IT系統是這樣闡述的：電力系統的帶電部分與大地間無直接連接（或有一點經足夠大的阻抗接地），受電設備的外露可導電部分通過保護線（PE）接至接地極。國際電工委員會IEC標準中，強烈建議IT系統不應配出中性線。這是IT系統與我們熟知的TN/IT接地系統的主要區別。在實際應用中，IT系統一般與TN或TT系統通過隔離變壓器進行隔離。
在正常情況下，系統中僅存在線路對地電容的微小泄漏電流。隨著時間的推移，配電線路及電氣設備的絕緣水平不斷下降。圖1所示為IT系統發生第一次接地故障示意圖，當系統發生第一次單相接地故障時，故障電流為兩非故障相對地電容電流的相量和Id ，由于這個電流值甚小，不會造成人身電擊或者其它事故，也不會切斷電源，保證了系統供電的連續性。但是如果不及時排除故障，當第二次另一相發生接地故障時，相當于形成相間短路，使過電流保護裝置動作，引起供電的中斷，這對于重要的供電場所來說，是不允許的。
這樣當系統發生第一次接地故障時，絕緣監測器就能及時檢測出該接地故障，并通過報警裝置發出報警信號（通常是聲光報警信號），提醒工作人員趕在第二次發生異相接地故障前及時排除故障，消除隱患，從而有效地保證系統供電的連續性。
為了保證系統供電的連續性，國家《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》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1條規定：“……醫用IT系統的變壓器進出線回路不允許設置過負荷保護……”，以防止系統過負荷時保護開關切斷電源。這就要求系統中的絕緣監測器必須同時還具有負荷檢測和過負荷報警功能。在一些重要的場所，由于隔離變壓器持續不斷地工作，可能溫度過高而導致隔離變壓器工作異常。因此絕緣監測器還需要實時檢測變壓器的溫度，當其溫度過高時，應有相應的超溫報警信號，以提醒相關人員及時處理。
由上面的分析可知，例如安科瑞（Acrel）公司的醫療IT系統，其組成設備主要包括：隔離變壓器、絕緣監測器、電流互感器，以及外接報警與顯示儀，見圖2。
系統中，絕緣監測儀具有系統絕緣檢測、系統過負荷檢測和變壓器溫度檢測功能，以及相應故障的報警與顯示功能，一般安裝在現場的終端配電柜中。外接報警與顯示儀則用于集中顯示相應的檢測值，并具有超限報警功能，一般安裝在位置明顯的地方，方便人員查看，如手術室IT系統的外接報警與顯示儀通常安裝在醫院手術室的情報面板上。
帶絕緣監視的醫用IT系統各部分的功能
１）醫用隔離變壓器
①IT系統須由專用的醫用隔離變壓器供電。
②《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》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.512.1.6中規定:醫用隔離變壓器應符合IEC61558-2-15的要求。
③單相醫用隔離變壓器二次線圈的額定電壓應不超過230V。
④醫用隔離變壓器的金屬外殼需與局部等電位聯結端子板聯結。
⑤根據最新報批的《綜合醫院建筑設計規范》，醫用隔離變壓器額定功率應為3.15～8kVA。
⑥三相隔離變壓器在最新報批的《綜合醫院建筑設計規范》中被禁止使用。
⑦醫用隔離變壓器的上級和下級饋電回路不允許裝設過負荷保護，可用熔斷器作短路保護。
2）絕緣監視器
①《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》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.413.1.5中規定:醫用絕緣監視儀應符合IEC61557-8的要求。
②醫用絕緣監視儀交流內阻抗應至少為100kΩ。
③測量電壓不應大于直流25V。
④即使在故障情況下，其注入電流的峰值不應大于1mA。
⑤最遲在絕緣電阻降至50 kΩ時，應發出信號。應配置試驗此功能的器具。
⑥監視IT系統中隔離變壓器的繞組溫度及負載電流。
⑦外接報警顯示和測試單元
安裝在病人或醫務工作者的工作場所。用來顯示醫療場所內監視儀器的測量數據和報警情況，通知IT系統的使用者關于系統的運行情況。它能顯示絕緣監視儀的所有信息，還可并聯多個外接報警顯示器和測試單元，通過RS485接口實現通信。
2.2 IT系統的特點
a. 由于系統電源端帶電導體不接地，即使系統發生單相接地故障也只能通過系統對地電容構成回路，故障回路阻抗極大，故障電流極小，發生電擊的危險很小，所以不必及時切斷電源來防電擊，從而維持供電的不間斷，只有在發生第二次接地故障時才要求切斷電源。同時，安裝在系統中的絕緣監測器能及時地檢測并給出系統絕緣故障報警信號，提醒工作人員及時排除故障。因此IT系統是一個連續、可靠的供電系統。
b. IT系統中的絕緣監測器，一方面實時監測系統的絕緣狀態，另一方面還檢測系統的過負荷和變壓器的溫升狀態，一旦出現異常立即報警。因此IT系統能夠減少因系統發熱、漏電等原因引起的電氣火災事故，大大提高了系統的防火安全性。
c. 在IT系統中，提高回路的絕緣阻抗、降低回路對地電容，是提高系統安全性與可靠性的關鍵。因此在系統設計時要盡量縮短系統配電線路的長度，減小系統容量，減少系統分支回路數，并做好線路的絕緣防護措施。這也就限制了IT系統僅能用在重要的局部的供電場所，如化工、制藥企業的一些程序控制生產線，醫療場所的手術室、重癥監護室等場所。
3 IT系統在醫療場所的應用
醫療IT系統是IT系統應用的一個典型實例。醫院因其職能的特殊性，對其配電方式有特殊的要求。如外科手術室、重癥監護室等，都需要采用IT系統，以提供一個安全、可靠、連續的配電系統。
3.1醫療IT系統的應用
根據國標《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》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），將醫療場所劃分為0類場所、1類場所和2類場所。由于0類和1類場所不使用與病人直接接觸的醫療器械，或者所使用的設備斷電后不會對病人造成危害，因此可以使用TN-S系統，但須配有剩余電流動作保護器，在發生接地故障時，能及時斷開故障回路。并可同時配置剩余電流監測設備，實時監測系統各回路的泄漏電流值，在保護設備動作前發出報警信號，避免造成回路斷電，引起嚴重后果。對于2類醫療場所，醫療設備的斷電或接地故障將會危及病人生命安全。根據相關的標準和規范，這類場所必須使用醫療IT系統，來保證系統供電的連續性和安全性。
最新報批的《綜合醫院建筑設計規范》參照我國等同采用的IEC標準，根據我國具體國情，制定出了IT系統在醫院中應用場所的詳細規定，其嚴格規定了應用組2類（也稱為2類場所）為以下場所：急診搶救室；中心手術部的所有手術室；所有CU室（包括ICU，CCU，NICU，PICU，SICU等等）；心臟導管介入室和心血管造影室。每個房間應配有獨立的隔離電源系統。對于多個這類場所，可以采用如圖3所示的配電方案。
圖中各個手術室和重癥監護室分別采用獨立的IT供電系統，所有的IT系統由手術部與ICU總配電柜通過TN-S系統配電。各IT系統的絕緣監測器及總配電柜內的剩余電流監測設備又通過基于Modbus協議的RS485總線將各個監測信號反饋到手術部的中央監控室內，并由中央控制室的上位機通過中央控制系統軟件進行集中監控。各個IT系統與TN-S系統的運行狀態，都可以顯示在中央監控室的上位機上，方便工作人員對系統進行集中監控與管理。
各類手術室和重癥監護室根據各系統容量分別配置單獨的IT系統，主要的醫療儀器、無影燈、多功能吊塔等用電設備須從IT系統中取電。照明燈、觀片燈和電動門等可以不從IT系統取電。 圖4為采用醫療隔離電源系統的手術室或ICU配電系統圖。絕緣監測儀時刻監測IT系統的絕緣狀態，并在系統出現故障時給出報警信號，外接的報警與顯示儀通過RS485接口與絕緣監測儀進行實時的數字通信，顯示絕緣監測儀的檢測結果，并在報警時發出聲光報警信號。除了絕緣監測設備外，系統還配置了絕緣故障測試儀和絕緣故障評估儀。絕緣故障測試儀能夠在線查找故障發生的回路，它和絕緣監測儀一起工作，當絕緣監測儀探測到系統絕緣故障后，絕緣故障測試儀立即開始故障定位，由絕緣故障評估儀周期性地送出一個特殊的測試電流，測試電流流經故障部位，由電流互感器探測，并由電子評估儀對故障回路進行評估，評估的結果送報警與顯示儀中顯示。
醫療IT系統同時還配置了絕緣故障定位設備，在發現系統絕緣故障的同時，能及時定位出現故障的回路，這極大地方便了工作人員了解系統狀態并及時排查故障，從而有效地保證了醫療IT系統的安全性與可靠性。
許多國內廠家參照IEC標準，結合國情，也制定出了IT系統在醫院中應用場所的詳細規定，并相繼推出了專門用于醫院的帶絕緣監測裝置的IT系統設備。如上海安科瑞(ACREL)公司的：“醫用隔離電源”,其產品符合IEC的標準并具有更優的性能。
安科瑞（Acrel）公司的隔離電源系統主要包括以下部件：
1）AIM-M100絕緣監視儀
2）AITR系列隔離變壓器
3）AID100外接報警和顯示儀
4）ACLP10-24型的儀用直流穩壓電源
3.2主要產品型號規格及配置
安科瑞（Acrel）公司的醫用隔離電源柜是針對醫療2類場所的供電需求而設計的具有局部IT系統的配電柜，IT系統裝設絕緣監測裝置來監測系統的絕緣狀況，各輸出回路采用了具有短路保護功能的斷路器；其它系統輸出回路則采用了具有漏電保護功能的斷路器。產品根據使用場所的不同分為GGF-O系列手術室用隔離電源柜和GGF-I系列ICU/CCU等病房用隔離電源柜兩大類，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合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-醫療場所》和GB7251.1-2005/IEC 60439-1:1999《低壓成套開關設備和控制設備》等標準。
3.2.1 ICU、CCU病房配電解決方案（以GGF-I8隔離配電柜系統圖為例）
3.2.2 手術室配電解決方案（以GGF-O8隔離配電柜系統圖為例）
參考文獻：
[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品資料，2011.03版.
[2]王厚余. 低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗. 第二版. 北京：中國電力出版社，2007：48 - 52 .
[3]邵建勛. 醫用IT系統在醫療場所的應用. 信息管理, 2008(6): 32 - 39.
作者簡介
張曉麗，女，上海安科瑞電氣股份有限公司，學士。研究方向為IT醫療系統。手機：13918924310 QQ：1696831581
