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1、2020/7/31,1,第五章 医用室的电气安全,2020/7/31,2,第一节 供电系统接地形式,一.配电方式 1.电网的分类； 2.三相交流电网的三种运行方式；a.中性点直接接地三相四线制电网b.不接地的三相电网c.经阻抗接地的三相电网,不同的电网应采取不同的防护方式，其中的用电设备也应相应的采取不同种类的安全防护措施。,2020/7/31,3,中性点直接接地,不接地的三相电网,我国最常用的电压为 380/220 V的采用星形接法的中性点直接接地的三相四线制电网。,2020/7/31,4,IEC的配电方式记号,表5-1 配电方式记号的含义,2020/7/31,5,一、TN系统-电源中性点直
2、接接地、设备外露可导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。 1) 保护接地方式: TN-S系统 三相五线制,图5-1 TN-S系统,工作零线N和保护接地线PE连接在同一地线上或将保护接地线PE单独接地。电源变压器输出三相，加上零线N和保护接地线PE共五条线。,配电方式及保护方式分类,中性线,2020/7/31,6,由于零线N和保护接地线PE从电源端的中性点分开，保护接地线PE在正常工作中无电流流过，因此在PE上无压降，即仪器设备的外壳上无电压。 在电源线绝缘损坏时，仪器外壳带电，保护接地线PE把故障电流安全地导入大地，熔断线路上的保险丝，或使过电流保护装置动作，断开电源，可避免发生触电危险。
3、推荐为医院最佳接地方式，具有双重保护功能。 减小50Hz共模干扰。,2020/7/31,7,2) 兼用方式: TN-C系统 三相四线制 电源接地线N（即中性线），同时又作安全保护接地线 PE。,PE,图5-2 TN-C系统,IEC规定：在医疗场所和与其电气上有所联系的场所不允许采用TN-C系统。,2020/7/31,8,正常情况下，当电源线(相线)绝缘损坏，壳体带电时，电流通过零线N回路，不会产生触电危险，起到保护作用。 缺陷：1.一旦零线N某处断路，电流不能形成回路，仪器设备的外壳就带高压，有触电的危险。2.在三相电用电不平衡的情况下，在零线上产生一定的电流有电压降，仪器设备的外壳也存在较大
4、电压，并随着用电不平衡的增大，零线电压增大，手碰到仪器设备的外壳有麻电的感觉；当零线电压超过安全电压(2430V)时，将有电击危险。3.生物体检测仪器检测时，易引起50Hz共模干扰。,2020/7/31,9,3) TN-C-S供电系统 将TN-C与TN-S两个系统相结合的一种配电方式。 该系统中，零线N和保护接地线PE一部分公用，一部分分开。 即在每个房间中零线N和保护接地线PE是分开铺设，到配电柜或配 电室零线N和保护接地线PE接在一个公共点上，此公共点即与电源 的零线相接，又与接地体或楼体的结构钢筋相接。 虽能起到一定的保护作用，实质上仍存在TN-C系统的某些缺点。,2020/7/31,1
5、0,二、分别保护接地方式:TT系统,图5-4 TT系统,2020/7/31,11,三、非接地配电方式: IT系统,当发生一线接地时，可以不必切断电路。由于接地电流很小，不能成为点火源，就可防止易燃、易爆性气体麻醉剂爆炸。 使用易燃麻醉剂的手术室，为了防止带静电而使用导电地板（Conductive Floor）。用导电地板的手术室的配电，防止电击危险，都是采用IT。,2020/7/31,12,应用: 1.手术室、和心脏手术直接有关的医用室； 2.ICU、心血管造影、血液透析室、抢救室采用 局部IT系统。,目的: a.可以减少切断回路的机会； b.防止因接地的火花成为爆炸性气体的火源； c.使接地
6、时的接触电压很小，防止电击事故； d.IT的对地阻抗很大，则负载的漏电流很小。,实现: 隔离变压器,所有医用室必须按其功能进行保护接地和等电位接地。 IT系统需要安装绝缘监视器。(第三章内容),2020/7/31,13,第二节 供电系统接地安全分析,一、不接地电网的安全性分析,图5-7 不接地电网人体单相触电,图5-8 等值电路,1. 正常运行时触电危险的分析,绝缘阻抗：对地绝缘电阻和对地分布电容之并联,戴维南定理,2020/7/31,14,单相触电时，人体承受的电压和流过人体的电流,正常运行时，Ir很小，不超过数十mA单相触电危险性较小。,2020/7/31,15,2. 电网故障时触电危险的
7、分析,不接地电网在正常运行的情况下，中性点的对地电压近似为零。当电网有一相接地时，中性点的对地电压将发生变化。,2020/7/31,16,一般，接地电阻为几十至几百欧姆，即RdZ，当不接地电网发生一相接地故障时，接地相的对地电压很小； 中性点的对地电压将接近电源的相电压， 未接地相的对地电压由于U0很小，故未接地的两相的对地电压将上升至线电压。,例题：已知不接地电网发生一相故障接地时，人体如果在接地相触电，电流为0.155mA ；人体在未接地的另两相触电时 ，电流为223.5mA 人体触电的危险性比较大。,2020/7/31,17,二、不接地电网的应用,触电危险性较大、过电压问题不突出以及线路
8、简明的场合，如果电网对地分布电容不大且能保持高水平的对地绝缘，则宜采用不接地电网。 低电压不接地电网一般用于采矿、石油化工等部门 。,为了减轻一相故障接地的危险性，应对不接地电网对地绝缘状态进行监视；并尽早找出故障点，排除故障。 还要考虑高压窜入低压的防护。,2020/7/31,18,图5-10 低压电网的绝缘监视,图5-11 高压电网的绝缘监视,2020/7/31,19,三、接地电网的安全性分析,图5-14 接地电网中单相触电,1. 正常运行时触电危险的分析,当有高压窜入低压，或有感应过电压、谐振过电压发生时，电网的工作接地能稳定系统的电位，限制系统对地电压不超过某一范围，减轻过电压的危险。
9、,由于有工作接地电阻的存在，接地电网容易受到外系统的干扰和影响。,R04,2020/7/31,20,2. 电网故障时触电危险的分析,图5-16 接地电网一相接地,2020/7/31,21,与不接地电网相比，接地电网在发生一相接地故障时，工作接地电阻能够抑制对地电压的升高。,接地电网在正常时没有不接地电网安全性高；在一相接地时触电的危险性较不接地电网小。,四、接地电网的应用难以保证线路对地绝缘强度的场合、不能及时发现和排除绝缘故障状态的场合、对地电容较大足以危害人身安全的场合。,五、两种电网的比较正常时单相触电的危险性；一相接地时触电的危险性；稳定电网对地电压；接地装置的影响；系统间的影响。,2
10、020/7/31,22,第三节 医用室的保护接地措施,数台仪器并用时接地可以考虑三种方法： 1）仪器分别单独进行接地 2）采用共用接地电极进行接地 3）两种方法并用 存在问题！,医用室需要将接地方法和等电位化等手段适当组合，确保ME仪器的安全使用。 要求能够根据标准计算各种情况下的容许接触电压！ 例如防止微电击。,2020/7/31,23,单独分别接地,图5-17 采用分别接地的情况及等效电路,(a),(b),微电击+强电击；该方式在医学上不能推广。,2020/7/31,24,公共接地方式 可采取下法方法进行预防： a)公共地线不能拉得很长和绕圈； b)使用粗的地线，减小地线的电阻； c)连在
11、同一患者身上的仪器的地线要接到公共地线的同 一点上。 第c)点特别重要，通常把它称为一点接地。,图5-18 公共接地通过患者的电流,公共地线上的电阻不可忽略！,2020/7/31,25,并用方式这种方式同时存在上述2种方式的缺点，由2个接地电阻和接地电流的差在接患者的仪器间产生电位差。如果在上游发生接地事故，将有大电流流入患者的危险。,图5-19 并用方式产生的危险,2020/7/31,26,结论：1室内的接地线采用一点接地； 接地母线(grounding bus)；2接到同一患者身上的各种仪器，只能在同一个接地母线进行接地；3医用室的接地措施的规定；4接地干线的要求；,2020/7/31,2
12、7,一点接地的接地母线,2020/7/31,28,同一患者的不同仪器不能连接不同的接地母线,2020/7/31,29,四、患者环境的等电位接地,等电位接地在测量仪器的周围环境中有很多金属物(金属水管、煤气管、金属电线管、建筑物的钢筋和金属窗框等等)和仪器外壳连接后，再接地就成为等电位化方式。 患者环境,图5-20 患者环境,2020/7/31,30,等电位接地的目的主要是为了防止裸露导电性的部分之间的电位差，经医务人员间接地连接到病人造成电击电流流过心脏的危险。 IEC的规定等电位连接的端子板与插座的保护接地线端子或任意装置导电部分之间的连线的电阻(包含连接点的电阻)，不应大于0.2。,202
13、0/7/31,31,IEC标准，医院内场所的分组和分级如下： 1、按医疗电气设备与人体接触状况分组 0组场所-在此场所内不使用由电网供电的且与人体接触的作用部分的医疗电气设备； 1组场所-在此场所内使用除心脏手术外的医疗电气设备； 2组场所-在此场所内使用作心脏手术的医疗电气设备。 2、按允许间断供电时间的场所分级 0.5级场所-此场所要求在0.5秒内恢复供电； 15秒级场所-此场所要求在15秒内恢复供电； 15秒级场所-此场所允许恢复供电时间超过15秒。,第四节 医用安全电源,表 各类房间与分组的对应关系,2020/7/31,32,2020/7/31,33,医院的正常电源中断供电时，一些需要
14、继续用电的设备应由安全电源继续供电一定的时间。不同电气设备对安全电源的要求见表5-2。 特别重要的设备，手术灯，生命维持系统，应急电源装置的医用插座外表面为红色，防火和防水要求。 中国建设部标准JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范中，有关医院的电气布线的规定。,图 心脏手术室内的IT系统和局部等电位联结,2组场所内应采用IT系统。 安装1:1的隔离变压器，变压器的二次回路不接地。 IT系统采用共同接地，即共同接地的PE线是IT系统前的TN-S系统的PE线的延伸。（力求避免电位差）,2020/7/31,34,图 心脏手术室IT系统的绝缘监测,2020/7/31,35,图 手术室的局部等电位联
15、结,第1、2组场所内应做局部等电位联结。,2020/7/31,36,2020/7/31,37,第五节 医用室电路的保护,电路异常可分为两类：过电流事故、接地事故； 电路的保护方法有两类： 过电流保护过电流保护器 接地保护过电流保护方式和漏电切断方式,2020/7/31,38,过电流事故主要是因电路间短路或负载仪器超过负荷引起的。用过电流保护器(过电流保护装置、保险丝、断路器、热继电器等)切断电路，就能防止过电流，配电系统中必须设置过电流保护器。 接地保护,2020/7/31,39,接地保护之过电流保护方式当发生接地事故时，就有过大电流流过电路，使过电流保护器工作，切断电路。这种方式不需要特殊的
16、接地保护仪器，只要安上一个过电流保护器即可。,2020/7/31,40,TT系统中即使仪器接地，过电流保护器也不工作。 TN-S系统则比其安全。,2020/7/31,41,有保护接地线的配电系统TN-S，接地时回路阻抗变低,2020/7/31,42,接地保护之漏电切断方式 漏电断路器(ground fault circuit interupter)串入电路中，它检测到接地漏电流过大时将电路切断。 一般的断路器是利用电流之差检测接地电流的动作型漏电断路器(residual current operated protective device )。,2020/7/31,43,IEC的设备安全标准中把这种切断电路规定为一种辅助手段，为了在有接地事故时，不使危险电压(接触电压)的存在达到有危险的持续时间。 与人体直接接触的医疗设备，宜设置动作电流为5mA漏电流保护器。,漏电保护器的选用标准。 1.动作时间和灵敏度2.保护目的3.安装场所,2020/7/31,44,表5-3 漏电断路器的种类,202
