劉細鳳

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IT系統領域中，對比IEC標準和以美為代表的NSPF標準的不同之處，進步理解應用于汗系統的不同的漏電保護技術。

關鍵詞：漏電 絕緣監視IEC標準 NSPF標準 IT系統

引言

2類場所是醫院內重要場所，通常指室、重癥監護室或心臟監護室等，對病人而言是生命攸關的場所，也是充滿器械和電器設備的場所，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系統供電。為了更好地理解應用于IT系統的不同的漏電保護技術，先對現行相關的不同標準作介紹。

1 不同家IT系統的不同標準

在2類場所采用IT系統的工要家及其家標準如下:

縱觀上述各的規范，主要可以劃分為兩大標準，即以IEC60364-7-710為代表的、監視IT系統對地絕緣阻直的標準，主要參與家大部分為歐盟家，如英、法、德、芬蘭、意大利、瑞士、匈牙利、愛爾蘭等，歐盟以外的家如中和巴西等。另外類標準以美的NFPA99的為代表，監視IT系統對地容性漏電流和阻性漏電流的總和,主要追隨的家有加拿大、日本、澳大利亞、荷蘭、挪威、智利和在多中美洲家。

絕緣監視儀

IEC60364標準規定，2類場所內用于維持生命或外科的電器設備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣監視儀的IT電源系統。

絕緣監視儀安裝在IT系統和大地之間，IT系統發生接地時，絕緣監視儀立刻發出報警信號，通知操作人員系統已經帶故障運行、必須盡快找出故障，以便在發生第二點接地之前排除故障。對于2類場所的IT系統內安裝的絕緣監視儀，除了必須符合絕緣監視儀的通用規范IEC61557-8標準以外，還必須符合IEC60364-7-710標準的特殊要求:

（1）內部交內阻抗應至少為100Ω；

（2）測試電壓不應大于直流25V；

（3）即使在故障條件下，其注人的電流的峰值不應大于1mA；

（4）遲應在絕緣電阻降至50kΩ時發出信號，應配置試驗此功能的器具；

（5）絕緣監測器在接地中斷或電氣線路中斷時發出信號。

在美，由于將可燃的麻醉氣體和非流動液體直接放在室內部，因此除了考慮IT系統的對地絕緣電阻外，還必須考慮IT系統的防火問題，因為容性漏電流同樣對防火構成威脅。美的NFPA99-2002標準對須采用IT系統的場所有如下規定：

可能有潮濕環境的場所，包括在地面放置固定液體的場所；

有三臺或三臺以上的電器設備和病人連接的場所；

進行某些處置，這些處置的過程不能中斷的場所

使用可燃的麻醉劑的場所。

上述規定決定了對IT系統的線路隔離監視儀(LIM)必須具備測量容性漏電流和阻性漏電流的功能。NFPA99標準規定，在IT系統的漏電流達到或超過5mA時，線路隔離監視儀（LIM)必須發出報警信號。加拿大的CSAZ31.1標準更嚴恪，漏電流超過2mA時就必須發出報警信號。

線路隔離監視儀

至于漏電流對病人造成潛在的微電ji的危害，已經成了*的常識，這里不再贅述。但需要指出的是，不管是容性電流還是阻性電流，都有可能導致病人的房顫或釀成更大的微電ji事故。

通過比較IEC和北美的規范，我們不難看出北美的規范比正IEC更嚴格，這不僅對應用于IT系統的電器設備提出了很高的要求，同時也對IT系統的安裝提出了很高的要求。

2 絕緣監視儀(IMD)和線路隔離監視儀(LIM) 的測量原理

通常絕緣監視儀的測量原理如圖1所示。

絕緣監視儀通過內部的耦合電阻RA連接到被監視系統內。絕緣監視儀內部的信號源G發送測量電壓信號通過耦合電阻RA、測量電阻Rm和低通濾波電路疊加在被監視系統和大地（PE線）之間，該源量電壓經過外部IT系統對地的總絕緣阻抗RF構成測量回路，因此通過測量該回路內的測量電流1m得出被監視系統對地的總絕緣阻值。

圖1絕緣監視儀的測原理圖

傳統的應用于測量交流系統對地絕緣阻值的絕緣監視儀常常采用直流信號測量法，相關的電路圖可簡化成圖2：

圖2簡化電路圖

絕緣監視儀送出直流測量電壓信號，通過系統絕緣電阻產生的測量電流Im和系統對地的絕緣阻值成線性，其關系如下列公式:

通過測得的測量電流1m，極易得到系統對地的絕緣阻值RF。

但是，該測量方法容易受到被監視系統內的直流負載電流及各種不同頻率的交流電流的于擾，因此改進型的絕緣監視儀采用疊加脈沖測量電壓的方法檢測IT系統的對地絕緣阻值。近20年由于計算機技術突飛猛進的發展，德Bender（本德爾）公司研制的新的絕緣監視儀可通過單片機控制送出的脈沖測量電壓。該測量脈沖的幅值，頻率等參數由CPU控制，測量脈沖的波形可根據被監視系統的實際情況自調整，這樣絕緣監視儀能檢測出更準確可靠的對地絕緣阻值。該技術是德Bender公司的專li技術，通過在界各地醫院的實際應用，證明是種可靠的在線絕緣測量方法。

由于線路隔離監視儀測量的內容有區別于IEC 標準的絕緣監視儀，即測量IT系統對地容性漏電流和阻性漏電流的總和。如圖3所示：

圖3 IT系統對地容性漏電流和阻性漏電流的總和

其中系統的泄漏電容CE在IT系統內主要由系統各回路電纜的長度、電纜的絕緣材料和敷設的方法所決定，其泄漏電容可由下列公式得出：

由此可以看出，系統回路電纜越長，泄漏電容數值越大，導致系統的對地容性漏電流數值也越大。同時，線路隔離監視儀本身也是系統對地漏電流的通道，因此線路隔離監視儀通常具有兆歐級的內部阻抗。

3 不同的絕緣測量技術的實際應用

山于IEC規范的IT系統及其絕緣監視要求相對較低，在實際應用中比較容易實現。

具體體現在下列幾個方面：

1）IT系統的隔離變壓器放置的位置沒有嚴恪的規定。隔離變壓器放置的位置決定了從變壓器到系統負載（電器設備）的距離，距離越長，山線路產生的容性電流越大。美標準的IT系統隔離變壓器通常于室內部墻壁嵌入式安裝，以縮短從變壓器到電器設備的界限距離。為滿足加拿大更嚴格的規范，室的隔離變壓器像吊塔樣懸于床上方，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準中，規定從變壓器到室敷設的電纜不允許使用金屬穿線管，也是為了同樣的目的。不管將變壓器置于室內部、不管是嵌人式還是懸掛式安裝，都有礙于滿足室的空氣潔凈要求《同時變壓器的容量也不能太大，這也限制了室功能的靈活性。而如若將塑料穿線管置于室的吊頂內，會降低電氣安裝的可靠性。而IEC規范規定，IT系統隔離變壓器可以置于室之外，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TEC規范的實用性，又盡量抑制IT系統內的容性電流，在IEC603-7-710標準中，嚴格規定了隔離變壓器的容量不得大于10KVA，這樣可以在定程度上防止使用很長很多線路的IT系統

3）IEC標準的隔離變壓器有相對較低的浪涌電流，降低了對IT系統前級的電源自動切換裝置的要求。IEC6158-2-15準對隔離變壓器的規范，符合該規范的隔離變壓器與美標準的相比體積較小，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。而美標準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。在實際應用時，套UPS設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。

4 安科瑞IT絕緣監測系統的介紹

4.1 概述

隨著電子設備在醫院領域的廣泛應用，漏電流對病人構成的威脅也越來越大，尤其是那些生命攸關的場所，病人在中或麻醉狀態下，各種電極、傳感器直接插入人體內，微小的漏電流都有可能導致病人觸電身亡。另外有些設備用于維持重癥病人的生命，旦設備停電，也會對病人的生命構成威脅。因此，對于這特殊場所的電氣設計，應嚴格按照家標準和規范進行。

安科瑞IT系統絕緣監測故障定位裝置及系統適用于醫院的室、ICU(CCU)監護病房等重要場所，能為這類場所提供、連續、可靠的供電解決方案。

4.2 隔離電源系統

隔離電源監控系統用于集中監控大樓內所有2類場所IT系統的運行狀況。這種集中監控系統可以設置在醫院電氣運行和維護人員的值班室內，也可以集成在其它電力監控系統中，由專的電氣人員進行監控，旦某套IT系統出現故障，電氣維護人員也能在時間內做出判斷，并根據現場情況進行處理。

系統拓撲圖

4.3 軟件功能

  安科瑞隔離電源監控系統是基于觸摸屏軟件設計，軟件具有遠程測量、遠程參數設置和遠程自檢等多種功能，為醫院2類場所隔離電源系統的集中監控提供了強大的系統集成工具。軟件的主要功能如下：

■ 次圖和現場分布顯示

  系統具有次圖及現場分布圖顯示功能，能直觀的了解并及時地發現IT供電系統的報警地點或區域，從而方便專業人員及時到達現場進行故障排查；

■ 實時數據采集與顯示

  利用安裝于各隔離電源系統中絕緣監測儀表和絕緣故障定位儀表，采集各隔離電源系統的參數。采集到的數據實時顯示在監控系統界面，這些監測參量含IT系統對地絕緣電阻、變壓器負荷電流、變壓器繞組溫度及絕緣故障回路等；

■ 故障報警

  將各隔離電源系統出現的各類故障，如絕緣故障、過載故障、超溫故障以及接線斷線故障等信息進行統處理和記錄，并可直接在顯示界面上彈出顯示故障類型、監測值、故障地點以及故障發生時間等信息。同時啟動監控系統的聲光報警系統，及時提醒相關人員，進行故障處理。其中，聲音報警信號可被手動。

■ 遠程參數設置和查詢

  通過系統，可根據要求遠程調整和設置各隔離電源系統中絕緣監測儀的各類報警參數閾值，也可以任意查看這些報警參數值。參數包括絕緣報警值、負載電流報警值和隔離變壓器溫度報警值等。

■ 圖形顯示功能：

  系統可以以曲線的形式，顯示各套隔離電源系統的絕緣狀況、負載狀況，以及隔離變壓器的溫升狀況，以及它們的變化趨勢，以便于分管理人員了解和分析各電源系統的運行變化情況，有針對性的對某些系統進行維護和保養。

4.4 安科瑞IT系統四件套選型

IT系統絕緣監測產品（四件套）包括AITR S系列隔離變壓器、AIM-M10智能絕緣監測儀、AKH-0.66P26電流互感器和AID系列（AID10、AID150）外接報警與顯示儀等，產品表2所示。

表2 IT系統絕緣監測產品（四件套）

5 結語

綜上所述，在IT系統領域，IEC規范具有較強的實川性，因而在世界范圍內被廣泛接受并采用。以美為代表的NSPF標準比IEC標準更嚴格，實施該標準的難度和成本比IDC標準高。

參考文獻

[1] 吳佳倩，IT系統的漏電檢測及其應用.

[2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版.

作者簡介：

劉細鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為IT配電