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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要 本文主要介紹了在醫(yī)療IT系統(tǒng)領(lǐng)域中，對比IEC標(biāo)準(zhǔn)和以美國為代表的NSPF標(biāo)準(zhǔn)的不同之處，進(jìn)一步理解應(yīng)用與醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)
關(guān)鍵詞 漏電 絕緣監(jiān)視 IEC標(biāo)準(zhǔn) NSPF 標(biāo)準(zhǔn) 醫(yī)療IT系統(tǒng)
醫(yī)療2類場所是醫(yī)院內(nèi)重要場所，通常指手術(shù)室、重癥監(jiān)護室或心臟監(jiān)護室等，對病人而言是生命攸關(guān)的場所，也是充滿醫(yī)療器械和醫(yī)療電氣設(shè)備的場所，此類場所的漏電保護和普通建筑物相比有特殊的要求，即通過局部IT 系統(tǒng)供電。為了更好地理解應(yīng)用于醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)，首先對現(xiàn)行相關(guān)的不同國際標(biāo)準(zhǔn)作一介紹。
1 不同國家醫(yī)療IT系統(tǒng)的不同標(biāo)準(zhǔn)
在醫(yī)療2類場所采用醫(yī)療IT 系統(tǒng)的主要國家及其國家標(biāo)準(zhǔn)如下：
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美國
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NFPA 99
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瑞士
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MED 4818
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英國
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BS7671-SGN7.10 (2003)
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匈牙利
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MSZ2040
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德國
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DIN VDE 710
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比利時
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TN013
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法國
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NF C15-211
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巴西
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NBR13.543
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荷蘭
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NEN 3134
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智利
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N.SEG 4EP79
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意大利
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TC 10
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加拿大
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CSAZ31.1
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奧地利
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OVE-EN7
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日本
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JIS T 1022
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挪威
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NVE-1991-FEB
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澳大利亞
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AS3003
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芬蘭
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SFS 4372
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中國
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GB 16895.24 - 2005
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西班牙
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UNE20-615-80
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國際電工委員會（IEC)
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IEC60364-7-710
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愛爾蘭
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TC 10
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縱觀上述各國的規(guī)范，主要可以劃分為兩大標(biāo)準(zhǔn)，即以IEC60364-7-710為代表的、監(jiān)視IT系統(tǒng)對地絕緣阻值的標(biāo)準(zhǔn)，主要參與國家大部分為歐盟國家，如英國、法國、德國、芬蘭、意大利、瑞士、匈牙利、愛爾蘭等，歐盟以外的國家如中國和巴西等。另外一類標(biāo)準(zhǔn)以美國的NEPA99為代表，監(jiān)視IT 系統(tǒng)對地容性漏電流和阻性漏電流的總和，主要追隨的國家有加拿大、日本、澳大利亞、荷蘭、挪威、智利和許多中美洲國家。
2. 醫(yī)療智能絕緣監(jiān)視儀
IEC60364 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，醫(yī)療2類場所內(nèi)用于維持生命或外科手術(shù)的醫(yī)療電器設(shè)備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設(shè)備，必須使用帶絕緣監(jiān)視儀的IT 電源系統(tǒng)。
圖1 安科瑞醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀
醫(yī)療智能絕緣監(jiān)視儀安裝在IT 系統(tǒng)和大地之間，IT系統(tǒng)發(fā)生接地時，絕緣監(jiān)視儀立刻發(fā)出報警信號，通知操作人員系統(tǒng)已經(jīng)帶故障運行，必須盡快找出故障，以便在發(fā)生第二點接地之前排除故障。對于醫(yī)療2類場所的IT系統(tǒng)內(nèi)安裝的絕緣監(jiān)視儀，除了必須符合絕緣監(jiān)視儀的通用規(guī)范IEC61557-8標(biāo)準(zhǔn)以外，還必須符合IEC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求：
1.內(nèi)部交內(nèi)阻抗應(yīng)至少為100kΩ；
2.測試電壓不應(yīng)大于直流25V；
3.即使在故障條件下，其注入的電流的峰值不應(yīng)大于1mA；
4.最遲應(yīng)在絕緣電阻降至50kΩ時發(fā)生信號，應(yīng)配置試驗此功能的器具；
5.絕緣監(jiān)測器在接地中斷或電氣線路中斷時發(fā)出信號。
3.絕緣監(jiān)視儀（IMD）的測量原理
通常絕緣監(jiān)視儀的測量原理如圖1所示。
圖2 絕緣監(jiān)測儀的測量原理
AIM-M100醫(yī)療絕緣監(jiān)視儀通過內(nèi)部的耦合電阻RA連接到被監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)。絕緣監(jiān)視儀內(nèi)部的信號源G發(fā)送一測量電壓信號通過耦合電阻RA、測量電阻Rm和低通濾波電路疊合在被監(jiān)視系統(tǒng)和大地（PE線）之間，該測量電壓經(jīng)過外部的IT系統(tǒng)對地的總絕緣阻抗RF構(gòu)成測量回路，因此通過測量該回路內(nèi)的測量電流Im得出被監(jiān)視系統(tǒng)對地的總絕緣阻值。
傳統(tǒng)的應(yīng)用與測量交流系統(tǒng)對地絕緣阻值的絕緣監(jiān)視儀常常采用直流信號測量方法，相關(guān)的電路圖可簡化成圖2；
圖3 簡化電路圖
絕緣監(jiān)視儀送出一直流測量電壓信號，通過系統(tǒng)絕緣電阻產(chǎn)生的測量電流Im和系統(tǒng)對地的絕緣阻值成線性，其關(guān)系如下列公式：
通過測得的測量電流Im ， 極易得到系統(tǒng)對地的絕緣阻值Rf。
但是，該測量方法容易受到被監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)的直流負(fù)載電流及各種不同頻率的交流電流的干擾，因此改進(jìn)型的絕緣監(jiān)視儀采用疊加脈沖測量電壓的方法檢測IT系統(tǒng)的對地絕緣阻值。最近20年由于計算機技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，安科瑞電氣股份有限公司（ACREL)采用低頻交流信號法測量出系統(tǒng)的絕緣電阻。該測量信號的幅度和頻率等參數(shù)由單片機控制，可準(zhǔn)確測量出當(dāng)前系統(tǒng)的絕緣電阻和系統(tǒng)電容。通過在各地醫(yī)院的廣泛應(yīng)用，證明是一種可靠的在線絕緣測量方法。
4. 醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀在醫(yī)療2類場所的應(yīng)用方案
醫(yī)療智能絕緣監(jiān)測儀在實際現(xiàn)場應(yīng)用的方案如圖4和圖5，方案配置見表1和表2：
圖4 手術(shù)室隔離電源系統(tǒng)解決方案圖
方案配置表
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表2 重癥監(jiān)護室隔離電源系統(tǒng)方案配置
5 主要產(chǎn)品及電源柜的報價方案
為了方便廣大客戶對安科瑞產(chǎn)品的選擇，現(xiàn)列出產(chǎn)品報價，如下表所示：
5.1 GGF-I系列ICU/CCU病房隔離電源柜
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外形
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型號
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規(guī)格
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單位
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價格(萬元)
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GGF-I3.15
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3.15KVA
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套
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3.8~5.3
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GGF-I6.3
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6.3KVA
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套
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4.4~5.9
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GGF-I8
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8KVA
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套
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5~7
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GGF-I10
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10KVA
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套
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6.8~9.8
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不間斷電源
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可選配，價另報
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雙電源切換裝置
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可選配，價另報
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運費
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參照物流公司報價
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備注
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以上報價含調(diào)試費，不含運費、安裝費
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5.2 GGF-O系列手術(shù)室隔離電源柜
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外形
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型號
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規(guī)格
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單位
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價格(萬元)
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GGF-O6.3
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6.3KVA
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套
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6.4~7.9*
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GGF-O8
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8KVA
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套
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7~9*
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GGF-O10
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10KVA
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套
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8.6~11.6*
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不間斷電源
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可選配，價另報
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雙電源切換裝置
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可選配，價另報
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運費
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參照物流公司報價
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備注
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以上報價含調(diào)試費，不含運費、安裝費
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5.3醫(yī)療IT絕緣監(jiān)測產(chǎn)品
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外形
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名稱
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型號
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功能
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價格
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可選配及價格（元）
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絕緣監(jiān)測儀
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AIM-M100
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IT系統(tǒng)對地絕緣電阻、負(fù)荷電流、變壓器溫度監(jiān)測
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15600
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- 雙通訊 +800
- 故障報警輸出+400
- 溫度檢測 +800
- 負(fù)荷檢測 +800
- 集中監(jiān)控配套軟件 +3000
- 斷線檢測 +800
- SOE事件記 +2000
- 自檢功能 +1000
- 支持故障定位功能（僅AIM-M200支持） +2000
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AIM-M200
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19600
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.jpg)
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直流穩(wěn)壓電源
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ACLP10-24
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儀表專用穩(wěn)壓電源
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300
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/
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報警與顯示儀
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AID100
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具有絕緣電阻、變壓器負(fù)荷率；可遠(yuǎn)程設(shè)置絕緣監(jiān)測儀報警閾值
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/
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AID120
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/
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AID200
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采用CAN通訊，可遠(yuǎn)程顯示和設(shè)置多達(dá)16套絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù)，實時監(jiān)控通訊是否完好
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900
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/
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電流互感器
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AKH0.66-P26
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實時測量變壓器負(fù)荷電流
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150
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/
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測試信號發(fā)生器
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ASG100
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采用CAN總線技術(shù)，可與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時，可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中，可實現(xiàn)L1，L2斷線檢測
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3780
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/
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故障定位（評估）儀
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AIL100-4
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采用CAN總線技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)絕緣故障時，可配合ASG100實現(xiàn)故障定位功能
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6050
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/
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AIL100-8
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8050
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/
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6. 實際應(yīng)用中的一些優(yōu)化措施
1.醫(yī)療IT系統(tǒng)的隔離變壓器放置的位置沒有嚴(yán)格的規(guī)定。隔離變壓器放置的位置決定了從變壓器到系統(tǒng)負(fù)載（醫(yī)療電器設(shè)備）的距離，距離越長，有線路產(chǎn)生的容性電流越大。美國標(biāo)準(zhǔn)的IT系統(tǒng)隔離變壓器通常于手術(shù)室內(nèi)部墻壁嵌入式安裝，以縮短從變壓器到醫(yī)療電器設(shè)備的界限距離。為滿足加拿大更嚴(yán)格的規(guī)范，手術(shù)室的隔離變壓器像吊塔一樣懸于手術(shù)床上方，其目的同樣是為了減少容性漏電流。在澳大利亞和日本的標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定從變壓器到手術(shù)室敷設(shè)的電纜不允許使用金屬穿線管，也是為了同樣的目的。不管將變壓器至于手術(shù)室內(nèi)部、不管是嵌入式還是懸掛式安裝，都有礙于滿足手術(shù)室的空氣潔凈要求；同時變壓器的容量也不能太大，這也限制了手術(shù)室功能的靈活性。而如若將塑料穿線管至于手術(shù)室的吊頂內(nèi)，會降低電氣安裝的可靠性。而IEC規(guī)范規(guī)定，IT 系統(tǒng)隔離變壓器可以至于手術(shù)室之外，這就大大降低了電氣安裝的難度，同時對變壓器的散熱也十分有利。
2. 為了既照顧到IEC規(guī)范的實用性，又盡量抑制IT系統(tǒng)內(nèi)的容性電流，在IEC60364-7-710標(biāo)準(zhǔn)中，嚴(yán)格規(guī)定了隔離變壓器的容量不得大于10kVA，這樣可以在一定程度上防止使用很長很多線路的醫(yī)療IT系統(tǒng)。
3. IEC標(biāo)準(zhǔn)的隔離變壓器有相對較低的浪涌電流，降低了對IT系統(tǒng)前級的電源自動切換裝置的要求。IEC61558-2-15標(biāo)準(zhǔn)對隔離變壓器的規(guī)范，符合該規(guī)范的隔離變壓器與美國標(biāo)準(zhǔn)的相對體積較小，噪聲水平低，浪涌電流在額定電流的12倍以下，較小的浪涌電流無疑對與隔離變壓器的初級連接的UPS的要求降低了。而美國標(biāo)準(zhǔn)的隔離變壓器為了滿足低水平的對地漏電流的要求，隔離變壓器常常具有較高的噪聲，浪涌電流常常在額定電流的20倍左右。在實際應(yīng)用時，一套UPS設(shè)備常常連接了多臺隔離變壓器，這樣隔離變壓器的浪涌電流水平越高，UPS后備電源的造價也越高。
7.結(jié)語
綜上所述，在醫(yī)療IT 系統(tǒng)領(lǐng)域，IEC規(guī)范具有較強的實用性，因而在世界范圍內(nèi)被廣泛接受并采用。以美國為代表的NSPF標(biāo)準(zhǔn)比IEC標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，實施該標(biāo)準(zhǔn)的難度和成本比IEC標(biāo)準(zhǔn)高。
參考文獻(xiàn)：
[1]醫(yī)療IT 系統(tǒng)的漏電檢測及其應(yīng)用.智能建筑電氣技術(shù)2010.3
[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，Email: 7377987@qq.com手機：13917437076 QQ:7377987
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