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IT配電系統(tǒng)的絕緣檢測及其應用

更新時間：2022-09-08點擊次數(shù)：1214

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)領域中，對比IEC標準和以美國為代表的NSPF標準的不同之處，進一步理解應用與IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)

關鍵詞  漏電  絕緣監(jiān)視  IEC標準  NSPF 標準  IT系統(tǒng)


  2類場所是醫(yī)院內(nèi)重要場所，通常指手術(shù)室、重癥監(jiān)護室或心臟監(jiān)護室等，對病人而言是生命攸關的場所，也是充滿器械和電氣設備的場所，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(tǒng)供電。為了更好地理解應用于IT系統(tǒng)的不同的漏電保護技術(shù)，首先對現(xiàn)行相關的不同標準作一介紹。


1 不同國家IT系統(tǒng)的不同標準

  在2類場所采用IT 系統(tǒng)的主要國家及其國家標準如下：

  縱觀上述各國的規(guī)范，主要可以劃分為兩大標準，即以IEC60364-7-710為代表的、監(jiān)視IT系統(tǒng)對地絕緣阻值的標準，主要參與國家大部分為歐盟國家，如英國、法國、德國、芬蘭、意大利、瑞士、匈牙利、愛爾蘭等，歐盟以外的國家如中國和巴西等。另外一類標準以美國的NEPA99為代表，監(jiān)視IT 系統(tǒng)對地容性漏電流和阻性漏電流的總和，主要追隨的國家有加拿大、日本、澳大利亞、荷蘭、挪威、智利和許多中美洲國家。


2. 智能絕緣監(jiān)視儀

　　IEC60364 標準規(guī)定，2類場所內(nèi)用于維持生命的電器設備，額定電壓超過AC25V或DC60V的設備，必須使用帶絕緣監(jiān)視儀的IT 電源系統(tǒng)。    

圖1  安科瑞智能絕緣監(jiān)測儀

　　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，絕緣監(jiān)視儀立刻發(fā)出報警信號，通知操作人員系統(tǒng)已經(jīng)帶故障運行，必須盡快找出故障，以便在發(fā)生第二點接地之前排除故障。對于2類場所的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標準以外，還必須符合IEC60364-7-710標準的特殊要求：

　　（1）內(nèi)部交內(nèi)阻抗應至少為100kΩ；

　　（2）測試電壓不應大于直流25V；

　　（3）即使在故障條件下，其注入的電流的峰值不應大于1mA；

　　（4）zui遲應在絕緣電阻降至50kΩ時發(fā)生信號，應配置試驗此功能的器具；

（5）絕緣監(jiān)測器在接地中斷或電氣線路中斷時發(fā)出信號。


3.絕緣監(jiān)視儀（IMD）的測量原理

 通常絕緣監(jiān)視儀的測量原理如圖2所示。

圖2 絕緣監(jiān)測儀的測量原理

   AIM-M100絕緣監(jiān)視儀通過內(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)部的信號源G發(fā)送一測量電壓信號通過耦合電阻RA、測量電阻Rm和低通濾波電路疊合在被監(jiān)視系統(tǒng)和大地（PE線）之間，該測量電壓經(jīng)過外部的IT系統(tǒng)對地的總絕緣阻抗RF構(gòu)成測量回路，因此通過測量該回路內(nèi)的測量電流Im得出被監(jiān)視系統(tǒng)對地的總絕緣阻值。

  傳統(tǒng)的應用與測量交流系統(tǒng)對地絕緣阻值的絕緣監(jiān)視儀常常采用直流信號測量方法，相關的電路圖可簡化成圖3；

圖3  簡化電路圖

 絕緣監(jiān)視儀送出一直流測量電壓信號，通過系統(tǒng)絕緣電阻產(chǎn)生的測量電流Im和系統(tǒng)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Im ，  極易得到系統(tǒng)對地的絕緣阻值Rf。

  但是，該測量方法容易受到被監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)的直流負載電流及各種不同頻率的交流電流的干擾，因此改進型的絕緣監(jiān)視儀采用疊加脈沖測量電壓的方法檢測IT系統(tǒng)的對地絕緣阻值。zui近20年由于計算機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，安科瑞電氣股份有限公司（ACREL)采用低頻交流信號法測量出系統(tǒng)的絕緣電阻。該測量信號的幅度和頻率等參數(shù)由單片機控制，可準確測量出當前系統(tǒng)的絕緣電阻和系統(tǒng)電容。通過在各地醫(yī)院的廣泛應用，證明是一種可靠的在線絕緣測量方法。

4. 智能絕緣監(jiān)測儀在2類場所的應用方案

 智能絕緣監(jiān)測儀在實際現(xiàn)場應用的方案如圖4和圖5，方案配置見表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)護室隔離電源系統(tǒng)解決方案圖


表2  重癥監(jiān)護室隔離電源系統(tǒng)方案配置


5 主要產(chǎn)品及電源柜的報價方案

為了方便廣大客戶對安科瑞產(chǎn)品的選擇，現(xiàn)列出產(chǎn)品報價，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)測產(chǎn)品


6. 實際應用中的一些優(yōu)化措施

  1.IT系統(tǒng)的隔離變壓器放置的位置沒有嚴格的規(guī)定。隔離變壓器放置的位置決定了從變壓器到系統(tǒng)負載（電器設備）的距離，距離越長，有線路產(chǎn)生的容性電流越大。美國標準的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備的界限距離。為滿足加拿大更嚴格的規(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準中，規(guī)定從變壓器到手術(shù)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，都有礙于滿足手術(shù)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 了手術(shù)室功能的靈活性。而如若將塑料穿線管至于手術(shù)室的吊頂內(nèi)，會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，同時對變壓器的散熱也十分有利。


  2. 為了既照顧到IEC規(guī)范的實用性，又盡量抑制IT系統(tǒng)內(nèi)的容性電流，在IEC60364-7-710標準中，嚴格規(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很多線路的IT系統(tǒng)。


  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(tǒng)前級的電源自動切換裝置的要求。IEC61558-2-15標準對隔離變壓器的規(guī)范，符合該規(guī)范的隔離變壓器與美國標準的相對體積較小，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。而美國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，一套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。


7.結(jié)語

　　綜上所述，在IT 系統(tǒng)領域，IEC規(guī)范具有較強的實用性，因而在世界范圍內(nèi)被廣泛接受并采用。以美國為代表的NSPF標準比IEC標準更嚴格，實施該標準的難度和成本比IEC標準高。

　　

　　

　　

　　

參考文獻：

[1]IT系統(tǒng)的漏電檢測及其應用.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2013.1版.



作者簡介：

吳柯霓，女，銷售工程師，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為配電設計。