浅谈IT绝缘监测系统的漏电检测及其应用

刘细凤

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文主要介绍了在IT系统领域中，对比IEC标准和以美为代表的NSPF标准的不同之处，进步理解应用于汗系统的不同的漏电保护技术。

关键词：漏电 绝缘监视IEC标准 NSPF标准 IT系统

引言

2类场所是医院内重要场所，通常指室、重症监护室或心脏监护室等，对病人而言是生命攸关的场所，也是充满器械和电器设备的场所，此类场所的漏电保护和普通建筑物相比有特殊的要求，即通过局部IT系统供电。为了更好地理解应用于IT系统的不同的漏电保护技术，先对现行相关的不同标准作介绍。

1 不同家IT系统的不同标准

在2类场所采用IT系统的工要家及其家标准如下:

纵观上述各的规范，主要可以划分为两大标准，即以IEC60364-7-710为代表的、监视IT系统对地绝缘阻直的标准，主要参与家大部分为欧盟家，如英、法、德、芬兰、意大利、瑞士、匈牙利、爱尔兰等，欧盟以外的家如中和巴西等。另外类标准以美的NFPA99的为代表，监视IT系统对地容性漏电流和阻性漏电流的总和,主要追随的家有加拿大、日本、澳大利亚、荷兰、挪威、智利和在多中美洲家。

绝缘监视仪

IEC60364标准规定，2类场所内用于维持生命或外科的电器设备，额定电压超过AC25V或DC60V的设备，必须使用带绝缘监视仪的IT电源系统。

绝缘监视仪安装在IT系统和大地之间，IT系统发生接地时，绝缘监视仪立刻发出报警信号，通知操作人员系统已经带故障运行、必须尽快找出故障，以便在发生第二点接地之前排除故障。对于2类场所的IT系统内安装的绝缘监视仪，除了必须符合绝缘监视仪的通用规范IEC61557-8标准以外，还必须符合IEC60364-7-710标准的特殊要求:

（1）内部交内阻抗应至少为100Ω；

（2）测试电压不应大于直流25V；

（3）即使在故障条件下，其注人的电流的峰值不应大于1mA；

（4）迟应在绝缘电阻降至50kΩ时发出信号，应配置试验此功能的器具；

（5）绝缘监测器在接地中断或电气线路中断时发出信号。

在美，由于将可燃的麻醉气体和非流动液体直接放在室内部，因此除了考虑IT系统的对地绝缘电阻外，还必须考虑IT系统的防火问题，因为容性漏电流同样对防火构成威胁。美的NFPA99-2002标准对须采用IT系统的场所有如下规定：

可能有潮湿环境的场所，包括在地面放置固定液体的场所；

有三台或三台以上的电器设备和病人连接的场所；

进行某些处置，这些处置的过程不能中断的场所

使用可燃的麻醉剂的场所。

上述规定决定了对IT系统的线路隔离监视仪(LIM)必须具备测量容性漏电流和阻性漏电流的功能。NFPA99标准规定，在IT系统的漏电流达到或超过5mA时，线路隔离监视仪（LIM)必须发出报警信号。加拿大的CSAZ31.1标准更严恪，漏电流超过2mA时就必须发出报警信号。

线路隔离监视仪

至于漏电流对病人造成潜在的微电ji的危害，已经成了*的常识，这里不再赘述。但需要指出的是，不管是容性电流还是阻性电流，都有可能导致病人的房颤或酿成更大的微电ji事故。

通过比较IEC和北美的规范，我们不难看出北美的规范比正IEC更严格，这不仅对应用于IT系统的电器设备提出了很高的要求，同时也对IT系统的安装提出了很高的要求。

2 绝缘监视仪(IMD)和线路隔离监视仪(LIM) 的测量原理

通常绝缘监视仪的测量原理如图1所示。

绝缘监视仪通过内部的耦合电阻RA连接到被监视系统内。绝缘监视仪内部的信号源G发送测量电压信号通过耦合电阻RA、测量电阻Rm和低通滤波电路叠加在被监视系统和大地（PE线）之间，该源量电压经过外部IT系统对地的总绝缘阻抗RF构成测量回路，因此通过测量该回路内的测量电流1m得出被监视系统对地的总绝缘阻值。

图1绝缘监视仪的测原理图

传统的应用于测量交流系统对地绝缘阻值的绝缘监视仪常常采用直流信号测量法，相关的电路图可简化成图2：

图2简化电路图

绝缘监视仪送出直流测量电压信号，通过系统绝缘电阻产生的测量电流Im和系统对地的绝缘阻值成线性，其关系如下列公式:

通过测得的测量电流1m，极易得到系统对地的绝缘阻值RF。

但是，该测量方法容易受到被监视系统内的直流负载电流及各种不同频率的交流电流的于扰，因此改进型的绝缘监视仪采用叠加脉冲测量电压的方法检测IT系统的对地绝缘阻值。近20年由于计算机技术突飞猛进的发展，德Bender（本德尔）公司研制的新的绝缘监视仪可通过单片机控制送出的脉冲测量电压。该测量脉冲的幅值，频率等参数由CPU控制，测量脉冲的波形可根据被监视系统的实际情况自调整，这样绝缘监视仪能检测出更准确可靠的对地绝缘阻值。该技术是德Bender公司的专li技术，通过在界各地医院的实际应用，证明是种可靠的在线绝缘测量方法。

由于线路隔离监视仪测量的内容有区别于IEC 标准的绝缘监视仪，即测量IT系统对地容性漏电流和阻性漏电流的总和。如图3所示：

图3 IT系统对地容性漏电流和阻性漏电流的总和

其中系统的泄漏电容CE在IT系统内主要由系统各回路电缆的长度、电缆的绝缘材料和敷设的方法所决定，其泄漏电容可由下列公式得出：

由此可以看出，系统回路电缆越长，泄漏电容数值越大，导致系统的对地容性漏电流数值也越大。同时，线路隔离监视仪本身也是系统对地漏电流的通道，因此线路隔离监视仪通常具有兆欧级的内部阻抗。

3 不同的绝缘测量技术的实际应用

山于IEC规范的IT系统及其绝缘监视要求相对较低，在实际应用中比较容易实现。

具体体现在下列几个方面：

1）IT系统的隔离变压器放置的位置没有严恪的规定。隔离变压器放置的位置决定了从变压器到系统负载（电器设备）的距离，距离越长，山线路产生的容性电流越大。美标准的IT系统隔离变压器通常于室内部墙壁嵌入式安装，以缩短从变压器到电器设备的界限距离。为满足加拿大更严格的规范，室的隔离变压器像吊塔样悬于床上方，其目的同样是为了减少容性漏电流。在澳大利亚和日本的标准中，规定从变压器到室敷设的电缆不允许使用金属穿线管，也是为了同样的目的。不管将变压器置于室内部、不管是嵌人式还是悬挂式安装，都有碍于满足室的空气洁净要求《同时变压器的容量也不能太大，这也限制了室功能的灵活性。而如若将塑料穿线管置于室的吊顶内，会降低电气安装的可靠性。而IEC规范规定，IT系统隔离变压器可以置于室之外，这就大大降低了电气安装的难度，同时对变压器的散热也十分有利。

2）为了既照顾到TEC规范的实用性，又尽量抑制IT系统内的容性电流，在IEC603-7-710标准中，严格规定了隔离变压器的容量不得大于10KVA，这样可以在定程度上防止使用很长很多线路的IT系统

3）IEC标准的隔离变压器有相对较低的浪涌电流，降低了对IT系统前级的电源自动切换装置的要求。IEC6158-2-15准对隔离变压器的规范，符合该规范的隔离变压器与美标准的相比体积较小，噪声水平低，浪涌电流在额定电流的12倍以下，较小的浪涌电流无疑对与隔离变压器的初级连接的UPS的要求降低了。而美标准的隔离变压器为了满足低水平的对地漏电流的要求，隔离变压器常常具有较高的噪声，浪涌电流常常在额定电流的20倍左右。在实际应用时，套UPS设备常常连接了多台隔离变压器，这样隔离变压器的浪涌电流水平越高，UPS后备电源的造价也越高。

4 安科瑞IT绝缘监测系统的介绍

4.1 概述

随着电子设备在医院领域的广泛应用，漏电流对病人构成的威胁也越来越大，尤其是那些生命攸关的场所，病人在中或麻醉状态下，各种电极、传感器直接插入人体内，微小的漏电流都有可能导致病人触电身亡。另外有些设备用于维持重症病人的生命，旦设备停电，也会对病人的生命构成威胁。因此，对于这特殊场所的电气设计，应严格按照家标准和规范进行。

安科瑞IT系统绝缘监测故障定位装置及系统适用于医院的室、ICU(CCU)监护病房等重要场所，能为这类场所提供、连续、可靠的供电解决方案。

4.2 隔离电源系统

隔离电源监控系统用于集中监控大楼内所有2类场所IT系统的运行状况。这种集中监控系统可以设置在医院电气运行和维护人员的值班室内，也可以集成在其它电力监控系统中，由专的电气人员进行监控，旦某套IT系统出现故障，电气维护人员也能在时间内做出判断，并根据现场情况进行处理。

系统拓扑图

4.3 软件功能

  安科瑞隔离电源监控系统是基于触摸屏软件设计，软件具有远程测量、远程参数设置和远程自检等多种功能，为医院2类场所隔离电源系统的集中监控提供了强大的系统集成工具。软件的主要功能如下：

■ 次图和现场分布显示

  系统具有次图及现场分布图显示功能，能直观的了解并及时地发现IT供电系统的报警地点或区域，从而方便专业人员及时到达现场进行故障排查；

■ 实时数据采集与显示

  利用安装于各隔离电源系统中绝缘监测仪表和绝缘故障定位仪表，采集各隔离电源系统的参数。采集到的数据实时显示在监控系统界面，这些监测参量含IT系统对地绝缘电阻、变压器负荷电流、变压器绕组温度及绝缘故障回路等；

■ 故障报警

  将各隔离电源系统出现的各类故障，如绝缘故障、过载故障、超温故障以及接线断线故障等信息进行统处理和记录，并可直接在显示界面上弹出显示故障类型、监测值、故障地点以及故障发生时间等信息。同时启动监控系统的声光报警系统，及时提醒相关人员，进行故障处理。其中，声音报警信号可被手动。

■ 远程参数设置和查询

  通过系统，可根据要求远程调整和设置各隔离电源系统中绝缘监测仪的各类报警参数阈值，也可以任意查看这些报警参数值。参数包括绝缘报警值、负载电流报警值和隔离变压器温度报警值等。

■ 图形显示功能：

  系统可以以曲线的形式，显示各套隔离电源系统的绝缘状况、负载状况，以及隔离变压器的温升状况，以及它们的变化趋势，以便于分管理人员了解和分析各电源系统的运行变化情况，有针对性的对某些系统进行维护和保养。

4.4 安科瑞IT系统四件套选型

IT系统绝缘监测产品（四件套）包括AITR S系列隔离变压器、AIM-M10智能绝缘监测仪、AKH-0.66P26电流互感器和AID系列（AID10、AID150）外接报警与显示仪等，产品表2所示。

表2 IT系统绝缘监测产品（四件套）

5 结语

综上所述，在IT系统领域，IEC规范具有较强的实川性，因而在世界范围内被广泛接受并采用。以美为代表的NSPF标准比IEC标准更严格，实施该标准的难度和成本比IDC标准高。

参考文献

[1] 吴佳倩，IT系统的漏电检测及其应用.

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版.

作者简介：

刘细凤，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为IT配电