РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ОРГАНІЗАЦІЇ МЕРЕЖ ХАРЧУВАННЯ
Як показує практика, проектування мереж живлення медичних установ у багатьох випадках супроводжується певними труднощами. Основною причиною є відсутність єдиного комплексу сучасної нормативної бази в даній області. До вітчизняних документів, що регламентують проектування і роботи по силовим мережам харчування медичних установ, відносяться:
Інструкція РТМ - 42 - 80. - організація харчування операційних.
ПУЕ п.1.6.12 - пункт про обов'язкове застосування автоматичного безперервного контролю ізоляції в мережах змінного струму з ізольованою нейтраллю до 1 кВ.
ГОСТ 30030 - вимоги до ізолюючих трансформаторів.
Гр 0 - мед. приміщення, де не використовуються електроприлади
Гр 1 - мед. приміщення, де прилади використовуються зовні або внутрішньо, але аварія силового харчування не може привести до загибелі або серйозного збитку для життя пацієнта.
Гр 2 - приміщення, де первинна несправність в ланцюзі харчування не повинна призводити до відмови апаратури життєзабезпечення.
До приміщень Гр 2 відносяться: операційні, приміщення інтенсивної терапії, анестезіонние, кімнати підготовки до операції, кімнати післяопераційного відновлення, штучного серця і приміщення з дітьми, народженими недоношеними. Для живлення електроприладів в приміщеннях медичних установ Гр 2 з метою забезпечення максимальної електробезпеки пропонується використання розділових трансформаторів з системою контролю ізоляції мережі (режим ізольованою нейтралі або IT - мережа).
Побудова мережі з ІЗОЛЬОВАНОЇ нейтраллю
Основним способом отримання IT - мережі є застосування розділового трансформатора (рис.1).
Малюнок 1 - Застосування розділового трансформатора.
Навантаження підключається до силових виходів трансформатора, а корпус приладу до заземлювальної шини для запобігання накопичення статичного заряду.
У разі застосування трифазного трансформатора вихідна напруга може бути як 220/380 В, 50 Гц, так і трифазне 220 В, 50 Гц без використання нейтрали, де однофазне навантаження підключається до лінійному напрузі.
МЕТА ВИКОРИСТАННЯ І ПЕРЕВАГИ IT - МЕРЕЖ
Застосування розподільних трансформаторів з системами контролю ізоляції вимагає чималих витрат і виникає законне питання про необхідність витрачати таку кількість коштів.
Наведемо ряд переваг, які дає мережа з ізольованою нейтраллю.
1. Первинний пробою (фаза - корпус) на відміну від TN - S мереж не призводить до аварії (рис.2)
Малюнок 2 - Мережа з ізольованою нейтраллю.
Результатом короткого замикання будь-якого з виходів трансформатора на заземлення (корпус приладу) стає перехід IT - мережі в розряд мережі типу TN - S.
При відсутності пристрою контролю ізоляції дана ситуація може пройти непоміченою, тому для мереж з ізольованою нейтраллю обов'язковим є застосування реле контролю ізоляції (РСІ), що забезпечує безперервний контроль за станом ізоляції вихідний обмотки трансформатора і розподільної мережі.
2. Одночасне торкання заземленого, неізольованого елемента конструкції і будь-якого з силових виходів розділового трансформатора є безпечним. В «ідеальної мережі» напруга дорівнює нулю. У реальних мережах струми витоку складають мікроампери, що значно менше рівня струмів безпеки і не представляє загрози.
3. Розділовий трансформатор сам по собі є непоганим фільтром перешкод і хорошим захистом від імпульсних, грозових перенапруг, що забезпечує більш надійну роботу підключеної апаратури. Це властивість часто використовується для забезпечення надійної роботи цифрової апаратури на підприємствах в умовах високого рівня перешкод від роботи обладнання.
В результаті, висока надійність, електробезпека і перешкодозахищеність IT - мереж визначило їх використання в нафтохімічній галузі, на шахтах, на транспорті і в медицині.
Застосування розподільних трансформаторів і організація розподільної мережі для живлення медичної апаратури має ряд специфічних вимог і правил.
Для мереж живлення медичного обладнання прийнятий граничний рівень опору ізоляції IT - мережі в 50 кОм, що відповідає струму витоку 4,4 мА.
ПРИНЦИП ОРГАНІЗАЦІЇ ХАРЧУВАННЯ МЕДИЧНОЇ АПАРАТУРИ.
В основу організації мережі живлення для мед. апаратури в приміщеннях Гр 2 закладені три основних принципи:- Використання пристроїв перетворення, передачі і розподілу енергії забезпечують високий рівень ізоляції та надійності мережі.
- Забезпечення безперервності харчування апаратури, як необхідної умови безпеки життя пацієнтів.
- Безперервний контроль персоналу за станом IT - мережі.
ВИМОГИ ДО розподільних трансформаторів.
- Потужність розділових трансформаторів обмежена діапазоном 0,5 - 10 кВА, як для однофазних, так і для трифазних трансформаторів.
Дана вимога пов'язано з тим, що контроль за безліччю споживачів в сильно розгалуженої розподільної мережі менш ефективний. Виникнення аварії або порушення ізоляції в кожній із частин може призвести до загальної аварії мережі і ускладнює пошук місця несправності. З цим пов'язано вимога нормативів, що визначає харчування кожної операційної від одного трансформатора (РТМ - 42).
- Вихідна напруга трифазного ізолюючого трансформатора 3 ф 220В.
Малюнок 3 - Підключення споживачів до трифазного трансформатора.
- Обов'язкова наявність екрануючої обмотки.
- Підвищені вимоги до ізоляції трансформатора відповідні медичним стандартам.
- Система плавного старту.
- Підвищена здатність навантаження.
- Обов'язковий контроль температури обмоток.
- Вихід дистанційного контролю (сигналізації) про перевищення рівня навантаження і температури.
- Пост дистанційного контролю трансформатора (ГДК).
ВИМОГИ ДО ПОСТУ ДИСТАНЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ
- Індикація стану опору ізоляції «НОРМА» при R> 50 кОм, «ПРОБІЙ» при R <50 кОм.- Індикація перевищення допустимої температури трансформатора.
- Кнопки дистанційного тестування системи контролю ізоляції.
- Отключаемийзвуковой сигнал при виході будь-якого з параметрів, що контролюються за межі норми.
Так як більшість медичних приладів має власну звукову сигналізацію (наприклад ритм биття серця), то звукова сигналізація від поста дистанційного контролю може заважати проведенню операції. Персонал, отримавши інформацію про перевантаження трансформатора або зниженні опору ізоляції мережі, відключає звукову сигналізацію поста. - Виконання, що допускає обробку санітарними розчинами.
- Напруга харчування та індикації не більше 24 В.
Забезпечення безперебійного електроживлення
Час перемикання менше 0,5 секунд для освітлення операційних столів та іншого необхідного освітлювального обладнання з забезпеченням безперебійності електропостачання при повній аварії за двома вводів на період не менше 3 ч.
Час перемикання менше 15 секунд для аварійного освітлення, медичного обладнання групи 2, обладнання харчування медичного газу, пожежної сигналізації.
Час перемикання більше 15 секунд для обладнання підтримки лікарняних служб (стерилізатори, холодильне, кухонне обладнання і т.д.).
У разі, якщо АВР на вході харчування мережі не задовольняє умові часу перемикання (менше 0,5 сек), можливо локальне застосування джерел безперебійного живлення для частини навантажень.
Джерело безперебійного живлення встановлюється до розділового трансформатора.
ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ ХАРЧУВАННЯ
Малюнок 4 - Побудови мережі живлення.
Досвід поділу навантажень на дві основні частини має суттєві переваги, особливо для великих лікарняних комплексів:
- Дозволяє суттєво зменшити потужність дизельної станції, що в підсумку позначається на ціні проекту.
- Покращує надійність роботи відповідальних навантажень з точки зору перешкод.
На малюнку 4 наведено приклад структури енергопостачання, що використовує саме цей принцип.
У нормальному режимі харчування розділених навантажень здійснюється кожної від свого введення. При аварії будь-якого з вводів АВР автоматично перемикає все навантаження на робочий введення. У разі аварії обох вводів автоматично запускається дизельна станція і забезпечується подача харчування на відповідальні навантаження (SV).
Створення АВР з подібною схемою і описаним алгоритмом роботи на сучасному рівні елементної бази особливих труднощів зазвичай не викликає.
Принцип розміщення електроустаткування досить стандартний, однак слід звернути особливу увагу на розташування поста дистанційного контролю трансформатора (ГДК). Обов'язково розміщення його в зоні роботи персоналу, для оперативного отримання інформації про стан IT - мережі і трансформатора.
При реконструкції лікарень часто виникає проблема з установкою розподільних трансформаторів. В принципі, допустимо встановити трансформатор в приміщенні операційної, але при виконанні наступної умови: трансформатор повинен являти собою закритий електротехнічний шафа зі ступенем захисту IP 54 з можливістю обробки його санітарними розчинами.
На малюнку 5 наведено приклад типової і перевіреної на практиці схеми підключення консолей життєзабезпечення операційної до розподільчим трифазного трансформатора потужністю 6 кВА (перевантажувальна здатність до 10 кВА протягом 30 хв.). Зазначені номінали автоматів забезпечують стабільну роботу системи і максимальну потужність навантаження до 3,5 кВА на розетку.
Малюнок 5 - Розміщення електрообладнання.
СВЕТИЛЬНИКИ ОПЕРАЦІЙНОГО СТОЛУ
До забезпечення електроживленням операційних світильників пред'являються найжорсткіші вимоги. Згідно з нормативами час переривання напруги харчування має становити не більше 0,5 сек і забезпечена безперебійна подача напруги не менше 3 год при повному відключенні електромережі в разі аварії.
Середня потужність світильників складає 450 Вт. З напругою живлення можливі два варіанти - 220 В, 50Гц або 24 В постійного / змінного струмів.
При першому варіанті харчування здійснюється від розподільного трансформатора (РТМ - 42. пункт 2.3.7), живиться в свою чергу від ДБЖ з відповідною ємністю батареї.
У другому варіанті харчування здійснюється від спеціалізованого ДБЖ (наприклад ШБП 800 - 24), що з точки зору витрат істотно дешевше і надійніше.
ЗАХИСНЕ ЗАЗЕМЛЕННЯ І ВИРІВНЮВАННЯ ПОТЕНЦІАЛІВ
Операційні приміщення повинні бути обладнані захисними заземлювальну шину з міді перерізом не менше 80 мм 2. або з іншого матеріалу з еквівалентним по провідності перетином.
Питомий електричний опір для різних провідників дано в таблиці 1.
Питомий опір
мкОм х м
Мінімальний перетин захисного заземлюючого провідника, що має механічний захист, має бути 2,5 мм 2. а що не має механічного захисту - 4 мм 2.
Всі штепсельні розетки повинні бути з заземлюючими контактами з перетином провідників підключення 2,5 мм 2.
При розташуванні шини заземлення по всьому периметру операційної шину вирівнювання потенціалів не встановлюють.
Шина заземлення кріпиться до стіни з щільним приляганням. Щілини неприпустимі.
У разі якщо стіни зашиті гипроком, то шина заземлення повинна проходити по капітальній стіні, а в гипроком розташовуються спеціальні розетки заземлення, з'єднані з основною шиною заземлення провідником перетином 4 мм 2.
Малюнок 6 - Захисне заземлення.
На жаль, вимоги даного пункту намагаються поширити і на підключення апаратів в операційних.
Результатом включення при такій схемі буде наступне:
- Системи контролю ізоляції, як вітчизняного, так і імпортного виробництва не зможуть виявити первинний пробій.
- З'являється можливість накопичення статичної електрики на корпусах приладів, що знаходяться під вибухопожежонебезпечних приміщеннях операційної (мед. Гази)
З точки зору здорового глузду, в даному випадку, для забезпечення безпечної та надійної роботи електроапаратів оптимально використовувати підключення на виділене технологічне заземлення.