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医用隔离电源及监控系统

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。

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第一时间内做出判断,并根据现场情况进行处理。

2.1 系统拓扑图

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:

■ 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;

    

■ 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。

   

■ 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。

2.3医用隔离电源监控器

适用环境

——工作温度:-10℃~+55℃

——储存温度:-20℃~+70℃

——相对湿度:≤95%不结露

——海拔高度:≤2500m

——污染等级:Ⅲ 级

——安装类别:Ⅲ 级

 

● 主要组成部件

    安科瑞医用隔离电源监控器柜主要功能及组成部件见下表。

● 实体结构图    

3.医疗场所的供电解决方案

3.1 ICU、CCU病房配电解决方案(以GGF-I8G隔离配电柜系统图为例)

方案一  不带故障定位功能

方案二 带故障定位功能

    注:在重症监护室的配电解决方案中,AID系列集中报警与显示仪应该安装在护士站内,由护士站的医院人员来监视各隔离电源系统的运行状况。

● 重症监护室解决方案配置表

       规格

配置

GGF-I6X

GGF-I8X

GGF-I6XL

GGF-I8XL

隔离变压器

AITR6300

AITR8000

AITR6300

AITR8000

绝缘监测仪

AIM-M100

AIM-M200

直流稳压电源

ACLP10-24

DR-60-24

测试信号发生器

——

ASG100

绝缘故障定位仪

——

AIL100-4

输出回路

IT系统:4路、8路等(可根据实际需求定制)

电流互感器

AKH-0.66P26

断路器

iC60LMA 16A 2P、iC60LMA 40A 2P

报警与显示仪

AID120(单套)或AID130(多套集中监控)

AID200 (单套或多套集中监控)

 

3.2 手术室配电解决方案(以GGF-O8G隔离配电柜系统图为例)

方案一 不带绝缘故障定位功能

方案二 带绝缘故障定位功能

    注:1.在手术室的配电解决方案中,AID系列外接报警与显示仪应安装于手术室内部情报面板上,或情报面板的旁边(嵌墙安装)。在手术过程中,由医务人员来监视隔离电源系统的运行状况。

    2.带绝缘故障定位功能的方案中,如果需定位回路超过8路,可采用两套AIL100定位仪来实现,其组合可以是AIL100-8型+AIL100-4型(最多定位12路),或AIL100-8型+AIL100-8型(最多定位16路)。

● 手术室解决方案配置表

             规格

配置

GGF-O6X

GGF-O8X

GGF-O6XL

GGF-O8XL

备注

隔离变压器

AITR6300

AITR8000

AITR6300

AITR8000

 

双电源切换装置

可选配置

 

绝缘监测仪

AIM-M100

AIM-M200

 

IT

测试信号发生器

ASG100

绝缘故障定位仪

AIL100-8

直流稳压电源

ACLP10-24

DR-60-24

电流互感器

AKH-0.66 40I 75/5、AKH-0.66P26

断路器

iC60L MA 40A/2P、iC60L MA 16A/2P、iC60L MA 20A/2P

报警与显示仪

AID120(安装于情报面板上)

AID200 (安装于情报面板上)

馈电回路

8路AC220V

1路AC380V、8路AC220V

TN

浪涌保护器

PR20 20KA 3P+N

多功能仪表

DTSF1352

剩余电流动作保护器

动作电流≤30mA(A型)

3.3医用隔离电源柜

    医用隔离电源柜是针对医疗2类场所的供电需求而设计的具有局部IT系统的配电柜,IT系统装设绝缘监测装置来监测系统的绝缘状况,各输出回路采用了只具有短路保护功能的断路器;TN-S系统输出回路则采用了具有漏电保护功能的断路器。产品根据输入电压相数的不同分为GGF-O系列三相隔离电源柜、GGF-I系列单相隔离电源柜,这些产品能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求,并符合GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》和GB7251.12-2013/IEC 61439-2:2011《低压成套开关设备和控制设备第2部分:成套电力开关和控制设备》等标准。

● 技术参数

技术参数

GGF-IXG

GGF-IXQ

GGF-IXF

GGF-OXG

GGF-OXQ

GGF-OXF

额定电压

220V AC

380V/220V AC

额定容量(kVA)

3.15/5/6.3/8/10

3.15/5/6.3/8/10

额定电流

63/80A

额定频率

50/60Hz

配电回路

IT系统:4路、5路AC220V(可根据实际需求定制)

IT系统: 8路AC220V(可根据实际需求定制)

TN-S系统:1路AC380V,8路AC220V

防护等级

IP31

IP34D

IP31

IP34D

安装方式

落地安装

嵌入式安装

落地安装

嵌入式安装

进出线方式

底部进线,底部出线

底部和顶部均有进出线

底部进线,底部出线

底部和顶部均有进出线

通讯方式

RS485接口,Modbus-RTU协议

    注:1.GGF-IXF和GGF-OXF型为分体式安装的配电柜,其隔离变压器外置。

    2.为了满足不同场所安装条件的特殊要求,安科瑞可以定制多套(2~4套)隔离电源系统一体的柜型,其柜型尺寸为800(W)×500(D)×1800(H)或800(W)×800(D)×1800(H)。

 

● 命名规则

 

● 定货信息

订货号

容量(KVA)

单进线

双进线自动切换装置

故障定位

单相电源柜

GGF-IXG

6.3/8/10

 

 

GGF-IXGA

6.3/8/10

 

 

GGF-IXGL

6.3/8/10

 

GGF-IXGAL

6.3/8/10

 

GGF-IXF

 

 

GGF-IXFL

 

GGF-IXQ

6.3/8

 

 

GGF-IXQL

6.3/8

 

三相

电源柜

GGF-OXG

5/6.3/8/10

 

 

GGF-OXGA

5/6.3/8/10

 

 

GGF-OXGL

5/6.3/8/10

 

GGF-OXGAL

5/6.3/8/10

 

GGF-OXF

 

 

GGF-OXFL

 

GGF-OXQ

5/6.3/8/10

 

 

GGF-OXQL

5/6.3/8/10

 

 

● 产品外形尺寸(单位:mm)

GGF-IXG系列外形尺寸图                     GGF-OXGA/GGF-OXG系列外形

GGF-IXQ系列外形尺寸图                       GGF-OXQ系列外形尺寸图

GGF-IXF系列外形尺寸图                      GGF-OXF系列外形尺寸图

4.产品介绍

4.1 AITR系列隔离变压器

    AITR系列隔离变压器专门用于医疗IT系统,产品铁芯采用日本进口的硅钢片叠加而成,损耗很小。绕组与绕组之间采用了双重绝缘处理,并设计了静电屏蔽屏,最大程度减少了两绕组之间的电磁干扰。绕组内安装了PT100温度传感器,可用于监测绕组温度。变压器整体采用真空侵漆处理,增加了机械强度并具有抗腐蚀作用。另外,产品还采用了低温升和低噪声设计,使其具有很好的温升性能和很低的噪声。

 

● 命名规则

 ● 符合标准

    ■ GB19212.1-2008/IEC 61558-1:2005《电力变压器、电源、电抗器和类似产品的安全 第1部分:通用要求和试验》;

    ■ GB19212.16-2005/IEC 61558-2-15:1999《电力变压器、电源装置和类似产品的安全 第16部分:医疗场所供电用隔离变压器的特殊要求》;

    ■ GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》。

 ● 技术参数

额定容量

3.15kVA/5kVA/6.3kVA/8kVA/10kVA

频率

50/60Hz

额定输入电压

230V

输出电压

230V/115V

冲击电流(IE)

<12In

泄漏电流

<200uA

空载输出电压(UO)

<235V

空载输出电流(IO)

<3% In

短路电压

<3% Un

效率

>96%

最高环境温度

<40℃

空载温升

<33℃

满负荷温升

<76℃

耐压

4200V/分钟

绝缘等级

H

噪声等级

<40dB (A)

 

 ● 外形尺寸及选型

型号

容量(VA)

外形尺寸(mm)

总重量

(Kg)

A

B

C

D

E

F

AITR10000

10000

280

260

370

240

190

11×18

85

AITR8000

8000

280

270

370

240

190

11×18

75

AITR6300

6300

280

255

370

240

175

11×18

66

AITR5000

5000

280

255

370

240

175

11×18

61

AITR3150

3150

270

223

370

240

175

11×18

49

 

 ● 选型说明

    任何隔离变压器在启动时均会产生冲击电流,因此对于采用医用隔离变压器和绝缘监测产品组成的医疗IT系统,在选择隔离变压器进线回路的断路器时,应按国标GB16895.24-2005的要求,采用带短路保护,不带过载保护的断路器(即单磁式断路器)。如选用普通断路器,应选择符合国标GB14048.2-2008的C、D脱扣曲线的断路器,且其额定电流应根据隔离变压器容量按如下关系确定:10kVA-63A,8kVA-50A, 6.3/5kVA-40A,3.15kVA-20A,以防止在给隔离变压器上电或双电源动作时,冲击电流造成断路器投切困难或安全电源投入时跳闸,导致严重医疗事故。

 

4.2 AIM-M系列绝缘监测仪

          

AIM-M100                                   AIM-M200

    AIM-M系列绝缘监测仪是一款高性能的绝缘监测装置,专用于医疗IT系统中,用于监测IT系统对地的绝缘状态,当系统出现绝缘故障时,能够及时发出报警信号,提醒工作人员根据实际情况进行处理。产品具有丰富的显示与报警指示功能,界面友好,操作方便。

 ● 产品功能

    a.具有对被监测IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度实时监测与故障报警功能;

    b.能实时监测与被测系统连线断线故障、温度传感器断线故障以及功能接地线断线故障,并在故障发生时给出报警指示;

    c.继电器报警输出、LED报警指示等多种故障指示功能;

    d.采用先进的现场总线通讯技术,与外接报警和显示仪、上位机管理软件通讯,可以实时监控IT系统的运行状况;

    e.具有事件记录功能,能够记录报警发生的时间和故障类型,方便操作人员分析系统运行状况,及时消除故障。

    f.支持绝缘故障定位功能(AIM-M200具有此功能),能与绝缘故障定位装置共同实现故障定位,并显示定位结果。

 ● 符合标准

    ■ GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》;

    ■ IEC 61557-8-2007《交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全 防护检测的试验、测量或监控设备 第8部分:IT系统用绝缘监测装置》。

 ● 技术参数

              型号

参数

AIM-M100

AIM-M200

辅助电源

电压

AC220V(可波动范围±10%)

DC24V(可波动范围±25%)

频率

50/60Hz

最大功耗

<8VA

<3VA

 

绝缘监测

绝缘电阻测量范围

10~999kΩ

相对百分比误差

0~±10%

报警值范围

50~999kΩ

响应时间

<2s

测量电压

<12V

测量电流

<50uA

电流监测

测量范围

2.1~50A

报警值可设范围

5~50A

测量精度

5级

显示方式

百分比显示

数值和百分比显示

温度监测

热敏电阻

PT100

测量范围

-50~+200℃

报警值范围

0~+200℃

报警输出

输出方式

2路继电器输出(可编程)

2路继电器输出(不可编程)

触点容量

AC 250V/3A   DC 30V/3A

 

通讯

2路RS485接口,Modbus-RTU协议

1路RS485接口,Modbus-RTU协议

1路CAN接口,自定义协议

环境

 

工作温度

-10~+50℃

 

存储温度

-20~+70℃

 

相对湿度

5%-95%,不结露

 

海拔高度

≤2500m

额定冲击电压/污染等级

4KV/3

EMC电磁兼容和电磁辐射

符合IEC61326-2-4

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

AIM-M100正视图                      AIM-M200正视图

侧视图                    底视图                 35mm标准导轨安装

 ● 选型说明

    AIM-M100的辅助电源为AC220V,产品不具有绝缘故障定位功能。AIM-M200的辅助电源为DC 24V,产品除了具有AIM-M100的所有监测功能外,还支持绝缘故障定位功能。如需绝缘故障定位功能,请选用AIM-M200型,其支持定位功能也可通过菜单设置来关闭。

 4.3 AID系列报警与显示仪

    AID系列报警与显示仪是一款采用先进的现场总线通信技术的远程显示和声光报警装置。能够实时显示AIM-M系列医疗智能绝缘监测仪当前绝缘电阻、变压器负荷率等监测数据,并在系统出现故障时发出声光报警信号。也可以通过AID系列报警与显示仪远程设置AIM-M系列医疗智能绝缘监测仪的报警阈值。AID系列报警与显示仪根据安装方式和显示方式的不同共有AID100、AID120、AID130和AID200四个型号。该装置可安装于手术室或重症监护室的信息控制面板上,以便于医护人员了解隔离电源系统的运行状况,以及系统出现故障时的故障类型。

 ● 产品功能

    ■ 通过总线通讯技术,可实时读取并显示绝缘监测仪的监测数据和报警信息;

    ■ 可远程设置绝缘监测仪的报警参数;

    ■ 系统出现故障时可以声光报警,按下消音键后,声音关闭,相应的故障指示灯不会熄灭,直到故障解除为止。

 ● 符合标准

    ■ GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《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》。

    ■ IEC 61557-8-2007《交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全 防护检测的试验、测量或监控设备 第8部分:IT系统用绝缘监测装置》。

 ● 技术参数

参数                  仪表

AID100

AID120

AID130

AID200

辅助电源

电压

DC 24V

功耗

< 0.6W

绝缘电阻显示范围

0—999kΩ

绝缘报警范围

50—999kΩ

变压器负载率显示

百分比显示

负载电流报警设置

14A、18A、22A、28A、35A、45A

温度报警设置范围

0—+200℃

报警方式

声光报警

报警类型

绝缘故障、过负荷、超温、设备故障

通讯方式

RS485接口 MODBUS-RTU协议

CAN接口,自定义协议

显示方式

数码管显示

128×32点阵液晶显示

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

   

 ● 选型说明

型号

选用说明

AID100

可监控1台AIM-M100,仅适合于嵌入柜体安装

AID120

可监控1台AIM-M100,嵌入墙体安装,适用于手术室或仅使用单套隔离电源的重症监护室的监控

AID130

最多可监控16台AIM-M100,嵌入墙体安装,适用于最多16套隔离电源供电的重症监护室的集中监控

AID200

最多可监控16台AIM-M200,嵌入墙体安装,适用于手术室或使用最多16套隔离电源的重症监护室的集中监控

4.4直流稳压电源

4.4.1ACLP10-24直流稳压电源

     仪表专用的直流稳压模块,采用完全隔离的线性变压器。具有输出电压稳定,纹波小、耐压等级高等特点,并带有电源上电指示功能。模块采用标准导轨安装的方式,可以和绝缘监测仪安装在同一导轨上,安装方便。

 ● 符合标准

    ◆ GB19212.1-2008/IEC 61558-1:2005《电力变压器、电源、电抗器和类似产品的安全 第1部分:通用要求和试验》;

 ● 技术参数

输入电压

AC 220V(可波动范围±10%)

频率

50/60Hz

功率

3W

输出电压

DC 24V±5%

电压调整率

≤30%

温升

≤20℃

抗电强度

4000V AC/分钟

 

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

4.4.2 DR-60-24直流稳压电源

    DR-60-24直流稳压电源可同时为AIM-M200医用智能绝缘监测仪、ASG100测试信号发生器、AIL100系列绝缘故障定位仪和AID200集中报警与显示仪等仪表提供直流24V电源。该电源功率大、电压输出稳定、安装方便,可满足上述仪表的供电要求,是推荐的电源产品。

 

 ● 技术参数

型号

输入

输出

安装方式

DR-60-24

100-240VAC 1.8A

24VDC  2.5A

35mm导轨安装

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

4.4.3选型说明

    ACLP10-24型直流电源为线性电源,其输入端可直接接在隔离变压器二次侧,输出功率为3W,仅适合为单台的AID100、AID120或AID130提供24V直流电源。DR-60-24型为开关电源,输出功率为60W,通常和AIM-M200等绝缘监测和故障定位产品配套使用,为这些产品提供24V直流电源。

 

4.5 ASG100测试信号发生器

    ASG100测试信号发生器采用32位微处理器芯片和高精度的信号产生电路,实现特定测试信号的产生。当被监测的IT系统出现绝缘故障时,能及时启动并产生测试信号,配合绝缘故障定位仪实现绝缘故障定位。

 

 

 

 ● 符合标准

     ◆ IEC 61557-9-2007《交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全 防护检测的试验、测量或监控设备 第9部分:IT系统用绝缘故障定位装置》。

 ● 技术参数

辅助电源

电压

DC24V(±25%)

最大功耗

≤2VA

被监测系统

额定电压

AC 220 V(±10%)

额定频率

45 ~ 60Hz

定位信号

定位电压

<25V a.c.r.m.s.

定位电流

<1mA r.m.s.

通讯

方式

CAN通讯

协议

自定义协议

 

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

4.6 AIL100系列绝缘故障定位仪

    AIL100-4/AIL100-8绝缘故障定位仪采用高灵敏度互感器配合高精度的信号检测电路,检测ASG100测试信号发生器注入系统中的信号,准确定位绝缘故障所在的回路。其中AIL100-4绝缘故障定位仪能定位4个回路的绝缘故障,AIL100-8绝缘故障定位仪能定位8个回路的绝缘故障。

 ● 符合标准

    ◆ IEC 61557-9-2007《交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全 防护检测的试验、测量或监控设备 第9部分:IT系统用绝缘故障定位装置》。

 ● 技术参数

参数

指标

AIL100-4

AIL100-8

辅助电源

电压

DC24V(±25%)

最大功耗

≤2VA

被监测系统

额定电压

AC 220 V(±10%)

额定频率

45 ~ 60Hz

定位信号

定位电压

<25V a.c.r.m.s.

定位电流

<1mA r.m.s.

故障定位

最大回路数

4路

8路

响应时间

<2s

通讯

方式

CAN通讯

协议

自定义协议

 ● 外形及安装尺寸(单位:mm)

4.7 保护型电流互感器

    AKH-0.66P26型电流互感器是与AIM-M100绝缘监测仪配套使用的保护型电流互感器,最大可测电流为50A,变比是2000:1,电流互感器采用螺丝直接固定的方式装于机柜内部,二次侧通过接线柱引出,安装和使用方便。

● 技术参数

输入电流

0.5mA~50A

 

使用频率范围

0.02-10 KHZ

输出电流

0.025~25 mA

负载电阻

<200Ω

温度系数

100 ppm/℃

瞬间电流1s

200A

相移

10¢

安装固定

十字槽盘头4×10螺丝固定

工作温度

-35~+70℃

二次侧接线

单芯线>0.75mm2   最长1m

储存温度

-40~+75℃

单芯双绞线0.75mm2 最长10m

副边内阻范围

95~120Ω

隔离耐压

5000Vac

精度

0.5%

线性度

0.5%

● 外形尺寸图(单位:mm)

 

5.应用方案

5.1 手术室隔离电源设计图

5.2 ICU/CCU隔离电源设计图

5.3  医用隔离电源系统接线

6.系统方案

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