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IT配電系統(tǒng)的絕緣檢測(cè)及其應(yīng)用

更新時(shí)間：2022-09-08點(diǎn)擊次數(shù)：1215

吳柯霓

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(tǒng)領(lǐng)域中，對(duì)比IEC標(biāo)準(zhǔn)和以美國(guó)為代表的NSPF標(biāo)準(zhǔn)的不同之處，進(jìn)一步理解應(yīng)用與IT系統(tǒng)的不同的漏電保護(hù)技術(shù)

關(guān)鍵詞  漏電  絕緣監(jiān)視  IEC標(biāo)準(zhǔn)  NSPF 標(biāo)準(zhǔn)  IT系統(tǒng)


  2類(lèi)場(chǎng)所是醫(yī)院內(nèi)重要場(chǎng)所，通常指手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室或心臟監(jiān)護(hù)室等，對(duì)病人而言是生命攸關(guān)的場(chǎng)所，也是充滿(mǎn)器械和電氣設(shè)備的場(chǎng)所，此類(lèi)場(chǎng)所的漏電保護(hù)和普通建筑物相比有特殊的要求，即通過(guò)局部IT 系統(tǒng)供電。為了更好地理解應(yīng)用于IT系統(tǒng)的不同的漏電保護(hù)技術(shù)，首先對(duì)現(xiàn)行相關(guān)的不同標(biāo)準(zhǔn)作一介紹。


1 不同國(guó)家IT系統(tǒng)的不同標(biāo)準(zhǔn)

  在2類(lèi)場(chǎng)所采用IT 系統(tǒng)的主要國(guó)家及其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如下：

  縱觀(guān)上述各國(guó)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(duì)地絕緣阻值的標(biāo)準(zhǔn)，主要參與國(guó)家大部分為歐盟國(guó)家，如英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、芬蘭、意大利、瑞士、匈牙利、愛(ài)爾蘭等，歐盟以外的國(guó)家如中國(guó)和巴西等。另外一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以美國(guó)的NEPA99為代表，監(jiān)視IT 系統(tǒng)對(duì)地容性漏電流和阻性漏電流的總和，主要追隨的國(guó)家有加拿大、日本、澳大利亞、荷蘭、挪威、智利和許多中美洲國(guó)家。


2. 智能絕緣監(jiān)視儀

　　IEC60364 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2類(lèi)場(chǎng)所內(nèi)用于維持生命的電器設(shè)備，額定電壓超過(guò)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  安科瑞智能絕緣監(jiān)測(cè)儀

　　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(shí)，絕緣監(jiān)視儀立刻發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知操作人員系統(tǒng)已經(jīng)帶故障運(yùn)行，必須盡快找出故障，以便在發(fā)生第二點(diǎn)接地之前排除故障。對(duì)于2類(lèi)場(chǎng)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(cè)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）zui遲應(yīng)在絕緣電阻降至50kΩ時(shí)發(fā)生信號(hào)，應(yīng)配置試驗(yàn)此功能的器具；

（5）絕緣監(jiān)測(cè)器在接地中斷或電氣線(xiàn)路中斷時(shí)發(fā)出信號(hào)。


3.絕緣監(jiān)視儀（IMD）的測(cè)量原理

 通常絕緣監(jiān)視儀的測(cè)量原理如圖2所示。

圖2 絕緣監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量原理

   AIM-M100絕緣監(jiān)視儀通過(guò)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(hào)源G發(fā)送一測(cè)量電壓信號(hào)通過(guò)耦合電阻RA、測(cè)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(xiàn)）之間，該測(cè)量電壓經(jīng)過(guò)外部的IT系統(tǒng)對(duì)地的總絕緣阻抗RF構(gòu)成測(cè)量回路，因此通過(guò)測(cè)量該回路內(nèi)的測(cè)量電流Im得出被監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)地的總絕緣阻值。

  傳統(tǒng)的應(yīng)用與測(cè)量交流系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻值的絕緣監(jiān)視儀常常采用直流信號(hào)測(cè)量方法，相關(guān)的電路圖可簡(jiǎn)化成圖3；

圖3  簡(jiǎn)化電路圖

 絕緣監(jiān)視儀送出一直流測(cè)量電壓信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)絕緣電阻產(chǎn)生的測(cè)量電流Im和系統(tǒng)對(duì)地的絕緣阻值成線(xiàn)性，其關(guān)系如下列公式：

  通過(guò)測(cè)得的測(cè)量電流Im ，  極易得到系統(tǒng)對(duì)地的絕緣阻值Rf。

  但是，該測(cè)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(cè)量電壓的方法檢測(cè)IT系統(tǒng)的對(duì)地絕緣阻值。zui近20年由于計(jì)算機(jī)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(hào)法測(cè)量出系統(tǒng)的絕緣電阻。該測(cè)量信號(hào)的幅度和頻率等參數(shù)由單片機(jī)控制，可準(zhǔn)確測(cè)量出當(dāng)前系統(tǒng)的絕緣電阻和系統(tǒng)電容。通過(guò)在各地醫(yī)院的廣泛應(yīng)用，證明是一種可靠的在線(xiàn)絕緣測(cè)量方法。

4. 智能絕緣監(jiān)測(cè)儀在2類(lèi)場(chǎng)所的應(yīng)用方案

 智能絕緣監(jiān)測(cè)儀在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的方案如圖4和圖5，方案配置見(jiàn)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

表1  手術(shù)室隔離電源系統(tǒng)方案配置

圖5 重癥監(jiān)護(hù)室隔離電源系統(tǒng)解決方案圖


表2  重癥監(jiān)護(hù)室隔離電源系統(tǒng)方案配置


5 主要產(chǎn)品及電源柜的報(bào)價(jià)方案

為了方便廣大客戶(hù)對(duì)安科瑞產(chǎn)品的選擇，現(xiàn)列出產(chǎn)品報(bào)價(jià)，如下表所示：

5.1 GGF-I系列ICU/CCU病房隔離電源柜

5.2 GGF-O系列手術(shù)室隔離電源柜


5.3IT絕緣監(jiān)測(cè)產(chǎn)品


6. 實(shí)際應(yīng)用中的一些優(yōu)化措施

  1.IT系統(tǒng)的隔離變壓器放置的位置沒(méi)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（電器設(shè)備）的距離，距離越長(zhǎng)，有線(xiàn)路產(chǎn)生的容性電流越大。美國(guó)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，以縮短從變壓器到電器設(shè)備的界限距離。為滿(mǎn)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床位上方，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(xiàn)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(mǎn)足手術(shù)室的空氣潔凈要求；同時(shí)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(xiàn)管至于手術(shù)室的吊頂內(nèi)，會(huì)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(shí)對(duì)變壓器的散熱也十分有利。


  2. 為了既照顧到IEC規(guī)范的實(shí)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(zhǎng)很多線(xiàn)路的IT系統(tǒng)。


  3. IEC標(biāo)準(zhǔn)的隔離變壓器有相對(duì)較低的浪涌電流，降低了對(duì)IT系統(tǒng)前級(jí)的電源自動(dòng)切換裝置的要求。IEC61558-2-15標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔離變壓器的規(guī)范，符合該規(guī)范的隔離變壓器與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)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(wú)疑對(duì)與隔離變壓器的初級(jí)連接的UPS的要求降低了。而美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的隔離變壓器為了滿(mǎn)足低水平的對(duì)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，一套UPS設(shè)備常常連接了多臺(tái)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(jià)也越高。


7.結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，在IT 系統(tǒng)領(lǐng)域，IEC規(guī)范具有較強(qiáng)的實(shí)用性，因而在世界范圍內(nèi)被廣泛接受并采用。以美國(guó)為代表的NSPF標(biāo)準(zhǔn)比IEC標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，實(shí)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]IT系統(tǒng)的漏電檢測(cè)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(cè)2013.1版.



作者簡(jiǎn)介：

吳柯霓，女，銷(xiāo)售工程師，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)?/span>配電設(shè)計(jì)。