Monitorowanie układów zasilania w służbie zdrowia za pomocą systemu isolguard

Niezawodny i przyjazny dla użytkownika monitoring układów zasilania pomieszczeń medycznych jest ważnym czynnikiem ich bezproblemowego funkcjonowania oraz umożliwia personelowi medycznemu pełne skupienie się na swojej pracy.

Wymagania dla służby zdrowia

Wymagania dotyczące należytego funkcjonowania układów zasilania dla służby zdrowia są podane w normie IEC 33 2000-7-710 (PN-HD 60364-7-710) - Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 7-710: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji -- Pomieszczenia medyczne. Największe wymagania są stawiane źródłom bezpiecznego zasilania medycznego, niezbędnym do zasilania przyrządów i układów elektrycznych przeznaczonych do wspomagania funkcji życiowych, aplikacji chirurgicznych i innych przyrządów w środowisku, gdzie dochodzi do kontaktu pacjenta z urządzeniem zasilanym z sieci elektrycznej. To dotyczy wszystkich pomieszczeń zaliczanych do grupy 2 w pomieszczeniach medycznych – standardowo sale operacyjne i oddziały intensywnej opieki medycznej.

Norma opisuje też szczegóły należytego funkcjonowania takiego układu, gdzie między innymi jest podana, oprócz konieczności monitorowania rezystancji izolacji za pomocą przekaźnika kontroli stanu izolacji, wymagana jest również kontrola temperatury i obciążenia transformatora medycznego / separacyjnego.

Monitoring układu medycznego IT

Wszystkie te ważne parametry układu medycznego IT (stan izolacji, obciążenie prądowe i cieplne transformatora) można monitorować np. za pomocą przekaźnika kontroli stanu izolacji HAKEL HIG95-DELTA. Stan izolacji mierzy się za pomocą prądu pomiarowego o maks. wielkości 0,6 mA (12V DC). Temperaturę transformatora może mierzyć oporowy czujnik temperatury PT100 lub termistor PTC, ewentualnie podłącza się temperaturowy styk rozłączający. Obciążenie prądowe mierzy podłączony transformator pomiarowy prądu z przełożeniem na 5 A.

HIG95-DELTA jednocześnie spełnia najnowsze wymagania normy PN-EN 61557-8 Bezpieczeństwo elektryczne w niskonapięciowych sieciach elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1 kV i stałych do 1,5 kV - Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych -- Część 8: Urządzenia do monitorowania stanu izolacji w sieciach IT. Ta ostatnia wersja normy ponadto wymaga, aby urządzenie monitorujące sygnalizowało też swoje ewentualne odłączenie od ziemi lub monitorowanego układu, gdy pomiar rezystancji izolacji układu wciąż wykazywałby wysokie wartości (jak w idealnym stanie), i nie byłoby możliwe wykrycie błędu układu. Podobnie musi być sygnalizowany również błąd wewnętrzny urządzenia do monitorowania układu IT, który uniemożliwiałby jego monitorowanie. Dlatego HIG95-DELTA posiada dwa zaciski do podłączenia do faz L1 i L2 monitorowanego układu i dwa zaciski FE i KE do podłączenia do ziemi - te zaciski muszą być podłączone dwoma samodzielnymi przewodami do szyny PE!

Panel sygnalizacyjny

Wyświetlanie aktualnych wartości z nawet 24 różnych przekaźników HIG, łącznie z wyświetlaniem poboru prądu i temperatury transformatora medycznego, jest możliwe za pomocą panelu sygnalizacyjnego z dotykowym LCD – HAKEL MDS-D. Nie ma zatem problemu z monitorowaniem wszystkich 3 kontrolowanych wielkości z kilku przekaźników (z kilku układów medycznych IT) na jednym panelu. Poszczególne przekaźniki można nazwać np. według umieszczenia w szpitalu.

Panel MDS-D komunikuje z przekaźnikami HIG przez wewnętrzną magistralę RS485, gdzie nie jest pożądana ingerencja użytkownika. Tu zaimplementowano własny protokół ISOLGUARD a komunikacja z przekaźnikami działa w pełni automatycznie, łącznie z możliwością wyszukania nowo podłączonych przekaźników do magistrali. Do komunikacji zewnętrznej z nadrzędnym układem sterowania (np. system dyspozytorski lub inne panele sterowania) panel posiada drugą linię RS485. Komunikacja przebiega za pomocą telegramów w protokole PROFIBUS.

Podłączenie następnych układów i zasilanie awaryjne

W medycznych układach zasilania stan izolacji układu IT i stan transformatora medycznego nie jest jedyną ważną monitorowaną wielkością. W pomieszczeniach medycznych wymaga się zgodnie z normą PN-HD 60364-7-710, aby w przypadku awarii zasilania podstawowego zostało uruchomione źródło bezpiecznego zasilania. Użytkownik układu musi mieć informacje o stanie zasilania. W skrócie obwody zasilające w urządzeniach medycznych dzielą się na zasilanie podstawowe, zasilanie awaryjne i dodatkowe zasilanie awaryjne, przy tym pierwsze dwa rodzaje są zasilane ze źródła bezpiecznego zasilania standardowo za pomocą agregatu prądotwórczego (DIESEL), a dodatkowe zasilanie awaryjne, z powodu prędkości wznowienia zasilania z dodatkowego źródła – za pomocą zasilacza UPS. W praktyce spotykamy się przeważnie z dwoma stosowanymi automatycznymi przełącznikami (SZR - samoczynne załączania rezerwy), które zapewniają podane powyżej przełączenie między podstawowym źródłem zasilania i agregatem prądotwórczym, oraz między tak zabezpieczonym układem i czasowo ograniczonym źródłem energii z UPS.

Personelowi technicznemu i medycznemu bardzo często przydają się nie tylko informacje o stanie przełączników SZR, ale również ostrzeżenia przed stanami nadzwyczajnymi jednostki UPS (błąd wewnętrzny, rozładowany akumulator, itp.). W ten sposób uzyska jednoznaczną informację, z jakiego źródła energii dany układ jest zasilany i czy system jest przygotowany do bezproblemowego pełnienia funkcji zasilania awaryjnego. Właśnie te wielkości opisujące stan można monitorować za pomocą panelu MDS-D, na którym są wyświetlane wszystkie ważne informacje. Może więc służyć jako istotny węzeł informacyjny dla personelu, ewentualnie moduł zbierający stan elementów układu, który w formie protokołu komunikacyjnego może przekazywać do nadrzędnych systemów sterowania.

Moduł I/O

Do podłączenia automatycznych przełączników, UPS czy przycisków alarmowych i przywoławczych jest do dyspozycji moduł HAKEL HIG-8IN. Umożliwia podłączenie do 8 wejść logicznych, przy czym moduł ten można duplikować w przypadku rozległych systemów i potrzeby monitorowania większej liczby wejść. HIG-8IN jest podłączony do panelu sygnalizacyjnego MDS-D za pomocą magistrali RS485, tak samo, jak przekaźnik kontroli HIG95-DELTA lub inne odpowiednie urządzenia. Każdy ten element jest umieszczony na jednej magistrali ze swoim unikatowym adresem i wszystkie komunikują z panelem MDS-D, któremu przekazują potrzebne dane.

Aby personel dobrze orientował się w dużej ilości informacji na panelu MDS-D, użytkownik może nastawić moduł I/O za pomocą komputera lub z panelu MDS-D, i przyporządkować poszczególnym stanom wybrany kolor oraz jednoznaczny tekst. Podobnie można nastawić sygnalizację dźwiękową i kolorystyczną oraz opis tekstowy dla przekaźników podłączonych do MDS-D. Panel sygnalizacyjny zachowuje się wtedy wizualnie tak, jak zalecił projektant lub według własnego doświadczenia ustalił użytkownik (oczywiście z dotrzymaniem wymagań norm).

Dalsze elementy wyposażenia do budowy całego systemu

W asortymencie firmy HAKEL znajdziemy też inne potrzebne wyposażenie, bez którego nie można monitorować układu medycznego IT. Chodzi o cały szereg transformatorów separacyjnych, które spełniają wszelkie wymagania dotyczące eksploatacji w pomieszczeniach medycznych, łącznie z odpowiednimi certyfikatami. Standardowo są wyposażone w dwa czujniki termiczne PT100 do precyzyjnego mierzenia temperatury strony pierwotnej i wtórnej transformatora. W zależności od mocy transformatora należy zamówić odpowiedni pomiarowy przekładnik prądowy, również dostępny w ofercie HAKEL.

W przypadku bardziej złożonych układów IT często opłaci się inwestycja w system z lokalizacją uszkodzenia izolacji (IFLS - angielska nazwa Insulation Fault Location System), który wskaże obwód układu IT, gdzie doszło do pogorszenia stanu izolacji. Jest to bardzo korzystne dla personelu, który może się skupić na przyrządach podłączonych do obwodu z błędem i szybciej zidentyfikuje miejsce pierwszego doziemienia. Firma HAKEL dysponuje produktem HIG-IFL1, który łączy jednostkę przekaźnika kontroli stanu izolacji z lokalizacją miejsca usterki.

Podsumowanie

Można elastycznie łączyć zestaw produktów HAKEL do monitorowania izolowanego układu IT z wyjściem na panel sygnalizacyjny MDS-D, który również przyjmuje informacje o stanie pozostałych układów zasilania w danym miejscu. Jeżeli jest wymagane wyświetlanie wszystkich tych informacji na innym głównym panelu (zapewnia np. obsługę wentylacji i oświetlenia), wykorzystuje się wyjście RS485 z MDS-D i personel pracuje w pierwszym rzędzie z dużymi panelami sterowania innych producentów.

Przykład podłączenia elementów układów w służbie zdrowia